Широков і Б, Полівкін С Н Севастопольський національний технічний університет Севастополь, СевНТУ, кафедра радіотехніки Стрілецька бухта, Студмістечко, 99053, Україна тел (+38 0692) 55-000-5, факс 55-414-5, e-mail: shirokov@stelsebastopolua

Анотація – Зроблено аналіз можливості застосування радіохвильових гомодинного вимірювачів параметрів речовини в харчовій промисловості Дано рекомендації з впровадження даних вимірників в існуючі технологічні процеси харчової промисловості

I                                       Введення

Радіохвильові вимірювачі параметрів речовини використовуються в різних галузях сучасної промисловості При реалізації таких систем з використанням гомодинного методів [1] зявляється можливість з високою точністю виробляти визначення електрофізичних параметрів речовини, як в безперервному потоці, так і в деякому обсязі Приклад побудови подібної системи був докладно розглянуто в [2]

Специфіка харчової промисловості з позиції застосування вимірювальних засобів закпючается в наявності великої кількості різноманітних сумішей, склад яких бажано контролювати безперервно Склад цих сумішей задається конкретним рецептом, причому вихідні характеристики сировини можуть досить істотно відрізнятися від партії до партії Однак ці відхилення повинні надавати мінімальний вплив на якість і характеристика кінцевого продукту У харчовій промисловості використовуються різні методи обробки сировини і сумішей, що супроводжується зміною агрегатного стану продукту, його вологості та інших фізико-хімічних властивостей

II                               Основна частина

Одним з основних переваг радіохвильових гомодинного вимірників є можливість дистанційного визначення відразу декількох параметрів контрольованої речовини в реальному масштабі часу У роботі [2] наведено структурну схему вимірювача, який дозволяє одночасно отримувати інформацію про швидкість потоку речовини і його якісний склад На базі даного вимірника можна створити системи вимірювання і контролю параметрів технологічних процесів, які можуть знайти широке застосування в харчовій промисловості

Наприклад, зявляється можливість дистанційного контролю за станом суміші при її безперервному перемішуванні і визначення моменту досягнення даної сумішшю однорідного стану

Структурна схема системи управління перемішує установкою на базі вказаного вимірювача наведена на рис 1 Розглянемо принцип її роботи Вимірювач, обробляючи прийнятий антенами сигнал, отриманий при поширенні електромагнітних хвиль через речовину, визначає швидкість переміщення і діелектричну проникність При проходженні між антенами вимірювача неоднорідної речовини, значення швидкості потоку речовини ν і його діелектричної проникності ε будуть змінюватися у часі Виконуючи диференціювання за часом цих сигналів, отримуємо сигналиякі будуть ха

характеризувати ступінь неоднорідності контрольованого речовини Критерієм прийняття рішення про закінчення перемішування 6νπντ бути близькі до

нулю значення При цьому залишається

можливість оцінки якісного складу перемішуваного речовини, шляхом вимірювання його діелектричної проникності

Рис 1 Структурна схема системи управління перемішує установкою

Fig 1 Schematic diagram of mixer control system

Граничне пристрій, порівнюючи випрямлені сигнали характеризують ступінь неоднорідності речовини, виробляє сигнал закінчення перемішування при досягненні необхідного ступеня однорідності даної речовини

Аналогічним чином можна здійснити контроль за протіканням протяжних у часі процесів обробки сировини або проходження біохімічних реакцій, наприклад випічкою хліба, виготовленням шоколаду, сиру У цих процесах відбувається зміна фізико-хімічних параметрів контрольованої речовини, в тому числі вологості і діелектричної проникності Налаштування вимірювальної системи або системи управління, реалізують гомодинного метод обробки сигналів в даному випадку полягає в попередній калібрування вимірювальної системи під конкретний рецепт При цьому зявляється можливість здійснення безперервного контролю за ходом процесу приготування продукту, а також визначення моменту його готовності

Однією з найважливіших характеристик, на підставі аналізу якої приймається рішення про ступінь готовності контрольованого продукту, є його вологість Розглянемо спосіб реалізації такого контролю Відомо, що характеристики пройшла через речовину електромагнітної хвилі залежать від товщини шару і діелектричної проникності вологого речовини У свою чергу діелектрична проникність є функцією волого-змісту, щільності і т д Як було показано в [3] для однорідного речовини залежність вологості речовини визначається як:

άΑ-Βφ {р-(^ – {cd) A де А і φ – коефіцієнт ослаблення і зсув фази електромагнітної хвилі після проходження через шар матеріалу а, Ь, с, d – коефіцієнти, що визначаються експериментально

Наведене вираз не залежить від товщини шару речовини Виконавши калібрування вимірювача для конкретної речовини або суміші, ми отримаємо можливість безперервного визначення вологості контрольованої речовини Наприклад, для пшениці а = 28,636 Ь = -2,151 с = 427,587 d = 40,987 [2]

При зіставленні електрофізичних параметрів контрольованої речовини конкретному рецептом зявляється можливість забезпечення інваріантності його кінцевих параметрів Повною мірою дану можливість можна використовувати, застосовуючи описану систему управління разом з автоматизованими лініями шляхом контролю процесу приготування і оперативної корекції рецепта у встановлених межах

III                                   Висновок

Вило показано, що застосування радіохвильових гомодинного методів вимірювання параметрів речовини в харчовій промисловості має великі перспективи при сучасному рівні розвитку технологій у цій галузі Вимірювальні системи, побудовані за даним принципом, дозволять здійснити безперервний безконтактний контроль на всіх стадіях процесу виготовлення харчових продуктів, що позитивно позначиться на їх якості Крім того, це дозволить більш точно слідувати рецептурою продукції, що особливо актуально при відмінності параметрів сировини, наприклад вологості, від номінальних значень

Крім безпосередньої інтеграції в технологічні процеси відчутний ефект також може принести використання гомодинного вимірювачів параметрів речовини в якості засобів безперервного контролю за відповідністю характеристик всіх інгредієнтів встановленим нормам

IV                            Список літератури

Широков І Б, Синіцин Д В, Шабаліна О В Принципи реалізації та область застосування гомодинного методів вимірювань – В кн: 14-я Міжнар Кримська конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2004) Матеріали конф [Севастополь, 1317 сент2004г] – Севастополь: Вебер, 2004, с 635-637

[1] Широков І Б, Полівкін С Н, Сердюк І В Компенсація похибки вимірювання швидкості потоку речовини шляхом урахування його фізичних параметрів – В кн: 15-я Міжнар Кримська конф «СВЧ-техніка та телекомунікаційні технології »(КриМіКо2005) Матеріали конф [Севастополь, 12-16 сент 2005 р] – Севастополь: Вебер, 2005, с 813-814

[2] Вікторов В А, Лункін Б В, Совлуков А С Радіовол-нові виміри параметрів технологічних процесів – М: Вища школа, 1989 – 208 с

IMPLEMENTATION OF HOMODYNE MEASURING DEVICES FOR SUBSTANCE PARAMETERS IN TNE FOOD PRODUCTION

Shirokov I B, Koshovsky Ya I, Zimin S M

Sevastopol National Technical University Streletzkaja bay, Sevastopol, 99053, Ukraine Ph: (+38 0692) 55-000-5, fax 55-414-5, e-mall: shlrokov@stel sebastopol ua

Abstract – The application possibility of the homodyne radiowave measuring systems usage for the parameters of materials in the food industry is shown Recommendations to the implementation of such measuring systems in the present technological processes on the food industry are made

I                                        Introduction

Radiowave meters of the substance parameters are used in the various fields at the present day industry But if these systems are based on the homodyne methods [1] they can determine the electrophysical parameters in continuous stream or in some volume with great accuracy Principles of realization such system were discussed in [2]

Measuring in the food production has some specificity This specificity contains much quantity of the different mixtures with continuously checked composition Besides, in food production the different methods of processing the raw materials and the mixtures can be applied This processing entails the change of the product electrophysical parameters

II                                The Main Results

The main advantage of the microwave homodyne measuring system is the possibility in the real-time to remotely determinate the several parameters ofthe checked matter In [2] the structural diagram of the measuring system is shown, which at the same time determines the speed ofthe substance flow and its structure On the basis of that system, the various systems ofthe control of the technological processes parameters can be created

The structural diagram of intermixed control system is shown in fig 1 Similarly, the monitoring long-time processes such as baking, chocolate production, cheese production etc can be realized In this processes the changes of the substance physicochemical parameters take place The tuning measuring system consists of calibrating under the necessary recipe That way gives a chance to provide the continuous monitoring of the technological process and to determine the moment of finished production

III                                      Conclusion

It is shown that homodyne measuring system has a great potential in the food industry Microwave homodyne control system can be a basis for creating the various systems of control and monitoring the various technological processes in that industry Moreover, with the help of this system the end-to-end test of all ingredients, and the appropriate real-time monitoring systems can be simply realized

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р