• 
• 
• Біографія

Враховуючи нову ступінь відносин України з країнами заходу, перед країною ставляться деякі зобов'язання не тільки правового й економічного характеру, але й як наслідок, підсилюється контроль над якістю продукції у всіх промислових та харчових галузях.

Тема магістерської роботи присвячена області хлібопекарського виробництва. Об'єктом дослідження тут виступають параметри якості хліба: вологість напівфабрикатів із тіста, вплив на яку певно чинить атмосферний тиск, температура та вологість у приміщенні технологічного процесу. Недотримання норм по зазначених параметрах веде до одержання продукції низької якості та як наслідок - до матеріальних збитків.

Одним з найважливіших параметрів, що впливають на утвір м'якушки та обумовлених на первісній стадії є вологість напівфабрикатів із тіста. Рівень вологості повинен відповідати встановленим ДСТ нормам [1], тоді м'якушка не втратить необхідні біоречовини, пишність, ступінь пропеченості, смакові якості та забезпечить заданий вихід продукту.

Сам технологічний процес виробництва хліба містить у собі відповідальні етапи [2], починаючи зі зважування необхідних інгредієнтів, попереднього замісу, при виконанні якого вкрай важлива інтенсивність та тривалість. Далі процес переходить у шумування опари. Після повторного замісу з додаванням деяких компонентів майбутній хліб зазнає механічної обробки: розподіл, додання напівфабрикатам із тіста округлої форми, розтойка, завантаження заготівель до форм, остаточна розтойка та, нарешті, випічка. Протягом усього процесу в тістових заготівлях відбувається ряд процесів, таких як: зміна температури тіста, внутрішній вологообмін, мікробіологічні та біохімічні процеси.

Життєвий цикл хліба показано на рис.1:

Під вологістю (масовою) W [3] розуміють відношення маси вологи М, що міститься в тілі, до маси вологого матеріалу М1 :

Ці величини иноді виражають через ваги та у відсотках. У такому випадку вирази (2) та (3) приймають вигляд:

де Р — вага вологого тіла; Ро — вага абсолютно сухого тіла.

Вологість вимірюють спеціальними приладами - вологомірами, які залежно від методу, покладеного в основу їх роботи, діляться на психрометри, гігрометри, вагові вологоміри, кондуктометричні, діелькометричні вологоміри, вологоміри ядерно-магнітного резонансу та ін. Найбільш широко в промисловості застосовуються методи [4, 5], засновані на фізичному або хімічному поділі вологи та сухого матеріалу та визначенні їх вагового або об'ємного співвідношення. Однак основним недоліком є неможливість використання таких методів як інформаційної ланки при автоматичному контролі та регулюванні безперервних технологічних процесів, а також при вивченні процесів вологообміна та зміни форм зв'язку вологи з матеріалом.

У ході інформаційного пошуку була знайдено безліч методів визначення вологості [6] (метод висушування, метод висушування в сушильних шафах, екстракційний метод, хімічний метод, кондуктометричний та діелькометричний методи, метод ядерного магнітного резонансу тощо), серед яких найбільше поширення одержав метод висушування. Однак він має істотні недоліки. Використовуючи такий метод, а також реалізований на ньому прилад-прототип вологомір Чижової [7] (рис.2), виникають явні незручності.

Прилад передбачує:

• необхідність витягу аналізованої проби з безперервного технологічного процесу;
• відсутність об'єктивної фіксації моменту повного видалення вологи в процесі висушування;
• необхідність проведення повторних вимірів (у ході технологічного процесу);
• недостатня вірогідність результату.

Тому, оцінивши недоліки, запропонований прилад, математичний апарат якого заснований на законі падіння твердого тіла під дією сили ваги. В основу розроблювальної системи передбачається покласти принцип впливу сили ваги на тістову заготівлю й прикладеної до неї архімедяної сили, який у процесі подальших розрахунків зневажають у виді її малості в залежності від пройденої (установленої) відстані [8].

Продифереціювавши рівняння руху тістової заготівлі від моменту відриву в тістоділильній машині до моменту зіткнення із транспортувальною ємністю, були враховані всі фактори, що впливають на заготовку: температура, тиск, щільність повітря.

де m – маса тістової заготівлі, g – прискорення вільного падіння, ρ_n – щільність тістової заготівлі, ρ_b – щільність взаємодіючого середовища (повітря), y – контрольована відстань, пройдена тістовою заготівлею. Час падіння t з точки В до точки С (місця встановлення бесконтактних датчиків) дорівнює:

Таким чином, спосіб дії універсального вологоміра заснований на вимірі часу падіння тістової заготовлі в повітрянім середовищі під дією сили ваги, між двома фіксованими точками простору, у яких установлені статичні безконтактні датчики. Підсумковий розрахунок вологості проводиться за формулою (7):

За допомогою пакета MATHCAD виконано аналіз впливу важливих факторів на вологість тестової заготівлі та встановлено, що оптимальними умовами для достовірного визначення вологості є температура - 25-30 °С та відстань між статичними безконтактними датчиками - 10 см.

Наукова новизна. Серед усіх відомих пристроїв, що визначають вологість, немає такого, який контролював би вологість у реальному часі. Отже, за прототип можна вважати прилад для визначення вологості ВНІІХП- ВЧ Чижової, однак метод контролю буде запропоновано інший, заснований на законах фізики та математики. Тому спостерігаються істотні відмінності:

1. Спосіб визначення та контролю вологості.
2. Прилад ВНИИХП- ВЧ Чижової для швидкого визначення вологості не функціонує в реальному часі.
3. Контроль за допомогою приладу здійснюється вибірково для всього потоку тісту та неодноразово (при контролі виходу хліба, оцінки напівфабриката та при перевірці рецептури).
4. Запропонований датчик вельми простий у використанні та має більшу точність.

Запропонований новий спосіб побудови вологоміра дозволяє визначати також вологість повітря у приміщенні хлібопекарського цеху. На підставі розробленої математичної моделі й виходячи з конструкції пристрою очевидно, що вологість повітря визначається шляхом виміру часу падіння вологого сорбенту в камері вологоміра дискретної дії.

Генераторні датчики положення. Датчики цього типу [9] відрізняються компактністю й високою точністю. Добре зарекомендували себе генераторні датчики серій КВД-6М и КВД-25 (щілинні), КВП-8 і КВП-16 (плоскісні). Вони придатні для використання при підвищеній концентрації вологи й пилу. У корпусі з ударопрочного полістиролу розміщені елементи транзисторної схеми датчика (генератор та тригер).

Датчики КВП-8 та КВП-16 спрацьовують при проходженні повз них металевої пластини на максимальній відстані відповідно 8 і 16 мм.

Вплив атмосферного тиску на вологість напівфабрикатів із тіста. Вологість тіл визначається наявністю в них води у вигляді пари [10], кількість якої залежить від парціального тиску водяних пар, наприклад у повітрі при даній температурі й атмосферному тиску, що свідчить про вплив атмосферного тиску на вологість тістових заготівель. Простежимо таку залежність за допомогою формули (7).

При P1=79993.2 Па, P2= 86659.3 Па, P3= 93325.4 Па, P4= 99991.5 Па, P1= 106657.6 Па; t = 20 мс, g = 9.80665 м/с2 , ρ_sv = 1420 кг/м3 , ρ = 1.6 кг/м3, Т=24 °С, S= 0.1 м.

Отримано наступну залежність (рис. 3):

Вплив температури в приміщенні на вологість напівфабрикатів із тіста. Використовуючи той самий математичний апарат, але змінюючи температуру у приміщенні можна отримати характерну залежність вологості заготівель від температури.

При P700= 93325.4 Па, t = 20 мс, g = 9.80665 м/с2 , ρ_sv = 1420 кг/м3 , ρ = 1.6 кг/м3, S=0.1 м, однак Т1=10°С, T2=15°C, T3=20°C, T4=25°C, T5=30°C, T6 = 35°C, T7=40°C, T8 = 45°C. Було отримано наступну залежність (рис.4):

Графік доводить, що температура у технологічному приміщенні обратнопропорційно впливає на вологість, тобто при збільшенні температури має місце зменшення відсотку вологості заготівель. При варіації температури від 10 °С до 45 °С вологість зменшується на 16.6 %.

Література

1. Зверева Л.Ф. Технология и технохимический контроль хлебопекарного производства. — М., 1983 — 48 с. — http://narakeshvara.livejournal.com/243367.html
2. А. Экерт. Выпечка хлеба. - М., 1996 — 236 с.
3. Музалевский В. И. Измерение влажности древесины. — М.: Лесная промышленность, 1976. — 120 с., ил.
4. Кричевский Е.С. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов/ Кричевский Е.С., Бензарь В.К., Венедиктов М.В. — М.: Энергия, 1980. — 240 с., ил.
5. Богачук В.В. Методи та засоби вимірювального контролю вологості матеріалів. — Вінниця, 2008.
6. Берлинер М.А. Измерение влажности. — М.: Энергия, 1973 — 400 с., ил.
7. Aуэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 415 с.
8. Чичикало Н.И. Алгоритмические принципы построения напряженно-деформированных объектов. — Донецк.: РИА ДонГТУ, 1998. — 158 с.
9. Криворученко А. Бесконтактные датчики положения механизмов.// Компоненты и технологии. 2007. №1. с. 24-28 — http://electricalschool.info/main/drugoe/190-beskontaktnye-datchiki-polozhenija.html
10. Кричевский Е.С. Контроль влажности твердых и сыпучих материалов.— М.: Энергия, 1986. — 182с.

• ДонНТУ
• Портал магістрів ДонНТУ
• Біографія