Вестник МГТУ. 2016, №4.

Вестник МГТУ. 2016. Т. 19, № 4. С. 861–868. DOI: 10.21443/1560-9278-2016-4-861-868 861 УДК 664.951.6 А. А. Маслов, А. В. Столянов, А. В. Кайченов, Л. К. Куранова Предварительный подбор режима стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" на основе разработанных математических моделей процесса Целью данной работы является определение предварительных параметров режима стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Для предварительного подбора используется разработанное на кафедре автоматики и вычислительной техники программное обеспечение PRSC "Подбор режимов стерилизации консервов". Для определения параметров модели процесса был проведен предварительный пробный процесс стерилизации и охлаждения в воде с противодавлением консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" в банке № 3 в лабораторном автоклаве АВК-30М. Сбор информации о температуре в стерилизационной камере автоклава и банке с продуктом осуществлялся с помощью логгеров Ellab TrackSense PRO. На основании полученной информации определены три передаточные функции для модели продукта: в наименее прогреваемой области автоклава, средней по прогреву и наиболее прогреваемой. По этим данным в программе PRSC построены временные температурные зависимости в стерилизационной установке. После проведения пробной автоклавоварки получена модель процесса стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Далее в автоматическом режиме подобран режим стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" по значению фактической летальности близкому к нормативному стерилизующему эффекту (5,9 усл. минут). Также в данной работе подобран ступенчатый режим стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Использование ступенчатого режима стерилизации с максимальной температурой 125 °С в стерилизационной камере позволяет сократить продолжительность процесса до 10 %. Однако применение такого режима на практике требует дополнительных исследований. Использование описанного в статье подхода на основе разработанных математических моделей процесса позволяет получить оптимальные ступенчатые и вариабельные режимы стерилизации консервов, имеющих высокую энергетическую эффективность при сохранении высокого качества продукта. Ключевые слова: режим стерилизации, модель, энергозатраты, программа. Введение Математические модели тепловых процессов в стерилизационной камере автоклава и банке с продуктом обычно представляют в виде дифференциальных уравнений, которые зависят от множества трудно учитываемых факторов. Например, начальная температура продукта, температура теплоносителя, зависимость теплоемкости участвующих в теплообмене объектов от параметров процесса, фазовых превращений теплоносителя, размеров и формы банок, формы стерилизационной камеры и т. п. Значение каждого фактора подбирается в зависимости от экспериментальных данных, поэтому вывод полной математической модели процесса значительно затруднен. Для упрощения процесса получения моделей тепловых процессов в автоклаве и банке с продуктом можно использовать передаточные функции, построенные по экспериментальным данным, полученным для входных и выходных параметров процесса. Такой подход позволяет, используя небольшое число легко реализуемых экспериментов, построить модель, отражающую основные характеристики динамики процесса. При этом она будет корректной и адекватной, и временные температурные зависимости будут отражать поведение реального процесса [1]. Для реализации такого подхода на кафедре автоматики и вычислительной техники (АиВТ) Мурманского государственного технического университета (МГТУ) было разработано программное обеспечение "Подбор режимов стерилизации консервов" (PRSC) для использования моделей тепловых процессов в автоклаве и банке с продуктом в процессе разработки режимов стерилизации консервов из гидробионтов в учебно- экспериментальном цехе (УЭЦ) МГТУ. Данный программный продукт позволил сократить количество пробных автоклавоварок, уменьшить затраты электроэнергии и время работы лабораторного автоклава АВК-30М [1]. Тем самым программное обеспечение PRSC упростило работу разработчика режима стерилизации на этапах предварительного подбора и оформления [2]. Материалы и методы Предварительный подбор параметров режима стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" осуществлялся с помощью программного обеспечении PRSC "Подбор режимов стерилизации консервов". Интерфейс программного обеспечения представляет собой основное "рабочее" окно (рис. 1), из которого можно вызвать окно "Настройки моделей" (рис. 2) с двумя вкладками: "Параметры модели продукта" и "Параметры модели автоклава".