Обґрунтування методики технічних вимірювань з елементами мехатроніки в біологічних процесах

Анотація

Дослідження технологічних процесів, які пов’язані з біологічними матеріалами, швидкоплинні та аналіз енергетичних та температурних показників їх протікання потребують високої дискретності вимірювань в широких діапазонах. Перед науковцями виникає науково-дослідницька проблема: серед існуючих контрольно-вимірювальних приладів вибрати такі сучасні засоби вимірювання, що мають задовольняти за точністю, потоковістю інформації та можливості її запису на носії інформації з подальшою обробкою. У роботі наведене узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що полягало у розробці та обґрунтуванні методики вимірювань технологічних параметрів у наукових дослідженнях переробки матеріалів біологічного походження з застосуванням контрольно-вимірювальних приладів побудованих за принципами мехатроніки. Дослідження пристосованості запропонованої методики проводилося на прикладі наукових досліджень технологічних показників (температури в прошарках тіста) технологій приготування хлібобулочних виробів, розроблені технічні рекомендації до конструкції зчитуючо-записуючого модуля та можливості його застосування в дослідженнях технологій масового виробництва. Проведено аналіз відомих засобів вимірювання температури та встановлено, що найбільш придатним для умов нашого дослідження є тензо-вимірювальні датчики. В експерименті застосовано п’яти канальний зчитуючо-записуючий модуль. Проаналізовані відомі технології випікання хліба та встановлені умови вимірювань показників та обґрунтована дискретність їх проведення. Температурний діапазон знаходиться в межах 30–160°С та достатня дискретність вимірювань 1 с. Розроблено план експериментальних досліджень, виконання вимірів та точність їх проведення. Виготовлено лабораторне устаткування для визначення температурних показників в технології випікання хліба. Процес випікання супроводжується імпульсної дією нагрівача, який підтримує температуру чаші в діапазоні 35–150°С на протязі всього часу замісу та випікання. На початку процесу випікання, температура у кожній позиції змінюється за особливими закономірностями. У прошарку 1 см хлібної маси температура досягає 100±5°С, та більше не підіймається, що обумовлено утворенням хлібної коринки зі зменшеною вологістю порівняно з м’якушем. В інших прошарках на глибину більше 1 см температура тримається на рівні 105±5°С і не змінюється на протязі всього процесу. Ці показники обумовлені особливістю термодинамічних процесів паро-рідинної фази води, що знаходиться в тісті.