Комп'ютерно-інтегрована система автоматизації хлібопекарської печі тунельного типу

Abstract

Актуальність теми. Хліб є одним з найвидатніших відкриттів в історії людства. Він існує тисячі років. Вчені вважають, що людина почала вживати зерна злакових ще в часи “мезоліту” (15 тис. років тому). З тих часів і починає свою історію хліб. Приблизно 6-8 тис. років тому люди навчились подрібнювати злаки, почали готувати з них каші, з яких пізніше на розпеченому камінні пекли прісні коржі. Як стверджують археологи, ці каші й були пращурами сучасного хліба. Минуло ще кілька тисячоліть, і люди навчились готувати хліб із збродженого тіста. Вважається, що вперше такий хліб почали виготовляти у Єгипті 5-6 тисячоліть тому. Саме у Єгипті були поєднані в один процес три великих відкриття давнини: вирощування пшениці, застосування жорен для помелу зерна і використання мікроорганізмів для розпушення тіста, які започаткували технологію виготовлення хліба. Так був створений хліб, обрис якого не змінюється вже протягом 5 тисячоліть. Мистецтво випікати хліб зі збродженого тіста перейшло до Греції, а звідти – у Рим і деякі інші європейські країни. Як вважає багато вчених, слово "хліб" походить від грецького слова "клібанос" – горщик спеціальної форми, в якому грецькі майстри випікали хліб [18]. Значний розвиток хлібопечення знайшло у древньому Римі, де майстерність пекаря цінувалась дуже високо. У Римі встановлено єдиний у світі пам’ятник пекарю Вергілію Еврісаку (30 століття до н.е.). Після винайдення 5 тис. років тому технології виготовлення хліба за допомогою мікроорганізмів сутність подальшої історії розвитку хлібопечення полягала в удосконаленні процесів приготування борошна, тіста, випічки хліба, покращанні його асортименту та якості, механізації трудомістких процесів. Велика майстерність виготовлення хліба удосконалюється і сьогодні, в умовах механізованого виробництва. У наш час в умовах України найважливішими актуальними проблемами у хлібопекарській промисловості є: - впровадження раціональних ресурсо- і енергозберігаючих технологій виробництва хлібобулочних виробів як в умовах високомеханізованих підприємств, так і в умовах пекарень; - технічне переоснащення діючих підприємств, оснащення сучасним обладнанням нових виробництв, що створюються при хлібозаводах, а також пекарень різних форм власності; - покращання якості сировини, розширення сировинної бази за рахунок використання нетрадиційних видів сировини. Забезпечення виробництва високорисними культурами молочнокислих бактерій і хлібопекарськими дріжджами з високою бродильною активністю; - підвищення споживчої цінності хлібних виробів, надання їм властивостей функціонального продукту шляхом використання нетрадиційної сировини і біологічно активних добавок; - удосконалення асортименту продукції. Розширення виробництва поліпшених видів хлібобулочних виробів, зокрема без вмісту глютену, створення і впровадження у виробництво хлібних виробів для оздоровчого, профілактичного і дієтичного харчування; - забезпечення необхідної якості продукції, що виготовляється з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями; - подальше вирішення проблеми подовження терміну зберігання, свіжості виробів, випікання хлібних виробів із заморожених тістових заготовок, захисту їх від мікробіологічного псування, захворювання на картопляну хворобу, пліснявіння. Має знайти активний розвиток пакування виробленої продукції. Важливою проблемою залишається забезпечення безпеки виробів шляхом підвищення контролю якості сировини і готової продукції, уважне ставлення до проблеми застосування генетично модифікованої сировини. Потребують вирішення екологічні проблеми лібопекарського виробництва науково обґрунтований контроль та облік викидів і скидів. При вирішенні проблем удосконалення усіх зазначених ланок функціонування хлібопекарських підприємств важливого значення набуває розробка і впровадження оперативних методів контролю та керування технологічними процесами, що стає можливим із застосуванням сучасних технічних засобів автоматизації та впровадженням програмних комплексів для візуалізації та диспетчеризації технологічних процесів – SCADA-систем (від англ. Supervisory Control And Data Acquisition) із використанням НМІ-інтерфейсів (HMI від англ. Human Machine Interface), тобто людино-машинних інтерфейсів – інструментів, які подають дані про хід процесу людині-операторові, що дозволяє йому контролювати і керувати процесом [21]. Об’єктом дослідження є процес промислового виробництва хліба у печах тунельного типу. Предметом досліджень є взаємозв'язки і закономірності режимів функціонування пекарського обладнання та їх вплив на енергоефективність процесу виробництва хлібобулочних виробів. Мета і задачі досліджень. Мета роботи полягає у вдосконаленні системи автоматичного керування процесом виробництва хлібобулочних виробів у печі тунельного типу для поліпшення якості кінцевого продукту та зменшення енергетичних витрат на процес. Для досягнення цієї мети сформульовані такі задачі:– проведення аналізу технологічного процесу виробництва хлібобулочних виробів; – розробка функціональної схеми автоматизації системи керування тунельною піччю для виробництва хліба та алгоритму її роботи; – розробка і дослідження імітаційної моделі об’єкта автоматизації із використанням програмного пакету імітаційного моделювання MatLAB; – обґрунтування вибору алгоритму керування, комплексу технічних засобів автоматизації, визначення показників якості роботи системи керування; – розробка електричних схем системи автоматизації та системи дистанційного керування і контролю із операторським інтерфейсом; – техніко-економічне обґрунтування прийнятих інженерних рішень.