Спосіб інтелектуального синергетичного регулювання процесу затирання солоду

Реферат: Спосіб інтелектуального синергетичного регулювання процесу затирання солоду включає визначення ступеню оцукрення солоду, регулювання температури в заторному апараті, дозування кількості води у відношенні до кількості солоду. Контролюють густину затору, на основі заданого сорту пива та оцінок якості сировини формують за допомогою бази знань математичну кінетичну модель, параметри якої уточнюються під час процесу затирання солоду в залежності від температури, густини та ступеню оцукрення затору, в подальшому здійснюється синергетичний синтез атракторів в фазовому просторі параметрів як областей оптимальних режимів на кожній стадії процесу затирання солоду, на підставі яких формуються завдання регуляторам гідромодуля, температури та тривалості періодів виробничого циклу, які змінюють відповідно подачу солоду, води та пари в заторний апарат і здійснюють передачу сусла на його варку. UA 103580 U (54) СПОСІБ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО СИНЕРГЕТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗАТИРАННЯ СОЛОДУ UA 103580 U UA 103580 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пивоварної промисловості і може бути використана для регулювання технологічних процесів приготування пивного сусла. Як прототип вибрано спосіб автоматичного регулювання процесу затирання солоду (Авторське свідоцтво СРСР № 217035 опубліковано 26 квітня 1968 бюлетень № 15), який полягає в тому, що визначається ступінь оцукрення солоду, здійснюється регулювання температури затору в залежності від ступеня оцукрення затору, дозування кількості води, що змішується із солодом, регулювання продуктивності заторного апарата в залежності від відхилення ступеню оцукрення затору від заданого значення. Вказаний спосіб не враховує змінювання компонентів затору ( і  амілази) в процесі затирання в залежності від сортності пива, не враховує гідромодуля (відношення води і солоду), не дає змоги автоматичного визначення завдання режиму на кожній стадії (глюкозної паузи, мальтозної паузи, білкової пауза, паузи оцукрювання) і визначення оптимальної температури та тривалості кожної паузи. В основу створеної корисної моделі поставлена задача розробки системи регулювання процесом затирання солоду, яка гарантує поліпшення якості пивного сусла в широкому діапазоні номенклатури сортності пива, підвищення продуктивності заторного апарата на основі коригування параметрів технологічного режиму в залежності від якісних показників солоду та асортименту продукції. Задача корисної моделі полягає в тому, що за рахунок інтелектуальних механізмів та синергетичного синтезу системи регулювання здійснюється автоматичний вибір режимів затирання солоду (температури і тривалості кожної паузи) в залежності від сорту пива, характеристики якісних показників солоду, активності ферментів. Поставлена задача вирішується за рахунок вимірювання показників якості продукції, коригування технологічних режимів в залежності від асортименту та якості продукції з використанням інтелектуальних механізмів та методів синергетичного керування нелінійними об'єктами. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом полягає у наступному. На основі завдання на виробництво стосовно асортименту продукції та аналізу якості сировини базою знань здійснюється вибір відповідної математичної кінетичної моделі для сорту пива, для якого здійснюється затирання солоду. Параметри відібраної математичної кінетичної моделі визначаються і неперервно уточнюються під час процесу затирання солоду в заторному апараті з використанням інформації про поточні значення ступеню оцукрення та густини затору і температури в заторному апараті. Отримана математична кінетична модель дозволяє здійснити синергетичний синтез оптимальних технологічних режимів на кожній стадії затирання солоду як інваріантних багатообразів (атракторів) у фазовому просторі об'єкта регулювання. Визначені оптимальні режими формують завдання регуляторам гідромодуля, температури та тривалості періодів виробничого циклу затирання солоду. Технічна суть і принцип дії запропонованого способу пояснюється структурною схемою системи інтелектуального синергетичного регулювання процесу затирання солоду, що зображено на кресленні. Заторний апарат 12 забезпечений датчиком температури 14, датчиком густини затору 15, датчиком ступеню оцукрення затору 16, виконавчим механізмом подачі пари 13, виконавчим механізмом подачі солоду 10, виконавчим механізмом подачі води 11, виконавчим механізмом зливу сусла із апарата 17. Датчики з'єднані із блоком ідентифікації математичних кінетичних моделей 4, який зв'язаний із базою знань 3, яка отримує інформацію від блока завдання на виробництво 1 і блока аналізу якості сировини 2. Блок ідентифікації математичних кінетичних моделей 4 зв'язаний із блоком імітаційного моделювання 5, що взаємодіє із базою знань 3 і блоком синергетичного синтезу завдань регуляторам 6, який змінює завдання регулятору гідромодуля 7, регулятору температури 8, регулятору тривалості періодів виробничого циклу 9, які діють відповідно на виконавчі механізми подачі солоду 10, подачі води 11, подачі пари 13, зливу сусла 17. Спосіб інтелектуального синергетичного регулювання процесу затирання солоду здійснюється таким чином: на основі інформації від датчиків про температуру 14, густину затору 15, ступінь оцукрення затору 16, а також від блока аналізу якості сировини 2 і сформованого блоком 1 завдання на виробництво та інформації, що отримується від бази знань 3, блоком ідентифікації математичних кінетичних моделей 4 здійснюється оцінка параметрів математичної кінетичної моделі, що визначає технологічний режим конкретної варки затору. Математична кінетична модель має такий вигляд: 1 UA 103580 U  dGn   Gn E t  t1    B1  B 2   L  E Gn  M1G 2   dt     Gn E1 G2 E  dG2   B  2 t  t 2   B1   dt L  E Gn  M1G 2 L1  E1 G 2  M2 G      dG   E1 G2 XG t  t 3    B1  B2   1  G  M3 X   dt  L1  E1 G 2  M2 G  ,   Gn B1  dE     dt   E 0 B G X B  G  M G  M5E t  t 4  2 n 1 2 4     dE   G2 B1  1   E 01 X  M7E1 t  t 5    dt B 2  G 2 B1  GM6       XG  dX   dt   1  G  M X  B 2 X t  t 6   8    5 де Gn - концентрація крохмалю; G 2 - концентрація мальтодекстрину; G - концентрація мальтози; E - концентрація -амілази; E1 - концентрація -амілази; X - концентрація глюкози; E01 - коефіцієнт активності -амілази; E 0 - коефіцієнт активності -амілази; 10 L - ступінь адсорбції -амілази; L1 - ступінь адсорбції -амілази; B1 - коефіцієнт залежний від температури; B 2 - коефіцієнт залежний від гідромодуля; M1 , M2 , M3 , M4 , M5 , M6 , M7 , M8 - коефіцієнти, що залежать від сорту солоду; 15 t - поточний час; t1 - час, необхідний для досягнення концентрації крохмалю в суслі; t 2 - час, необхідний для досягнення концентрації мальтодекстрину в суслі; t3 - час, необхідний для досягнення концентрації мальтози в суслі; t 4 - час, необхідний для досягнення концентрації -амілази в суслі; 20 25 30 t 5 - час, необхідний для досягнення концентрації -амілази в суслі; t 6 - час, необхідний для досягнення концентрації глюкози в суслі. На основі ідентифікованої математичної кінетичної моделі в блоці синергетичного синтезу завдання регуляторам 6 здійснюється визначення інваріантних багатообразів (атракторів), в яких забезпечуються оптимальні режими на кожній стадії процесу затирання солоду. Технологічні режими на кожній стадії процесу затирання солоду реалізується регулятором гідромодуля 7, регулятором температури 8 і регулятором тривалості виробничого циклу 9, які змінюють відповідно положення виконавчих механізмів подачі солоду 10, подачі води 11, подачі пари 13 і зливу сусла із апарата 17. Технічний результат корисної моделі полягає в тому, що поліпшується якість продукції та зростає продуктивність заторного апарата, в умовах змінювання завдань про асортимент продукції. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб інтелектуального синергетичного регулювання процесу затирання солоду, що включає визначення ступеню оцукрення солоду, регулювання температури в заторному апараті, дозування кількості води у відношенні до кількості солоду, який відрізняється тим, що контролюють густину затору, на основі заданого сорту пива та оцінок якості сировини формують за допомогою бази знань математичну кінетичну модель, параметри якої уточнюються під час процесу затирання солоду в залежності від температури, густини та ступеню оцукрення затору, в подальшому здійснюється синергетичний синтез атракторів в фазовому просторі параметрів 2 UA 103580 U як областей оптимальних режимів на кожній стадії процесу затирання солоду, на підставі яких формуються завдання регуляторам гідромодуля, температури та тривалості періодів виробничого циклу, які змінюють відповідно подачу солоду, води та пари в заторний апарат і здійснюють передачу сусла на його варку. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3