От качества технологического процесса к качеству продукта

В настоящее время происходит интенсивное развитие методов управления различными технологическими процессами с учетом их динамики для расширения диапазона регулируемых параметров. Применительно к технологии распылительной сушки использовать эти методы сложно, так как при этом предполагается учитывать многообразие переменных [1].
На наш взгляд, при моделировании изменений свойств сухого молока при его производстве и установлении взаимосвязи качественных характеристик продукта с условиями процесса сушки необходимо учитывать возможность термодеструктивных изменений, которые могут происходить в молочном порошке под воздействием тепла. В результате этих изменений может возникнуть опасность ущерба из -за получения нестандартного или некачественного продукта. Термодеструкция может возникнуть при нормальных режимах сушки из-за способности продукта к адгезии и образованию отложений и при нарушении технологических параметров процесса, например, при несвоевременной выгрузке продукта. В отложениях может развиваться спонтанный процесс саморазогрева, в результате чего в продукте будут происходить необратимые изменения, в худшем случае, самовозгорание [2].
Известны случаи возникновения пожаров в сушилках распылительного типа, где, в основном, причина их связана с самовозгоранием продукта в отложениях на внутренних стенках сушильного оборудования. Однако, прежде чем возникнет очаг загорания, продукт в отложениях за счет развивающихся экзотермических реакций подвергается различным, возможно, необратимым физико-химическим изменениям (активная кислотность, растворимость, вязкость, поверхностное натяжение, структурно - механические свойства и др.) [3]. Эти изменения происходят в сушилке, остаются скрытыми после выгрузки готового продукта.
В связи с этим, есть необходимость учитывать обратную связь между причиной и следствием посредством выбора показателя для системы регулирования и управления процессом сушки [4]. Причиной является термодеструкция молочного порошка в объеме сушильного оборудования, следствием - снижение качественных показателей сухого молока, возможность возникновения пожара.
По-видимому, при создании методов управления процессом распылительной сушки в создаваемую модель должны быть включены переходные показатели, характеризующие изменение свойств продукта, происходящие в объеме оборудования и возникновение условий для развития пожара. При этом текущий контроль процесса сушки осуществлять по газовому фону в сушилке, вернее, по содержанию газообразных веществ, образующихся при термодеструкции молочного порошка. Экспериментальные данные по определению выхода газообразной фракции при разложении сухих молочных продуктов показаны в таблице 1.

Таблица 1. Выход газообразной фракции при разложении сухих молочных продуктов  

* Состав газов дан в пересчете на безвоздушный газ. Содержание водорода не определялось.

Из анализа качественного состава газовой фракции, выделяющейся при нагревании молочного порошка   в   интервале   (60-400)°С,   установлено,   что   начало   образования   диоксида   углерода соответствует 120°С, оксида углерода - 170°С, появление углеводородов соответствует (200-300)°С, причем суммарный выход углеводородов составляет 10,7%.
Появление углеводородов при моделировании можно определить как критический момент, так как он, с одной стороны, не совместим с нормальным технологическим режимом и, соответственно, с качественно полноценным продуктом, с другой стороны, он однозначно характеризует возникновение пожарной ситуации в сушильном оборудовании. При этом, выход углеводородов относится к активной стадии разложения, характеризуемой высокой скоростью и быстротечностью процесса, что позволяет определять содержание углеводородов в сумме, например, посредством принципа ионизации горючих летучих веществ (углеводородов) в пламени водорода [2].
Кроме того, существует мнение о правомочности использования законов химической кинетики к моделированию процесса сушки, которые были использованы для математического описания процесса разложения молока под воздействием температуры [2,3].
С учетом результатов исследования термодеструкции сухих молочных продуктов, анализ состояния процесса сушки по газовому фону предполагает возможность прогнозирования допустимого температурного режима с учетом изменения физико-химических характеристик продукта в условиях пожарной безопасности процесса. Это позволит сократить объем контролируемых параметров для контроля технологического процесса распылительной сушки.

Список литературы:
1. Обзор современных методов управления процессом производства сухого молока // Переработка молока, №7.2006 г. -С.20
2. Петрова Л.В.. Пожарная безопасность процесса сушки молочных продуктов/ Л.В. Петрова, В.Д. Харитонов - Омск.2003. - С.20 - 25.
3. Петрова СВ. Прогнозирование технологии распылительной сушки на основе контроля качества сухого молока. Дис. Канд. Техн. наук/ СВ. Петрова -Москва, 2006. - С.100.
4. А.с. № 1334017 СССР. Способ управления процессом распылительной сушки молочных продуктов //
Бюл. изобретений.1987.№41.

Петрова Л.В., Петрова СВ.
Омский государственный аграрный университет, г. Омск