Математическое моделирование как эффективный инструмент прогнозирования и управления производственными процессами

Abstract

Одним из направлений развития пищевой и перерабатывающей промышленности в настоящее время является повышение энерго- и ресурсоэффективности технологических процессов пищевых производств за счет использования современных электрофизических способов. Успешная реализация инновационных решений является гарантией устойчивого развития отраслей пищевой промышленности в условиях рыночной экономики. Математическое моделирование является ключевым инструментом при решении поставленной задачи. Построение адекватных математических моделей реальных технологических процессов на основе формирования основополагающих принципов разработки системы организации и управления позволяет создавать дифференцированные технологии производства на основе прогнозирования качества сырьевых ресурсов. При создании таких условий повышается результативность использования сырьевой базы, поскольку оценивается вся технологическая цепочка с позиции ресурсосбережения. Особенность математического моделирования заключается в возможности его использования при прогнозировании и организации любого процесса, в том числе производственного. Математическое моделирование позволяет исследовать оптимальным образом и описать разные технологические процессы с использованием инновационных приемов обработки сырьевых компонентов, которые позволили установить требуемое значение уровня качества исследуемых нами видов продукции. В данной работе были исследованы процессы подготовки зернового сырья для солодоращения и водоподготовки для формирования жидких пищевых сред, используемых в технологии переработки мяса птицы с применением таких приемов, как сверхвысокочастотная и ультразвуковая обработка соответственно. Для каждого технологического процесса были определены эффективные режимы. Для процесса обработки зернового сырья были определены скорость нагрева, равная 0,6−0,8 °С/с, и экспозиция обработки – 30−45 с, при таких условиях одновременно создается максимальный обеззараживающий эффект и сохраняется жизнеспособность зерна ячменя пивоваренного. Для процесса водоподготовки значения параметров следующие: мощность воздействия – 180 Вт, экспозиция обработки – 90 с. Установленные при математическом моделировании параметры позволили получить заданный уровень качества пищевых технологий. At present one of the trends of the development of food and processing industry is to increase the energy and resource efficiency of technological processes in food production through the use of modern electrophysical methods. Successful implementation of innovative solutions is a guarantee of sustainable development of food industry sectors in a market economy. Mathematical modeling is a key tool in solving this problem. The construction of appropriate mathematical models of real technological processes on the basis of the formation of the fundamental principles of the development of organization and management system makes it possible to create differentiated production technologies on the basis of forecasting the quality of raw materials. When creating such conditions the effectiveness of the use of raw materials base is increased as the whole technological chain is assessed from the standpoint of resource saving. The peculiarity of mathematical modeling is in the possibility of its use in forecasting and organizing any process including the production. Mathematical modeling allows us to analyze in an optimal way and describe any technological processes using innovative methods of raw materials processing, which helped to establish the required value of the quality level of the products to be studied. The article analyzes the processes of preparation of grain raw materials for malting and water conditioning for the formation of liquid food media used in the technology of processing poultry meat with the use of techniques such as ultra-high-frequency and ultrasonic treatment, respectively. Effective regimes have been determined for every technological process. For the processing of grain raw materials the heating rate has been determined equal 0.6−0.8 °С/s and the processing exposure is 30–45 sec., under these conditions the maximum disinfecting effect is created and the vitality of barley grain is preserved simultaneously. For the water conditioning process the values of the parameters are as follows: exposure power – 180 W, treatment exposure – 90 sec. The parameters established at mathematical modeling have made it possible to receive the set level of food technology quality