Зерновая масса как синергетически активная среда Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

• :/ 1/ ІІ'.

664.723.002.2

ЗЕРНОВАЯ МАССА КАК СИНЕРГЕТИЧЕСКИ АКТИВНАЯ СРЕДА

С.В. УСА ТИКОВ, А.Ю. ШАЗЗО

Кубанский государственный технологический университет

Зерновая масса представляет собой гетерогенную биологически активную систему, в которой протекают сложные физиологические и микробиологические процессы. Состояние зерновой массы как объекта хранения в значительной степени определяется условиями послеуборочного дозревания, характером распределений температуры и влажности, наличием примесей и т.п. В зависимости от указанных и многих других факторов зерновая масса может иметь следующие состояния - фазы биологической активности: устойчивое, активизации физиологических процессов и инактивации всех процессов жизнедеятельности вплоть до разрушения биологической природы зерна [1]. Поведение зерновой массы в каждом из состояний специфично и определяется активностью составляющих ее живых компонентов. К максимуму активности можно отнести процессы самосогревания зерновой массы, сопровождаемые выделением тепла, а также изменениями технологического и потребительского качества зерна [1].

Изучению явления самосогревания зерновой массы как части тепломассообмена в капиллярно-пористой коллоидной среде посвящены многочисленные исследования [1-14]. В работах [6-9] и ряде других изучены термогенные характеристики зерновой массы различных культур и сортов в зависимости от продолжительности и условий хранения. Получены аналитические решения общей математической модели для некоторых частных случаев [2 4, 9], разработано программное обеспечение для компьютерного моделирования [3, 9, 12, 13], проведена их экспериментальная проверка [2, 3,9, 12, 13].

Значительные усилия исследователей были направлены на создание эффективной системы дистанционного контроля температуры зерновой насыпи, позволяющей выявить очаги самосогревания на начальной стадии их развития [2, 4]. В данных работах тепловой режим зерновой насыпи рассматривается как объект автоматического регулирования. Моделирование очагов самосогревания применяется для выбора шага расстановки датчиков температуры. В работе [2] использованы предположения о неподвижности границ очага самосогревания и о постоянстве тепловыделения в нем. В работе [4] функция тепловыделения принималась линейной и допускалась возможность расширения границ очага, а линейные уравнения несвязанной задачи тепло- и влагопереноса приближенно своди-

лись к дискретным. Модели указанных авторов достаточно эффективны для использования в системе автоматического управления, но не охватывают всего многообразия поведения очагов возмущений в активных средах, к которым при определенных условиях относится зерновая масса. Анализ решений соответствующего уравнения теплопроводности показывает [15-18], что границы очагов могут первоначально как сужаться, так и расширяться. В зависимости от возмущений температуры в очаге он либо остается локальным и охлаждается после снятия возмущающих причин, либо на определенном этапе происходит его расширение и нагрев, постепенно захватывающий неактивные слои зерновой массы, вызывая в них тепловыделение.

Ведущую и объединяющую роль в изучении поведения активных систем самой различной природы в физике, технике, химии, биологии, экологии и многих других играет в последние десятилетия синергетический подход [15-19], выявляющий общие черты рассматриваемых проблем и демонстрирующий общность математического аппарата их описания. Являясь, с одной стороны, составной частью каждой научной дисциплины, синергетика как самостоятельное научное направление имеет свои характерные особенности, положения, понятия и методы.

В данной работе предпринята попытка применить математический аппарат описания синергетических мультистабильных активных сред [15-19] для моделирования процесса сплошного саморазогревания при различных объемах хранения зерновой массы, а также при наличии локального нагрева части ее внешней поверхности.

Поля температуры Т,°С, и влагосодержания и, кг/кг, невентилируемой зерновой массы определяются из краевой задачи тепло- и массопереноса в капилляр-но-пористых коллоидных телах с соответствующими начальными и граничными условиями. Если принять теплофизические и массовлагообменные характеристики зерновой массы постоянными, то дифференциальные уравнения имеют вид [14]:

гр— = \У2Т-дх дп

9т

ди гг----------у

дх

<г, (т-. и); ;(7»

т

где а„ - коэффициент диффузии влаги; е - коэффициент испарения; г - удельная теплота испарения, 6 - термоградиентный коэффициент; к - приведенный коэффициент теплопроводности насыпи как

СПЛІ

НОВ!

уде)

суя

обы

гоо(

раз

НОІ

ТЄЕ

куг

счг

цес

не:

раз

зак

щ

неї

ро1

неї

ТИ!

ро<

бо;

леї

об<

ся.

фу]

об{

зер

мш

ско

нос

прі

В0І

тен

ни:

прс

сти

сти

низ

кач

бел

[I

бы;

МН(

гис

тор

НЬЕ

реґ

прс

ГДЕ

Ища

?

Ь Л-2.2

Й ДРСТЙ.-уЧС 11ГС,-Ти Ж)-

ГХ Г.—гп-

тствут-

зньлне г НЛО Кй к Г *ПЗ\ГО-

[кА Л“Л1-:ги р2с-Е НЙ4К-ЛИЛ-Е-К-

I лоэс-рилы и Х1ЮТ?1*

ГСТГРЮ-р.к р^.ч>

:1 о5ш-вякяеь, иучиик

? 1№Ч-

1тстя.

№ЛЙ Г'. ЧССЫГч ВДЛЦ-|;:3 П[Ш I тз

pH 1Ю-

«. га /ш: гея п:. м.-^-Т-ШИМШ йгнчг. р:рк-рм-

П)

р)

ьр:иия-

ИнИ.-

1ГР ПК

оплошной среды (учитывающий естественную конвекцию в межзер-новом пространстве, но без влияния гравитационных сил), с, р -удельные значения теплоемкости и плотности насыпи в расчете на сухое вещество; т - время; V2 - оператор Лапласа, дг - мощность объемного теплообразования, Вт/м3; и - мощность источника вла-гообразования, кг-кг’-с'1.

В любой точке зернового массива д\, и I! можно выразить функциями локальных температуры Т и удельного влагосодержания и [5, 10, 11].

В функции д,. должны быть учтены все особенности тепловыделения в процессе хранения зерна различных культур. Микробиологическая теория самосогревания считается установленной, но на практике данный процесс возникает в результате разностороннего термогенеза [1]. Интенсивность тепловыделения значительно различается в зависимости от множества взаимосвязанных факторов: жизнеспособности семян, степени аэрации зерновой массы и ее скважистости, срока хранения зерна (свежеубранное и.тя прошедшее послеуборочное дозревание), способов обработки зерна до хранения (очистка, сушка). В свежеубранном зерне, в партиях зерна морозобойного, незрелого, с наличием проросших зерен, с примесью семян сорных растений, большой долей неполноценных зерен (щуплых, дробленых, подмоченных, битых или с поврежденными оболочками) интенсивность термогенеза увеличивается. Указанные факторы являются определяющими для функции

Аналогичные замечания касаются функции влаго-образования II. При интенсивном аэробном дыхании зерна возможно значительное увлажнение зерновой массы за счет увеличения количества гигроскопической влаги в зерне и повышения относительной влажности воздуха межзерновых пространств [1].

Развитие процесса самосогревания, как известно, приводит к необратимым изменениям свойств зерновой массы. Действие повышенных температур на интенсивность жизненных функций зерна и микроорганизмов зависит от влажности и от продолжительности процесса. С ростом температуры и продолжительности ее воздействия происходит потеря жизнеспособности зерна, сокращение общей численности микроорганизмов, утрата зерном пищевых, кордовых и посевных качеств, разрушение покровных гканей, изменение белкового, углеводного и липидного комплексов зерна [1, 6-9]. Указанные и многие другие факторы должны быть отражены в функциях д„ я и, которые являются многозначными, часто явно завлеят от времени, имеют гистерезисный характер и определяются всей предысторией каждого локального объема зерновой массы.

Качественный вид д,. (Т, и) известен. Анализ данных [1, 2, 4, 6-9] позволяет предложить следующую регрессионную модель для функции тепловыделения в процессе активизации зердавой массы при монотонном росте температуры:

Я&,уг) = кчГ{\-(ГъХ1-Щ О)

где введены безразмерные I “ 1; 1,-ш И , 1о июгу I и

- максимальные температура и влажность (т.е. та-

кие, при котооых в партии зерна полностью теряются пищевые, кормовые и посевные качества).

Параметры регрессии кч (Вт/м3), Гтах, мтах, п, т, /, у определяются по экспериментальным данным. Подчеркнем, что (3) отражает только одну ветвь многозначной функции, поскольку при снижении температуры закон изменяется.

О ' 10 15 Г , сут

Рис. 1

Типичный вид зависимости температуры зерновой массы от времени и влажности показан на рис. 1, построенном на основании регрессионной обработки экспериментальных данных, приведенных в [1], в опытах Ламура, Клейтона и Вренчелла с зерном пшеницы, разделенным на образцы массой 6 кг. При расчетах приняты с = 2700 Дж-кг"1-К'1,/?= 1030 кг/м3 [10, 11]. В конце опытов с зерном влажностью 19,5 и 21,5% (кривые 3 и 4) происходила его порча, у зерна с влажностью 18,1% (кривая 2) появлялся резкий запах плесени, а при влажности 16,1% (кривая 1) - только легкий амбарный запах. По этим зависимостям, если опыты проводились в условиях адиабатического повышения температуры, можно установить функцию (7». Из (1)-{2) следует, что в изотермической емкости с зерном, в которой исключены тепловые потери и поддерживается постоянной влажность, обратная зависимость температуры от времени определяется по соотношению:

На рис.2 (обозначения кривых аналогичны рис.1) показан типичный вид зависимости (3) функции тепловыделения от температуры и влажности (в данном случае кч= 8,96-1014 Вт/м3, Ттйх = 60°С, итах= 55%, п = 18, т = 12, / = 9,] = 1). Стрелками отмечено направление ветвей (3) при росте температуры. Заметим, что многими авторами отмечалось существование выраженных пороговых значений температуры и влажности. приводящих к смене состояний биологической активности зерновой массы.

.. На рис. 3 показаны соответствующие области тем-пературно-влажностных параметров устойчивого со-л >яния зерновой массы /, активности 2, инактивации 3.

л

Ч

Frl

м

! 11

0.55

•|.................— г---------------------------г

L Л

‘ Л

Рис. 2

(4) тепло может отводиться только через стенки емкости. Если тепломассообмен зерновой насыпи через стенки емкостей остается стационарным, теплоотвод через стенки емкости при малых I достаточно велик и как следствие установится стационарный режим хранения насыпи. Этот режим определяется стационарными уравнениями (1)—(2):

0 = МгТ + дг(Т,и); ........ (5)

0—V к'+ 5V Т.

(6)

При больших I, когда условия приближаются к адиабатическим, происходит неограниченный самора-зогрев зерновой массы. Существует критическое значение I = 1кр, разделяющее области безопасного выхода на стационарный режим и потенциально опасного неограниченного нарастания температуры. Для определения 1кр применим подход стационарной теории теплового взрыва [19].

Пусть стенки емкости поддерживаются при неизменных температуре То и влажности щ, т.е. граничные условия имеют вид:

•••

дх

dw

дх

:0;

(7)

(8)

Рис. 3

Важной задачей дальнейших исследований является уточнение формулы (3) и формулировка регрессионных моделей для источника влагообразования на основе экспериментальных данных с последующим расчетом параметров регрессии для различных злаковых культур.

Рассмотрим ряд частных случаев процесса активизации сплошного самосогревания.

Пусть зерновая масса хранится в емкостях различной формы с характерными размерами /,. Для случаев с достаточно большими значениями термоградиентного коэффициента или небольшой мощностью влагообразования можно пренебречь членом уравнений с и по сравнению с д„. При отсутствии активного вентилирования в емкости по истечении определенного времени

Здесь х - декартова координата: .г = 0 в центре емкости и х = ±1/2 на ее стенке. Заметим, что (6) допускает интегрирование, с учетом (7) ' ,f4'

w + Pn t= const = w0 + Pn tQ, (9)

: ЛК.'Ч)

где Pn =5 Ттк/ими - критерий Поснова.

Это означает подобие распределений температуры

и влажности и позволяет выразить влажность через температуру. Подставив (9) в (5), (3), получим уравнение с единственной неизвестной функцией t (х).

Применим к (3) преобразование Франк-Каменецкого для приближенной замены степенной функции экспоненциальной. Основанием для этого может служить то, что в диапазоне наибольшего нарастания мощности тепловыделения повышение температуры в арифметической прогрессии увеличивает тепловыделение в геометрической профессии. Представив (3) в экспоненциальном виде и разложив показатель экспоненты в ряд Тейлора вблизи температуры t0= 70/7тах и влажности w0 = щ!итш, ограничиваясь первым линейным членом разложения, получим:

т.

|WCh к ЙШфа-р?: П Prill ККГХСъ

CIjJI(I

USkl-

HHKL't

|мкл-

:езп

Р)

УТЬ' 1р-■и '

t

* кч<Л'о)еА'о) ('~'о) ^(10)

F{t^ = n 1п(?„) + « 1п(1-Г0)+/ 1п(м.’„)+у 1п(1-■»„); (11)

■д,0)=^:=^__5_-^+^5_. (12)

Л ?0 1-?0 М*0 1-^0

Воспользовавшись методами теории подобия, введем безразмерные значения температуры © и и координаты £ = х/к:

«-Ж) ('-О;

2 X Г “

/г =

<7v0o.wo) Ж ) ’

V:

-2с‘ =0

с граничными условиями: Г Э0

=0-

(15)

(16)

Решение (15)—^16) известно [19]: критический размер емкости может быть определен из соотношения

L = const h = const I—■ 2л^™ах

ДО

(17)

Из (17) по заданным температуре Т0 и влажности щ на стенке определяется критический размер емкости.

На рис. 4 показаны зависимости (17) критических размеров емкости с зерновой массой пшеницы влажностью 22% от температуры стенок: кривая 1 - у = 0,2-у =1, 3 - у = 2. При расчетах приняты 5 = 4-1СГ4 кг,кг-1-КГ1Д = 0,13 Вт’м '-К" [11] и использованы данные рис. 1 и 2. . _. ........... ••

(13)

(14)

L,

Г * ..... I

40 г 1 3

а также безразмерный диаметр емкости 2^0 = 1УИ. Выражение (14), полученное после соответствующих преобразований, позволяет рассчитать характерный размер области безопасного хранения зерновой массы при активизации сплошного самосогревания. Параметр к характеризует условия соблюдения теплового баланса между тепловыделением зерновой массы и теплоотводом во внешнюю среду через стенки емкости. Используя к, можно прогнозировать состояние зерновой массы при хранении в емкостях различной формы и размеров.

Известно, что зернохранилища силосного типа имеют различные размеры. Например, силоса круглой формы имеют диаметр О и высоту Н, прямоугольной формы - стороны А, В и высоту Н. В случае Н/Б'гЪ теплоотвод осуществляется преимущественно через боковые стенки емкостей (I = Я, константа размерности у = 1). В случае Н/А>5 и В/А> 5 теплоотвод осуществляется в основном через боковые стенки большей площади (X = А, константа у = 0). В случае, когда отношение максимального и минимального Ь размеров бункера не превосходит 5, теплоотвод осуществляется по всем направлениям (константа у = 2). В соответствии с известными классическими моделями условно назовем способы теплоотвода через стенки емкостей: щелевым (у = 0), цилиндрическим (у =1) и сферическим (у = 2).

Тогда уравнение (5) примет вид

24

Рис. 4

Необходимо заметить, что приближение (10)—(12) удовлетворительно только при температурах ниже точки перегиба функции д„. Поэтому на рис. 4 достоверными следует считать только значения Ьщ, для Т0 ниже 30°С. Основанием для данного вывода служат следующие оценки. При критическом размере 1Кр температура зерна в центре емкости составляет:

const Т

_________шг

~ /(О

(18)

где при у = 0 const = 1,19, а при у = 1 const = 1,386.

Из (18) следует, что перепады температур зерновой массы при L<LKр невелики: для рис. 4 второе слагаемое в (18) не превышает 10% от Ггаах вплоть до Т0 <30°С. Это оправдывает применение (10)—(12) вместо (3).

Таким образом, если L>LKp по (17), теплоотвод через стенки емкости не может уравновесить тепловыделение зерновой массы, поэтому происходит процесс активизации сплошного самосогревания.

Представляет интерес вопрос о периоде времени, за который этот процесс достигнет максимальной интенсивности: можно говорить о периоде Дт индукции сплошного самосогревания. Оценку периода Ат для определенного значения влажности можно получить из (4)

Дт я: ф J

1Т_ 1 <7v(7>)

(19)

гдб const — 1,32 при у — 0, consx— 2 при у — i} const — 2,58 при у

-г - точка максимума функции av уэис. 2/

Рассмотрим случай, когда источником активизации процесса самосогревания является одна из стенок емкости вследствие ее нагрева под действием солнечных лучей или проникновения влаги в зерновую массу. Для определения Ькр в этом случае применим подход стационарной теории зажигания накаленными поверхностями [19].

Пусть при щелевом способе теплоотвода (у = 0) горячая стенка емкости имеет температуру Т0 и влажность щ. Вблизи горячей стенки образовалось пластовое самосогревание с теплоотводом q в неактивную часть зерновой массы. Если д>дКр, то теплоотвод с/ (например, в противоположную холодную стенку) достаточен для удаления выделяемого в зерновой массе тепла, а при д<дщ, тепловой баланс нарушается и активизируется процесс сплошного самосогревания. Для нахождения с/кр воспользуемся (15) с граничными условиями

дв

-£-°„ С.

Величина {?кр 2 известна [19]. Следовательно.

1 -■ глалгс- гг .•

:-=б- Э =0.

\ Ттах /0о)

Величина критического диаметра известна [19]

Р

1л =2Ц 1 \

(23)

Из Г23) следует. что при величине тепловыделения столба самосогревания

(24)

в емкости любого диаметра активизируется процесс сплошного самосогревания. Период индукции данного процесса также можно оценить по (19). Примерный вид зависимости (24) показан на рис. 5.

В

(20)

I „......Л

... Г I I

. ]

т

с

Рис. 5

(21)

где величина Ь определяется по (14).

Таким образом, если тепловой поток от горячей стенки внутрь емкости превышает величину (21), нарушается баланс теплоотвода и тепловыделения и происходит процесс активизации сплошного самосогревания.

Рассмотрим теперь случай, когда, например, попадание влаги в емкость через верхнюю кровлю вызвало самосогревание зерновой массы в виде столба малого радиуса с мощностью Р тепловыделения на единицу длины. Пусть при цилиндрическом способе теплоотвода (у = 1) источник тепловыделения расположен на оси, а стенки емкости поддерживаются при температуре Т0 и влажности и0. При заданном Р, если КЬщ,, то теплоотвода в стенки емкости достаточно для удаления выделяющегося в зерновой массе тепла, а при Ь>1кр тепловой баланс нарушается и активизируется процесс сплошного самосогревания. Для нахождения 1кр при заданном Р воспользуемся (15) с граничными условиями

-• ж.:.. эвЛ

(22)

Таким образом, наличие постоянного дополнительного источника тепловыделения на оси цилиндрической емкости снижает в соответствии с (23) критический размер этой емкости. Если линейная мощность дополнительного тепловыделения превышает величину (24), нарушается баланс теплоотвода и тепловыделения и происходит процесс активизации сплошного самосогревания. . ;

■' ВЫВОДЫ ,!Г’! 1'' ;

1. Показана эффективность применения синергети-

ческого подхода к мультистабильным активным средам для математического моделирования процесса развития сплошного самосогревания зерновой массы при хранении в невентилируемых емкостях различных геометрических форм и размеров. На основе анализа теплового баланса (с учетом поля влагосодержания) между тепловыделением объекта хранения и теплоотводом через стенки емкости предложена методика прогнозирования процесса развития сплошного самосогревания зерновой массы. '

2. Определены критические значения размеров ем-

кости и величина теплового потока от горячей стенки внутрь емкости, при превышении которых теплоотвод через стенки емкости не может уравновесить тепловыделение зерновой массы, что приводит к активизации сплошного самосогревания. Рассчитан критический размер цилиндрической емкости при наличии постоянного дополнительного источника тепловыделения на ее ОСИ. -......

л Г, ■<

.|ии£-. I

Л’ГМ .. ь I: й

с £3 1

:>:-гчн и

^ I

качмта

1Э14П :■

о.р:в5

глЛ.1^

Я

Л?!Р5 £*- 1

5 1

р1\х:г

П.

рЕкТСМ Ш-'ОТ I

иа

Fr.Il. 1 Ч

А

ТрПН! Ми?1.1 !■ ЧТ,:-.И.

пгчй

щ

ДУК: н

ТГНУ я

Т-яЛш.

ТГЛСЯ)

сапгтг

[]

ЯАПТ

В

Н.1Ю 1 при

5а^г-^р I

з

(24)

і процесс и данного «мерный

і

і

н

і

I

I

j

A

нитель-

вдриче-

эитиче-

ЩНОСТЬ

ІЄЛИЧИ-

ювыде-

зшного

:ргети-м сре-сараз-:ы при їх гео-іа теп-|меж-водом иози-■рева-

|в ем-генки

)ТВОД

ювы-ации ский оян-я на

,,,,, j,■ ЛИТЕРАТУРА

1. Трисвятский JI.A. Хранение зерна. - М.: Агропромиз-дат, 1986. - 350 с.

2. Сергунов B.C. Дистанционный контроль температуры зерна при хранении. - М.: Агропромиздат, 1987. - 174 с.

3. Мьюр У. Температура и влажность зерна в зернохранилищах // Хранение зерна. - М.: Колос, 1975. - С. 59-78.

4. Файн А.М, Математические модели самосогревания зерновой массы для регулирования процесса хранения // Теоретические основы сохранения зерновой массы. - М.: Колос, 1981. -С. 16-77.

5. Егоров Г.А. Влияние тепла и влаг и на процессы переработки и хранения зерна. - М.: Колос, 1973. - 264 с.

6 Соседов Н.И., Швецова В.А., Вакар А.Б. Изменение качества пшеницы при самосогревании // Сообщ. и реф. ВНИИЗ. Вып. 3. - М.: Заготиздат, 1951. - С. 1-4.

7. Халабуда Т.В. Роль плесневых грибов в процессе самосогревания зерна// Вопр. хранения зерновых запасов. - М.: Заготиздат, 1953-С. 33-55.

8. Уколов B.C., Изотова А.И. Интенсивность тепловыделения зерна в процессе хранения // Хранение и переработка зерна. Вып. 5. - М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1971.

9. Надыкта В.Д., Боровский А.Б,, Щербак А.А Термогенные характеристики семян подсолнечника при различных факторах хранения. - 10 с. - Деп. в АгроНИИТЭИПП, № 2175 пщ-89.

10. Гинзбург А.С., Савина И.М. Массовлагообменные ха-

рактеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 280 с. , ;Y. • ,п--

11. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1990. -286 с.

12 Xu Yongfu, Burfoot D. Simulating the bulk storage of foodstuffs // J. Food Eng. - 1999. - 39. - № 1. - P. 23-29.

13. Jia C.C., Sun D.W., Cao C.-VV. Mathematical simulation of temperature fields in a stored grain bin due tointernal heat generation // J. Food Eng. - 2000. -18. - № 4-5. - P. 1081-1090.

14. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массоне-реноса. - М.-Л.: ГЭИ, 1963. - 536 с.

15. Хакен Г. Синергетика: Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. - М.: Мир, 1985. -419 с.

16. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику. - М.: Наука, 1990.-272 с.

17. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Авто-волновые процессы. - М.: Наука., 1987. - 240 с.

18. Свирежев Ю.М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. - М.: Наука, 1987. - 368 с.

19. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. - М.: Наука, 1980.-478 с.

Кафедра общей математики

Кафедра технологии переработки зерна и комбикормов

Поступила 20.02.02 г.

, 664.6А7.002.28

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 8Ат ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

: ПРОИЗВОДСТВА ЗАМОРОЖЕННЫХ 4

РЖАНО-ПШЕНИЧНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

Н.В. ЛАБУТИНА, В.И, КАРПОВ, В.Я. ЧЕРНЫХ

Московский государственный университет пищевых производств

Криогенная технология хлебобулочных изделий уже достаточно широко используется в хлебопекарной промышленности. Вместе с тем возникает необходимость упорядоченности этой крупной системы с целью научного обоснования, разработки требований и практической реализации ключевых операций технологической схемы.

Для формализации процесса создания системы следует использовать специальные технологии. Одной из них является SADT (Structural Analysis and Design Technique - технологии структурного анализа и проектирования) - графические обозначения и подход к описанию систем. Дуглас Т. Росс ввел их почти 20 лет назад [1]. С тех пор системные аналитики улучшили SADT и использовали ее в решении широкого круга проблем.

В Московском государственном университете пищевых производств проводится работа по использованию принципов SADT для определения требований при разработке технологической схемы производства замороженных ржано-пшеничных полуфабрикатов.

Процесс создания системы состоит из следующих этапов: анализ - определение того, что будет делать система; проектирование - определение подсистем и их взаимодействие; реализация - разработка подсистем по отдельности; объединение - соединение подсистем в единое целое; тестирование - проверка работы системы; установка - введение системы в действие; функционирование - использование системы.

Следуя последовательности процесса создания системы и основываясь на принципах функционального моделирования, разработаны две диаграммы и модели технологического процесса производства ржано-пше-ничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов (рис. 1,2). На рис. 1 представлена диаграмма, которая описывает процесс производства хлебобулочных изделий как функцию, в основе которой лежит преобразование входящих рабочих комплектов (сырья, материалов) в хлебобулочные изделия при необходимом и регламентируемом стандартами контроле их качества.

Диаграмма, представленная на рис. 2, детализирует предыдущую, указывая на шесть главных функций технологической схемы производства ржано-пшенич-ного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов: определение соответствия сырья требованиям стандарта; подготовка компонентов по-рецептуре; приго-