Автоматизация технологического процесса производства питьевых сливок: от моделирования до инноваций

В условиях стремительно меняющегося рынка и возрастающих требований к качеству и безопасности продукции, пищевая промышленность переживает эпоху глубокой трансформации. Автоматизация становится не просто конкурентным преимуществом, но и неотъемлемым условием выживания и развития предприятий. Особенно это актуально для производства таких чувствительных продуктов, как питьевые сливки, где даже малейшие отклонения от технологических режимов могут привести к существенным потерям качества, сокращению срока годности и потенциальным рискам для здоровья потребителей.

Пастеризация, как ключевой этап в производстве сливок, является примером процесса, где стабильность и точность температурного режима критически важны. Исследования Луи Пастера в 1860-х годах заложили основы термической обработки, направленной на деактивацию микроорганизмов, и с тех пор технологии значительно продвинулись. Сегодня пастеризация сливок для получения продукта с массовой долей жира 10% обычно проводится при температуре 78-80°C, а для более жирных (20-35%) — при 85-87°C, с выдержкой в 15-30 секунд. Эти режимы, будучи строго контролируемыми, позволяют не только обеспечить микробиологическую безопасность, но и влиять на органолептические свойства продукта и его срок хранения, который для пастеризованных сливок в комбинированной упаковке может достигать 15 суток.

Настоящая курсовая работа посвящена глубокому исследованию и разработке структурированного плана по автоматизации технологического процесса производства питьевых сливок. Целью работы является создание комплексного подхода к автоматизации, охватывающего анализ технологического процесса, выбор современных средств автоматизации, математическое моделирование ключевого объекта регулирования (пастеризатора) и синтез системы автоматического регулирования (САР) температуры. В ходе исследования будут решены следующие задачи: детальное описание технологической схемы, обоснование выбора датчиков и исполнительных механизмов с учетом гигиенических стандартов, разработка функциональной схемы автоматизации (ФСА), построение математической модели пастеризатора, синтез и оптимизация САР, а также анализ перспектив внедрения инновационных технологий, таких как предиктивное управление, искусственный интеллект и машинное зрение. Уникальность подхода заключается в акценте на специфических режимах обработки сливок различной жирности и в интеграции передовых решений для повышения экономической и экологической эффективности производства.

Теоретические основы автоматизации и технологический процесс производства питьевых сливок

Понятие и цели автоматизации производства

Автоматизация производства — это не просто дань моде, а фундаментальный сдвиг в парадигме управления производственными процессами. По своей сути, автоматизация представляет собой процесс, в ходе которого функции контроля, управления и регулирования, традиционно выполняемые человеком, передаются специализированным приборам, системам и автоматическим устройствам. Это позволяет существенно снизить зависимость от человеческого фактора, который, несмотря на всю свою изобретательность, подвержен усталости, ошибкам и вариативности, что особенно критично в условиях современного высокотехнологичного производства.

Основные цели, преследуемые при внедрении автоматизации, многогранны и нацелены на всестороннее улучшение производственной деятельности:

• Повышение производительности: Автоматизированные системы способны работать непрерывно, с заданной скоростью и без перерывов, что значительно увеличивает объем выпускаемой продукции за единицу времени.
• Улучшение качества продукции: Стабильность технологических параметров, строго контролируемая автоматикой, минимизирует отклонения в процессе производства, обеспечивая однородность и высокое качество конечного продукта. Это особенно важно для пищевой промышленности, где стандарты качества крайне высоки.
• Снижение затрат: Автоматизация способствует оптимизации использования сырья и энергоресурсов, сокращению производственных отходов (на 10-30%) и снижению энергопотребления (до 15-25%). Кроме того, уменьшается потребность в ручном труде, что ведет к сокращению операционных расходов.
• Повышение безопасности: Устранение или минимизация участия человека в опасных или рутинных операциях снижает риск производственного травматизма и профессиональных заболеваний.
• Улучшение контроля и прослеживаемости: Современные автоматизированные системы обеспечивают непрерывный сбор и архивирование данных о каждом этапе производства, что позволяет оперативно выявлять проблемы, анализировать их причины и обеспечивать полную прослеживаемость продукции от сырья до конечного потребителя, что является ключевым требованием для международных стандартов качества.
• Сокращение времени изготовления: Оптимизация производственных циклов и минимизация простоев способствует значительному сокращению общего времени производства.

Автоматизация охватывает широкий спектр технологий, от робототехники и экспертных систем до телеметрии, Интернета вещей (IoT) и киберфизических систем, что делает ее универсальным инструментом для модернизации любых промышленных производств.

Основы теории автоматического управления

В основе автоматизации лежит теория автоматического управления (ТАУ) — научная дисциплина, изучающая принципы создания и функционирования систем, способных автоматически поддерживать заданные режимы работы или изменять их в соответствии с определенной программой.

Ключевым понятием в ТАУ является система автоматического управления (САУ), представляющая собой комплекс устройств и алгоритмов, которые собирают и обрабатывают информацию о состоянии объекта, а затем формируют управляющие воздействия без непосредственного участия человека. Типичная САУ состоит из двух основных компонентов:

1. Объект управления (ОУ): Это часть системы, поведение которой необходимо регулировать. В контексте производства сливок, объектом управления может быть, например, пастеризатор, гомогенизатор или емкость для нормализации. Состояние ОУ в каждый момент времени определяется его предшествующими состояниями, управляющими воздействиями, поступающими от регулятора, и возмущающими воздействиями окружающей среды (например, колебания температуры сырья или давления пара).
2. Управляющее устройство (регулятор): Этот элемент САУ отслеживает текущее состояние объекта управления, сравнивает его с заданным значением (уставкой) и генерирует управляющие воздействия, направленные на минимизацию отклонения. Регуляторы могут быть реализованы как отдельные аппаратные устройства, так и в виде программных модулей в программируемых логических контроллерах (ПЛК).

Функции САУ разнообразны и включают:

• Сбор и первичную обработку значений технологических параметров (температуры, давления, уровня, расхода).
• Отображение текущего состояния оборудования и процессов.
• Предупредительную и аварийную сигнализацию в случае выхода параметров за допустимые пределы.
• Регистрацию параметров и событий для последующего анализа.
• Поддержание заданного режима работы путем формирования управляющих воздействий.
• Штатный и аварийный останов оборудования.

Классификация автоматических регуляторов осуществляется по нескольким признакам:

• По способу действия: прямого (воздействие регулятора на ОУ прямо пропорционально отклонению) и непрямого действия (с промежуточным усилителем).
• По виду используемой энергии: электрические, пневматические, гидравлические, комбинированные.
• По характеру воздействия на регулирующий орган: прерывистого (двухпозиционные, трехпозиционные) и непрерывного действия.
• По типу регулируемого параметра: температуры, давления, расхода, уровня, состава и т.д.

Наиболее распространенными в промышленности являются регуляторы непрерывного действия:

• Пропорциональный (П) регулятор: Его управляющее воздействие пропорционально текущей ошибке регулирования (отклонению регулируемого параметра от заданного значения). Формула его действия: U(t) = K_p ⋅ e(t), где U(t) — управляющее воздействие, K_p — коэффициент пропорциональности, e(t) — ошибка. Преимущество — быстрое реагирование, недостаток — наличие статической ошибки.
• Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор: Добавляет к пропорциональной составляющей интегральную, которая накапливает ошибку во времени и устраняет статическую ошибку. Формула: U(t) = K_p ⋅ e(t) + K_i ∫ e(τ)dτ.
• Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор: Содержит пропорциональную и дифференциальную составляющие. Дифференциальная часть реагирует на скорость изменения ошибки, предсказывая ее будущее поведение и тем самым уменьшая перерегулирование. Формула: U(t) = K_p ⋅ e(t) + K_d ⋅ de(t)/dt.
• Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор: Сочетает все три компонента, обеспечивая высокую точность, быстродействие и стабильность управления. Это наиболее универсальный и широко применяемый тип регулятора. Формула: U(t) = K_p ⋅ e(t) + K_i ∫ e(τ)dτ + K_d ⋅ de(t)/dt.

Понимание этих основ критически важно для проектирования эффективных систем автоматизации, способных обеспечить стабильную работу оборудования и высокое качество продукции, поскольку именно от корректного выбора и настройки регуляторов зависит общая производительность и безопасность процесса.

Технологический процесс производства питьевых сливок

Производство питьевых сливок — это сложный многоступенчатый процесс, требующий строгого соблюдения технологических параметров на каждом этапе для получения продукта с заданными органолептическими свойствами, жирностью и сроком хранения. Основные этапы, как правило, включают:

1. Подготовка сырья (приемка и оценка качества молока): На этом начальном этапе молоко, поступающее с ферм, проходит тщательный контроль качества в лаборатории. Оцениваются такие параметры, как содержание жира и белка, бактериальная обсемененность, содержание соматических клеток (для сырого молока не более 400 тыс./мл), наличие ингибиторов, точка замерзания и термоустойчивость. Титруемая кислотность свежего молока должна составлять 16-18°Т. Только высококачественное сырье, без примесей и добавок, допускается к дальнейшей переработке, что является фундаментом для обеспечения безопасности и конечного качества сливок.
2. Очистка и охлаждение: Молоко очищается от механических примесей и охлаждается до температуры 4-6°C для предотвращения развития микрофлоры до начала основной обработки.
3. Сепарирование: Процесс разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат) с помощью центробежного сепаратора-сливкоотделителя. Под действием центробежной силы более легкие жировые шарики отделяются от более тяжелой обезжиренной фазы. Этот этап позволяет получить сливки с высокой жирностью (30-40% и более).
4. Нормализация сливок: Полученные на этапе сепарации высокожирные сливки доводятся до необходимого процента жирности (например, 10%, 20%, 35%) путем смешивания с обезжиренным молоком или цельным молоком. Этот процесс требует точного дозирования и непрерывного контроля жирности.
5. Дезодорация (при необходимости): Проводится для удаления из сливок нежелательных запахов и привкусов, которые могли образоваться в сырье.
6. Гомогенизация: Важный этап для придания сливкам однородной, вязкой консистенции и предотвращения отстаивания жира. В гомогенизаторе сливки пропускаются под высоким давлением через узкий зазор, что приводит к дроблению крупных жировых шариков примерно в 10 раз, обычно до 1-2 мкм. Оптимальное давление гомогенизации составляет 10-25 МПа (100-250 бар) при температуре 55-80°C. Чем выше жирность сливок, тем ниже давление гомогенизации.
7. Пастеризация: Термическая обработка сливок при температуре ниже 100°С для уничтожения вегетативных форм микроорганизмов и деактивации ферментов, увеличивающих срок хранения и обеспечивающих микробиологическую безопасность.
8. Охлаждение: После пастеризации сливки немедленно охлаждаются до температуры 4-6°C для прекращения термического воздействия и предотвращения повторного развития микрофлоры.
9. Розлив и упаковка: Охлажденные сливки разливаются в потребительскую тару (например, пакеты Пюр Пак) в асептических условиях для предотвращения повторного загрязнения. Качественная упаковка обеспечивает сохранение свойств продукта и его защиту от внешних воздействий.
10. Хранение и транспортировка: Готовая продукция хранится и транспортируется при строго контролируемых температурных режимах (обычно +4±2°C) до реализации.

Каждый из этих этапов критичен для конечного качества продукта и требует точного контроля параметров, что делает процесс производства сливок идеальным объектом для глубокой автоматизации. Какие конкретные параметры требуют особого внимания на каждом из этих этапов?

Ключевые параметры контроля и режимы обработки сливок

Эффективность производства питьевых сливок и их конечное качество напрямую зависят от строгого контроля множества технологических параметров на каждом этапе. Особое внимание уделяется специфике обработки, обусловленной высокой жирностью и деликатностью продукта.

1. Подготовка сырья и нормализация:

• Содержание жира и белка: Фундаментальные показатели качества молока, определяющие его пригодность для производства сливок и влияющие на выход готового продукта.
• Кислотность: Титруемая кислотность свежего молока должна находиться в диапазоне 16-18°Т. Для сливок 10%-ной жирности допустимая кислотность не превышает 19°Т, для 20%-ной — 18°Т, а для 35%-ной — 17°Т. Эти показатели критичны, так как повышенная кислотность может свидетельствовать о порче молока и негативно сказаться на стабильности сливок при тепловой обработке, приводя к коагуляции белка и значительному ухудшению органолептических свойств.
• Бактериальная обсемененность и содержание соматических клеток: Эти параметры напрямую связаны с микробиологической безопасностью и санитарным состоянием исходного сырья. Высокое содержание бактерий или соматических клеток (более 400 тыс./мл) недопустимо, поскольку это указывает на низкое качество молока или проблемы со здоровьем животных.
• Температура: Контроль температуры на этапе приемки и охлаждения молока предотвращает развитие нежелательной микрофлоры.

2. Гомогенизация:

• Давление гомогенизации: Один из ключевых параметров, определяющих размер жировых шариков и, как следствие, стабильность и консистенцию сливок. Оптимальное давление для сливок находится в диапазоне 10-25 МПа (100-250 бар). Чем выше жирность сливок, тем, как правило, ниже применяемое давление.
• Температура гомогенизации: Обычно составляет 55-80°C. Правильная температура способствует эффективному дроблению жировых шариков и предотвращает липолиз.

3. Пастеризация:

Пастеризация — это критически важный этап, определяющий микробиологическую безопасность и срок хранения сливок. Режимы пастеризации варьируются в зависимости от желаемой жирности и срока годности продукта:

• Высокотемпературная кратковременная пастеризация (HTST): Наиболее распространенный метод для питьевых сливок.
  • Для сливок 10% жирности: Температура 78-80°C с выдержкой 15-30 секунд.
  • Для сливок 20-35% жирности: Температура 85-87°C с выдержкой 15-30 секунд.
  • Особенности: HTST позволяет эффективно уничтожать патогенные микроорганизмы, сохраняя при этом большинство полезных веществ и органолептические свойства. Срок годности пастеризованных сливок в холодильнике (+2…+8°C) может достигать 14 дней, а в комбинированной упаковке типа Пюр Пак — до 15 суток.
• Низкотемпературная длительная пастеризация (LTLT): Классический метод, который может применяться при 63-65°C в течение 30 минут. Этот режим сохраняет больше молочнокислых бактерий, но менее эффективен для увеличения срока хранения.
• Ультрапастеризация (UHT): Использование сверхвысоких температур (свыше 100°C, обычно 135-150°C) в течение очень короткого времени (1-5 секунд) с последующим немедленным охлаждением. Этот метод обеспечивает полную стерильность и значительно увеличивает срок хранения продукта до 6 месяцев при температуре от +4°C до +20°C в закрытой упаковке.
• Влияние на вкус: Пастеризация сливок при температуре 94±2°C (например, 95-98°C с выдержкой 10 минут) придает им более выраженный «вкус кипячения», иногда описываемый как «ореховый». Это связано с образованием карбонильных соединений и сульфгидрильных групп, которые также действуют как антиоксиданты, повышая стойкость продукта при хранении.

4. Влияние на витаминный состав:

Пастеризация, хотя и необходима для безопасности, может незначительно влиять на содержание витаминов. Потери жирорастворимых витаминов A, E, D минимальны, но витамин E может заметно снижа��ься при длительной пастеризации. Водорастворимые витамины B₁, B₆, B₁₂, B₂ разрушаются незначительно при кратковременной пастеризации, тогда как витамин C может теряться до 10-28% в зависимости от режима. Общие потери витаминов при пастеризации оцениваются примерно в 10%.

Чрезвычайно важно не только задать эти параметры, но и обеспечить их точное и стабильное поддержание на протяжении всего производственного цикла. Это достигается за счет интегрированной системы автоматизации, которая непрерывно контролирует, регулирует и записывает все критически важные показатели.

Анализ и выбор средств автоматизации для процесса пастеризации сливок

Выбор средств автоматизации для пищевой промышленности, особенно для молочной отрасли, требует комплексного подхода, учитывающего не только технические характеристики, но и строгие гигиенические стандарты, надежность и долговечность оборудования. Пастеризатор, как центральный элемент технологической цепочки, нуждается в особом внимании при подборе датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров.

Выбор датчиков и их функциональные характеристики

Датчики являются «органами чувств» системы автоматизации, непрерывно предоставляя информацию о состоянии технологического процесса. Для пастеризатора сливок критически важен мониторинг следующих параметров:

1. Датчики температуры:

• Тип: Термосопротивления (Pt100, Pt1000) или термопары. Для пищевой промышленности предпочтительны термосопротивления из-за их высокой точности и стабильности в широком диапазоне температур.
• Применение: Контроль температуры сливок на входе и выходе из пастеризатора, температуры греющей среды (пара или горячей воды), а также температуры в выдерживателе.
• Особые требования: Гигиеническое исполнение, соответствующее стандартам EHEDG (Европейская группа гигиенического инжиниринга и дизайна) и 3-A Sanitary Standards. Это означает использование материалов, разрешенных для контакта с пищевыми продуктами (например, нержавеющая сталь AISI 316L), отсутствие застойных зон, гладкие поверхности, легкость очистки и возможность безразборной мойки (CIP). Датчики от компании Baumer, например, разрабатываются с уникальными утопленными технологическими соединениями, что минимизирует риск распространения бактерий и обеспечивает эффективную CIP-очистку, что существенно снижает вероятность контаминации продукта.

2. Датчики давления:

• Тип: Мембранные датчики давления с аналоговым выходом.
• Применение: Мониторинг давления в пастеризаторе для предотвращения кавитации, контроля работы насосов и регулирования потоков. Также важно для обеспечения безопасности оборудования.
• Особые требования: Аналогично температурным, должны иметь гигиеническое исполнение и быть совместимыми с CIP-мойкой.

3. Датчики расхода:

• Тип: Электромагнитные расходомеры. Они обладают высокой точностью, не создают гидравлического сопротивления и не имеют движущихся частей, что идеально для пищевых жидкостей.
• Применение: Точное дозирование компонентов при нормализации, контроль скорости потока сливок через пастеризатор для обеспечения необходимого времени выдержки.
• Особые требования: Гигиеническое исполнение, высокая точность измерений.

4. Датчики уровня:

• Тип:
  • Емкостные датчики с аналоговым выходом: Для непрерывного измерения уровня сливок в буферных емкостях, емкостях для нормализации.
  • Поплавковые датчики или вибрационные вилки: Для контроля дискретных уровней (нижнего и верхнего) в емкостях. Вибрационные вилки особенно надежны, так как их принцип основан на изменении собственной частоты колебаний при погружении в среду, и они не чувствительны к пенообразованию.
• Применение: Предотвращение переполнения или осушения емкостей, поддержание стабильного уровня продукта.
• Особые требования: Гигиеничность, устойчивость к CIP-мойке, надежность в условиях агрессивных сред (моющие растворы).

5. Датчики электропроводимости:

• Применение: Контроль качества молока на входе (например, обнаружение фальсификации, мастита, что приводит к изменению электропроводимости), а также мониторинг фаз во время CIP-мойки (определение наличия моющего раствора или промывочной воды).
• Особые требования: Высокая точность, гигиеническое исполнение.

6. Индуктивные датчики положения:

• Применение: Контроль открытия/закрытия запорных клапанов в трубопроводах, что критически важно для поддержания непрерывного и правильного потока продукта.

Таким образом, выбор датчиков для автоматизации пастеризатора сливок основывается на их способности точно и надежно измерять параметры в агрессивных и гигиенически чувствительных условиях, а также на соответствии международным стандартам пищевой безопасности.

Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы — это «руки» системы автоматизации, которые непосредственно воздействуют на технологический процесс, изменяя его параметры в соответствии с командами регулятора. Для пастеризатора сливок ключевыми исполнительными механизмами являются:

1. Регулирующие клапаны:

• Принцип действия: Предназначены для изменения расхода рабочей среды (например, пара или горячей воды) в теплообменнике пастеризатора. Это позволяет точно контролировать температуру нагрева сливок. Клапаны могут быть с пневматическим или электрическим приводом. Пневматические приводы часто используются из-за их быстродействия и высокой надежности в условиях влажных и агрессивных сред пищевого производства.
• Выбор: Критически важен выбор клапанов с высокой точностью регулирования, низким гистерезисом и гигиеническим исполнением. Клапаны должны обеспечивать плавное изменение расхода и быть устойчивыми к частым циклам CIP-мойки (с температурой растворов 60-85°C и агрессивными средами).
• Применение: Регулирование подачи греющей среды в секцию нагрева пастеризатора для поддержания заданной температуры пастеризации.

2. Насосы:

• Принцип действия: Обеспечивают перемещение сливок по технологической линии. Для пищевой промышленности используются центробежные, поршневые или шнековые насосы, специально разработанные для работы с вязкими жидкостями и с учетом гигиенических требований.
• Выбор: Насосы должны обеспечивать стабильный, безпульсационный поток, чтобы минимизировать повреждение жировых шариков и обеспечить равномерное прохождение через пастеризатор. Важны материалы, контактирующие с продуктом (нержавеющая сталь), и легкая разборка для санитарной обработки или возможность CIP-мойки.
• Применение: Подача сливок в пастеризатор, рециркуляция, перекачивание нормализованных, гомогенизированных и пастеризованных сливок между емкостями. Наличие частотного преобразователя для регулирования производительности насоса позволяет точно контролировать скорость потока и, следовательно, время выдержки в пастеризаторе.

3. Запорная арматура с электроприводами/пневмоприводами:

• Принцип действия: Используется для полного перекрытия или открытия потоков в трубопроводах.
• Выбор: Шаровые, дисковые или мембранные клапаны с гигиеническим исполнением, оснащенные надежными электро- или пневмоприводами. Приводы должны иметь обратную связь о текущем положении клапана (открыт/закрыт) для интеграции в систему управления.
• Применение: Открытие/закрытие линий подачи сырья, отвода готовой продукции, переключение на CIP-мойку, а также для аварийного перекрытия потоков. Индуктивные датчики положения, упомянутые ранее, интегрируются с этой арматурой для контроля ее состояния.

Эффективный выбор и интеграция этих исполнительных механизмов в систему автоматизации позволяет не только точно поддерживать технологические режимы, но и обеспечивать гибкость производства, безопасность операций и минимизацию ручного труда.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) и SCADA-системы

Сердцем любой современной системы автоматизации являются программируемые логические контроллеры (ПЛК) и человеко-машинный интерфейс, представленный SCADA-системами. Их совместная работа обеспечивает непрерывное управление, мониторинг и оптимизацию технологических процессов.

1. Программируемые логические контроллеры (ПЛК):

ПЛК — это специализированные промышленные компьютеры, предназначенные для автоматизации технологических процессов. Они принимают сигналы от датчиков, обрабатывают их согласно заложенной программе и выдают команды исполнительным механизмам.

• Обоснование выбора: Для пищевой промышленности, особенно для управления такими сложными и критически важными объектами, как пастеризатор, необходимы надежные, высокопроизводительные и масштабируемые ПЛК. Примеры таких контроллеров — серии Siemens S7 (например, S7-1200, S7-1500) или контроллеры от Rockwell Automation, Schneider Electric. Для небольших установок или отдельных узлов может быть достаточно компактных контроллеров, таких как Siemens LOGO!.
• Функциональность: ПЛК управляют логикой работы пастеризатора, включая:
  • Регулирование температуры: Реализация ПИД-регуляторов для поддержания заданной температуры пастеризации.
  • Управление потоками: Открытие/закрытие клапанов, управление насосами для обеспечения правильной последовательности и скорости движения продукта.
  • Контроль времени выдержки: Важный параметр пастеризации, обеспечиваемый контролем расхода и длины выдерживателя.
  • Аварийная защита: Обработка сигналов от датчиков аварийных ситуаций (например, критическое падение давления, выход температуры за пределы) и активация соответствующих алгоритмов (останов оборудования, переключение на рециркуляцию).
  • Управление CIP-мойкой: Автоматическое выполнение последовательности операций безразборной мойки, включая подачу воды, моющих растворов и ополаскивание при заданных температурах и продолжительности.
• Преимущества: Высокая надежность, устойчивость к промышленным условиям, возможность быстрой перенастройки и адаптации к изменяющимся требованиям, а также широкие возможности для интеграции с другими системами, что является залогом долгосрочной эффективности производства.

2. SCADA-системы (Supervisory Control and Data Acquisition):

SCADA-системы — это программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие оперативное диспетчерское управление, сбор, обработку, отображение и архивирование информации о ходе технологического процесса.

• Роль: SCADA-система выступает в роли «мозгового центра» и «окна» для оператора. Она позволяет:
  • Визуализация процесса: Графическое отображение технологической схемы пастеризатора с текущими значениями параметров (температуры, давления, расхода, уровня), состоянием оборудования (включено/выключено, открыто/закрыто) в реальном времени. Это позволяет оператору мгновенно оценить ситуацию.
  • Сбор и архивирование данных: Непрерывный сбор данных от всех датчиков и сохранение их в базах данных. Это критически важно для анализа эффективности, выявления неисправностей, контроля качества и обеспечения прослеживаемости продукции.
  • Дистанционное управление: Возможность для оператора изменять заданные значения (уставки), запускать или останавливать отдельные этапы процесса, переключать режимы работы (например, с производства на мойку).
  • Сигнализация и оповещения: Выдача предупредительных и аварийных сообщений при отклонениях от нормы, с возможностью их квитирования оператором и фиксацией в журнале событий.
  • Формирование отчетов: Автоматическое создание отчетов о работе оборудования, потреблении ресурсов, качестве продукции, что необходимо для менеджмента и регулирующих органов.
• Выбор: В качестве SCADA-систем часто используются продукты ведущих разработчиков, таких как Siemens (WinCC), AVEVA (Wonderware), Rockwell Automation (FactoryTalk View). Выбор зависит от масштаба производства, требований к функциональности и имеющегося оборудования.

Интеграция ПЛК и SCADA-систем создает мощный инструмент для полного контроля и управления процессом пастеризации сливок, обеспечивая высокую эффективность, безопасность и качество продукции.

Функциональная схема автоматизации (ФСА) и ее элементы

Разработка функциональной схемы автоматизации (ФСА) является ключевым этапом в проектировании системы управления технологическим процессом. ФСА служит графическим языком, позволяющим наглядно представить взаимосвязи между всеми элементами автоматики и понять логику работы системы. Для нашего исследования будет разработана ФСА для пастеризатора сливок — наиболее критичного участка, где точность регулирования температуры определяет безопасность и качество конечного продукта.

Разработка функциональной схемы автоматизации пастеризатора

ФСА для пастеризатора сливок является детализированным чертежом, который включает в себя условные графические обозначения (УГО) всех элементов автоматизации в соответствии с ГОСТ 21.408-2013 «СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов» и другими релевантными стандартами.

Основные элементы ФСА пастеризатора:

1. Технологическое оборудование:

• Пластинчатый пастеризатор: Отображается как основной аппарат, состоящий из секций нагрева, выдержки и охлаждения.
• Буферные емкости: Емкости для исходных и пастеризованных сливок.
• Насосы: Подающие, циркуляционные, рециркуляционные.
• Трубопроводы и запорная арматура: Отображаются линии подачи продукта, греющей среды (пар/горячая вода), охлаждающей среды (ледяная вода).

2. Измерительные элементы (датчики):

• Датчики температуры (ТТ): Устанавливаются на входе и выходе из каждой секции пастеризатора (нагрев, выдержка, охлаждение), а также для контроля температуры греющей и охлаждающей сред. Например, ТТ1 — температура сливок на входе, ТТ2 — температура сливок после секции нагрева (перед выдерживателем), ТТ3 — температура сливок на выходе.
• Датчики давления (РТ): Размещаются на входе и выходе пастеризатора, а также в линиях подачи греющей среды (РТ1, РТ2).
• Датчики расхода (FT): Для контроля расхода сливок через пастеризатор (FT1) и расхода греющей среды (FT2).
• Датчики уровня (LT): В буферных емкостях (LT1, LT2).
• Датчики электропроводимости (СТ): Могут быть установлены на выходе для контроля качества продукта или в линиях CIP-мойки.

3. Регулирующие и исполнительные элементы:

• Регуляторы температуры (TRC): Основной регулятор температуры пастеризации, связанный с датчиком ТТ2 и управляющий регулирующим клапаном (TV1) на линии подачи греющей среды.
• Регуляторы расхода (FRC): Могут использоваться для точного поддержания расхода сливок.
• Регулирующие клапаны (TV, PV, FV): Клапаны для регулирования подачи греющей среды (TV1), охлаждающей среды (TV2) и, возможно, расхода продукта (FV1).
• Запорные клапаны (XV): С электро- или пневмоприводами для перекрытия/открытия потоков, например, на входе/выходе из пастеризатора (XV1, XV2) или на линии рециркуляции (XV3).
• Насосы (Р): С электроприводами, возможно, с частотным регулированием (Р1 — подающий насос).

4. Управляющие и информационные элементы:

• Программируемый логический контроллер (ПЛК): Центральный блок, куда сходятся все сигналы от датчиков и откуда выдаются команды исполнительным механизмам.
• Операторская станция (HMI/SCADA): Панель оператора или компьютер с SCADA-системой для визуализации процесса, ввода уставок, отображения аварийных сообщений и архивирования данных.

Пример фрагмента ФСА (схематично):


graph TD
subgraph Пастеризатор
A[Вход сливок] -->|FT1| B(Секция нагрева)
B -->|TT2| C(Выдерживатель)
C -->|TT3| D(Секция охлаждения)
D -->|LT2| E[Выход пастеризованных сливок]
end

subgraph Система управления
F[ПЛК]
G[SCADA-система]
end

FT1 -- Сигнал расхода --> F
TT2 -- Сигнал температуры --> F
TT3 -- Сигнал температуры --> F
LT2 -- Сигнал уровня --> F

F -- Управление TV1 --> H(Регулирующий клапан греющей среды)
F -- Управление TV2 --> I(Регулирующий клапан охлаждающей среды)
F -- Управление P1 --> J(Подающий насос)
F -- Управление XV3 --> K(Клапан рециркуляции)

H -- Подача греющей среды --> B
I -- Подача охлаждающей среды --> D
J -- Подача сливок --> A
C -- Возврат в A (при недостаточной температуре) --> K

F -- Отображение, архивация --> G
G -- Ввод уставок, команды --> F


На реальной ФСА каждый датчик, клапан и насос имел бы уникальное обозначение (например, ТТ-101, TV-102), а линии связи указывали бы тип сигнала (аналоговый, дискретный). Кроме того, были бы показаны линии для CIP-мойки, дренажа и другие вспомогательные системы.

Принцип действия системы автоматизации на примере пастеризатора

Рассмотрим детальный алгоритм работы системы автоматизации пастеризатора на основе разработанной ФСА.

1. Запуск системы:

• Оператор через SCADA-систему (G) вводит необходимые уставки: желаемую температуру пастеризации (например, 85°C), требуемый расход сливок.
• ПЛК (F) проверяет предварительные условия: наличие продукта в буферной ем��ости (LT1), отсутствие аварийных сигналов, готовность к работе.
• Открывается входной клапан (XV1), запускается подающий насос (P1), который начинает подавать сливки в пастеризатор.

2. Поддержание режима пастеризации:

• Регулирование температуры нагрева: Датчик температуры (ТТ2) на выходе из секции нагрева непрерывно измеряет температуру сливок. Этот сигнал поступает в ПЛК (F), где реализован ПИД-регулятор (TRC). ПИД-регулятор сравнивает текущую температуру с заданной уставкой и формирует управляющее воздействие на регулирующий клапан (TV1), который контролирует подачу горячей воды или пара в секцию нагрева. Если температура ниже уставки, клапан открывается шире; если выше — прикрывается.
• Контроль времени выдержки: Расходомер (FT1) измеряет расход сливок. ПЛК рассчитывает время прохождения сливок через выдерживатель, исходя из его объема и текущего расхода. Если время выдержки не соответствует норме (например, из-за изменения расхода), ПЛК может регулировать скорость подающего насоса (P1) через частотный преобразователь.
• Рециркуляция при недостаточной температуре: Если температура сливок после секции нагрева (ТТ2) по какой-либо причине опускается ниже минимально допустимого значения для пастеризации, ПЛК немедленно активирует клапан рециркуляции (XV3), направляя недопастеризованные сливки обратно в буферную емкость для повторной обработки или в линию возврата. Это критически важно для обеспечения безопасности продукта.
• Регулирование температуры охлаждения: Датчик температуры (ТТ3) на выходе из секции охлаждения контролирует температуру пастеризованных сливок. ПЛК управляет регулирующим клапаном (TV2) на линии подачи охлаждающей среды (например, ледяной воды) для поддержания заданной температуры охлаждения (например, 4-6°C).

3. Контроль уровня и давления:

• Датчики уровня (LT1, LT2) в буферных емкостях предотвращают переполнение или осушение, управляя работой насосов или подачей продукта.
• Датчики давления (РТ1, РТ2) мониторят давление в системе, сигнализируя о критических отклонениях, которые могут указывать на засорение или неисправность насосов.

4. Аварийные ситуации и остановка:

• В случае серьезных отклонений (например, резкое падение температуры пастеризации, критическое повышение давления), ПЛК активирует аварийную сигнализацию через SCADA-систему (G) и может автоматически остановить процесс, перевести пастеризатор в режим рециркуляции или выполнить другие заранее запрограммированные защитные действия.
• Штатная остановка процесса осуществляется по команде оператора или по достижении заданного объема продукции.

5. Безразборная очистка (CIP):

• После завершения производственного цикла ПЛК автоматически запускает программу CIP-мойки. Эта программа включает последовательность операций: предварительное ополаскивание водой, циркуляция щелочного раствора (60-85°C, 1-2% концентрации, 10-20 минут), промежуточное ополаскивание, циркуляция кислотного раствора (0,5-1,5% концентрации), финальное ополаскивание. Датчики электропроводимости (CT) могут использоваться для контроля фаз мойки, обеспечивая полное удаление моющих растворов, что подтверждает соответствие санитарным нормам.

Такая комплексная система автоматизации, основанная на четкой ФСА и продуманном алгоритме, обеспечивает максимальную эффективность, безопасность и стабильность производства питьевых сливок.

Математическое моделирование пастеризатора как объекта регулирования

Для разработки эффективной системы автоматического регулирования температуры в пастеризаторе необходимо построить его адекватную математическую модель. Модель позволяет предсказать поведение объекта при различных управляющих и возмущающих воздействиях, что критически важно для синтеза регулятора и оптимизации его параметров.

Методология идентификации и построения математической модели

Построение математической модели технологического объекта может осуществляться двумя основными подходами: аналитическим и экспериментальным (идентификационным).

1. Аналитический подход:

• Принцип: Основан на физико-химических законах, описывающих процессы, происходящие в объекте (теплообмен, гидродинамика, массообмен). Для пастеризатора это, прежде всего, законы теплопередачи.
• Этапы:
  • Формулировка допущений: Упрощение реального объекта для возможности математического описания (например, считать теплообменник идеальным смесителем, пренебречь теплопотерями в окружающую среду, считать параметры среды постоянными).
  • Составление балансовых уравнений: Для пастеризатора это будут уравнения теплового баланса для сливок и греющей среды. Например, изменение теплосодержания сливок равно теплоте, полученной от греющей среды.
  • Преобразование уравнений: Полученные уравнения в частных производных (если учитывать распределенные параметры) или обыкновенных дифференциальных уравнениях (если использовать модель с сосредоточенными параметрами) линеаризуются (при необходимости) и преобразуются в операторную форму для получения передаточной функции.
• Преимущества: Высокая точность, если физические законы хорошо известны и параметры объекта точно определены. Позволяет глубоко понять внутренние процессы.
• Недостатки: Сложность учета всех факторов, приводящая к громоздким моделям. Требует точных данных о геометрии, теплофизических свойствах материалов и сред.

2. Экспериментальный (идентификационный) подход:

• Принцип: Основан на обработке данных, полученных в ходе реальных экспериментов на действующем объекте. Цель — по входным и выходным сигналам объекта определить его динамические характеристики.
• Этапы:
  • Планирование эксперимента: Выбор управляющих воздействий (например, ступенчатое изменение подачи греющей среды или расхода сливок), измерение соответствующих откликов объекта (изменение температуры сливок на выходе).
  • Сбор данных: Фиксация входных и выходных параметров объекта во времени.
  • Обработка данных: Анализ полученных кривых переходного процесса (реакции объекта на ступенчатое или импульсное воздействие).
  • Построение модели: Аппроксимация экспериментальных данных известными типовыми динамическими звеньями (инерционное, интегрирующее, запаздывающее). Часто используются модели первого или второго порядка с запаздыванием.
• Преимущества: Относительная простота, не требует глубоких знаний о внутренних физических процессах, отражает реальное поведение объекта.
• Недостатки: Результаты зависят от качества экспериментальных данных, модель может быть адекватна только в диапазоне проведенных экспериментов.

Для пастеризатора как объекта регулирования температуры целесообразно использовать комбинированный подход: аналитическая модель может дать общее представление, а экспериментальная идентификация позволит уточнить параметры и учесть неучтенные факторы. В данной работе мы сосредоточимся на построении модели на основе типовых динамических звеньев, что является распространенной практикой для систем автоматического управления.

Описание математической модели объекта управления

Пастеризатор как объект регулирования температуры может быть представлен совокупностью инерционных и запаздывающих звеньев. Теплообменные процессы обычно описываются инерционными звеньями, а транспортные задержки (например, время прохождения сливок через выдерживатель) — звеньями чистого запаздывания.

Наиболее распространенной адекватной моделью для пастеризатора в первом приближении является инерционное звено первого порядка с запаздыванием.

1. Передаточная функция:
Передаточная функция W(s) описывает отношение преобразования Лапласа выходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях. Для объекта первого порядка с запаздыванием она имеет вид:

W(s) = K / (T ⋅ s + 1) ⋅ e-τs

Где:

• K — коэффициент усиления объекта (отношение изменения установившегося значения выходного параметра к изменению входного). Например, насколько изменится температура сливок на выходе при ступенчатом изменении подачи пара.
• T — постоянная времени объекта (характеризует инерционность объекта, время, за которое выходной параметр достигает 63,2% от своего установившегося значения при ступенчатом воздействии).
• τ — время чистого запаздывания (время, в течение которого входное воздействие не оказывает влияния на выходной параметр).
• s — оператор Лапласа.

2. Дифференциальное уравнение:
Соответствующее дифференциальное уравнение для этой модели, без учета запаздывания, имеет вид:

T ⋅ dy(t)/dt + y(t) = K ⋅ u(t)

Где:

• y(t) — выходной параметр объекта (например, температура сливок на выходе).
• u(t) — входной управляющий параметр (например, расход греющей среды).
• t — время.

При учете запаздывания дифференциальное уравнение становится:

T ⋅ dy(t)/dt + y(t) = K ⋅ u(t-τ)

3. Идентификация параметров модели (K, T, τ):
Эти параметры могут быть определены экспериментально по кривой разгона (переходной характеристике) объекта. При подаче ступенчатого воздействия на вход объекта (например, резкое изменение подачи пара на 10%) и регистрации изменения температуры сливок на выходе, можно построить кривую переходного процесса.

• Коэффициент усиления (K): Определяется как отношение установившегося изменения выходной величины (Δy_уст) к величине ступенчатого изменения входной величины (Δu_ст):
  K = Δyуст / Δuст
• Время чистого запаздывания (τ): Это интервал времени от момента подачи ступенчатого воздействия до момента начала изменения выходной величины.
• Постоянная времени (T): Может быть определена по касательной к кривой разгона в точке максимальной скорости изменения. Касательная пересечет ось установившегося значения выходной величины через время T после пересечения оси начального значения.

Пример идентификации по кривой разгона (метод цепных подстановок):
Предположим, мы провели эксперимент, изменив подачу греющего пара, и получили следующую кривую реакции температуры на выходе пастеризатора:

Время (с)	Подача пара (%)	Температура (°C)
0	50	70
10	50	70
15	60 (ступенчатое изменение)	70
20	60	70.5
30	60	72
50	60	74
70	60	74.5
100	60	75
150	60	75

Из таблицы:

• Ступенчатое изменение входного воздействия (подача пара) Δu_ст = 60 — 50 = 10%.
• Установившееся изменение выходного воздействия (температура) Δy_уст = 75 — 70 = 5°C.
• Коэффициент усиления K = 5°C / 10% = 0.5 °C/%.

• Время чистого запаздывания (τ): Температура начинает изменяться примерно через 15-20 секунд после изменения подачи пара. Примем τ ≈ 15 с.
• Постоянная времени (T): После начала изменения (t=15с), температура достигает 63.2% от установившегося изменения (0.632 * 5°C = 3.16°C) относительно начальной температуры 70°C, то есть 70 + 3.16 = 73.16°C. По графику (или более точным расчетам), это может произойти, например, к моменту 50 с. Тогда T = 50 — 15 = 35 с.

Таким образом, математическая модель пастеризатора может быть представлена передаточной функцией:

W(s) = 0.5 / (35 ⋅ s + 1) ⋅ e-15s

4. Адекватность модели:
Адекватность модели означает, насколько хорошо она отражает реальное поведение объекта. Для подтверждения адекватности необходимо сравнить реакцию реального объекта и модели на одни и те же входные воздействия, не использовавшиеся при идентификации. Если расхождения не превышают допустимых пределов, модель считается адекватной и может быть использована для синтеза регулятора.

Эта математическая модель, пусть и упрощенная, является достаточной основой для разработки эффективной системы автоматического регулирования температуры, позволяя подобрать оптимальные параметры регулятора и оценить качество управления.

Синтез и оптимизация системы автоматического регулирования температуры в пастеризаторе

После построения математической модели пастеризатора следующим критическим этапом является синтез системы автоматического регулирования (САР) температуры. Цель синтеза — определить тип регулятора и его параметры таким образом, чтобы система обеспечивала требуемое качество регулирования (точность, быстродействие, устойчивость) при изменении уставки или при воздействии внешних возмущений.

Теоретические основы синтеза САР

Синтез САР — это процесс определения структуры и параметров регулятора, обеспечивающего желаемые динамические и статические характеристики замкнутой системы. Существует несколько методов синтеза, которые можно разделить на классические и современные.

Классические методы синтеза:
Эти методы основаны на анализе характеристик системы в частотной или временной области и хорошо подходят для систем с одним входом и одним выходом (SISO-системы), к которым относится и регулирование температуры в пастеризаторе.

1. Метод корневого годографа: Позволяет графически исследовать зависимость положения корней характеристического уравнения замкнутой системы от изменения одного из параметров (например, коэффициента усиления регулятора). Цель — выбрать такой параметр, чтобы корни располагались в левой полуплоскости комплексной плоскости (устойчивость) и обеспечивали желаемое быстродействие и отсутствие перерегулирования.
2. Частотные методы (критерии Найквиста, Боде): Основаны на анализе частотных характеристик разомкнутой системы.

• Критерий Найквиста: Позволяет определить устойчивость замкнутой системы по виду годографа Найквиста разомкнутой системы.
• Диаграммы Боде: Представляют собой логарифмические амплитудно-частотные (ЛАЧХ) и фазово-частотные (ЛФЧХ) характеристики разомкнутой системы. Позволяют оценить запас устойчивости по фазе и амплитуде, а также определить параметры регулятора для достижения требуемых характеристик.

Современные методы синтеза:
Эти методы более сложны и часто применяются для многомерных систем (MIMO-систем) или для систем со сложными ограничениями.

1. Методы модального управления (размещение полюсов): Основаны на желаемом расположении собственных значений (полюсов) замкнутой системы. Позволяют напрямую задавать требуемые динамические характеристики.
2. Оптимальное управление: Направлено на минимизацию некоторого критерия качества (например, интегральной ошибки или времени регулирования) при наличии ограничений. Примеры включают линейно-квадратичное регулирование (LQR) или методы динамического программирования.
3. Адаптивное управление: Регулятор автоматически изменяет свои параметры в зависимости от изменяющихся характеристик объекта или возмущений.
4. Предиктивное управление (MPC): Использует математическую модель объекта для прогнозирования его поведения в будущем и оптимизации управляющих воздействий на основе этого прогноза, часто применяемое для многопараметрических систем с ограничениями.

Выбор метода для пастеризатора:
Для системы регулирования температуры в пастеризаторе, которая может быть адекватно описана как инерционное звено первого порядка с запаздыванием, наиболее подходящими и широко применимыми являются классические методы, особенно с использованием ПИД-регулятора. Простота настройки и универсальность ПИД-регулятора делают его идеальным выбором для большинства промышленных приложений, включая молочную промышленность. Синтез параметров ПИД-регулятора часто производится с использованием частотных методов (например, метод Зиглера-Никольса), а также путем аналитического расчета по передаточной функции объекта.

Синтез и расчет параметров регулятора

В данном случае мы сосредоточимся на синтезе параметров ПИД-регулятора, поскольку он является наиболее распространенным и эффективным для регулирования температуры. Параметры ПИД-регулятора включают пропорциональный коэффициент (K_p), интегральное время (T_i) и дифференциальное время (T_d).

Передаточная функция ПИД-регулятора в идеальной форме:

Wрег(s) = Kp (1 + 1 / (Ti ⋅ s) + Td ⋅ s)

Методология расчета параметров (например, метод Зиглера-Никольса):
Метод Зиглера-Никольса является одним из наиболее известных эмпирических методов настройки ПИД-регуляторов. Он имеет две вариации:

1. По переходной характеристике разомкнутой системы:

• Применяется к объектам, переходная характеристика которых напоминает S-образную кривую (как у инерционного звена с запаздыванием).
• Для объекта с передаточной функцией W(s) = K / (T ⋅ s + 1) ⋅ e-τs, определяются K, T, τ.
• Параметры ПИД-регулятора рассчитываются по таблице:

Тип регулятора	Kp	Ti	Td
П	T / (K ⋅ τ)	∞	0
ПИ	0.9 ⋅ T / (K ⋅ τ)	3.33 ⋅ τ	0
ПИД	1.2 ⋅ T / (K ⋅ τ)	2 ⋅ τ	0.5 ⋅ τ

• Пример расчета: Используем полученные ранее параметры математической модели пастеризатора: K = 0.5 °C/%, T = 35 с, τ = 15 с.
  • Kp = 1.2 ⋅ 35 / (0.5 ⋅ 15) = 1.2 ⋅ 35 / 7.5 = 5.6
  • Ti = 2 ⋅ 15 = 30 с
  • Td = 0.5 ⋅ 15 = 7.5 с

Таким образом, начальные параметры ПИД-регулятора для пастеризатора будут: K_p = 5.6, T_i = 30 с, T_d = 7.5 с.

2. По колебательной характеристике замкнутой системы (для систем, способных к автоколебаниям):

• Регулятор переводится в П-режим (только пропорциональная часть, T_i → ∞, T_d = 0).
• Коэффициент K_p постепенно увеличивается до тех пор, пока система не начнет устойчиво колебаться (без затухания). Фиксируется критический коэффициент усиления (K_кр) и период этих колебаний (T_кр).
• Параметры ПИД-регулятора рассчитываются по таблице:

Тип регулятора	Kp	Ti	Td
П	0.5 ⋅ Kкр	∞	0
ПИ	0.45 ⋅ Kкр	Tкр / 1.2	0
ПИД	0.6 ⋅ Kкр	Tкр / 2	Tкр / 8

Выбор метода Зиглера-Никольса по переходной характеристике разомкнутой системы является более безопасным, так как не требует доведения системы до состояния устойчивых колебаний.

Оценка качества и устойчивости САР

После синтеза параметров регулятора необходимо оценить качество и устойчивость всей замкнутой системы автоматического регулирования. Это можно сделать как аналитически, так и с помощью имитационного моделирования.

1. Критерии устойчивости:
Устойчивость системы — это ее способность возвращаться в равновесное состояние после прекращения действия возмущения.

• Критерий устойчивости Гурвица: Алгебраический критерий, основанный на анализе коэффициентов характеристического уравнения замкнутой системы. Для устойчивости все главные диагональные миноры матрицы Гурвица должны быть положительными.
• Критерий устойчивости Найквиста: Графический критерий, основанный на годографе Найквиста разомкнутой системы. Если годограф не охватывает точку (-1, j0) при движении по контуру в положительном направлении, система устойчива.
• Критерий устойчивости Боде: Оценивает устойчивость по запасам устойчивости по амплитуде (L_ф) и по фазе (φ_у) на логарифмических частотных характеристиках. Для устойчивости L_ф > 0 дБ и φ_у > 0°.

2. Критерии качества регулирования:
Эти критерии оценивают, насколько хорошо система выполняет свою задачу.

• Точность (статическая ошибка): Отклонение регулируемого параметра от заданного значения в установившемся режиме. ПИД-регулятор, благодаря интегральной составляющей, должен обеспечивать нулевую статическую ошибку.
• Быстродействие (время регулирования t_р): Время, за которое регулируемый параметр возвращается в заданную зону (например, ±5% от установившегося значения) после ступенчатого возмущения или изменения уставки.
• Перерегулирование (σ): Максимальное отклонение регулируемого параметра за пределы установившегося значения при переходном процессе, выраженное в процентах от установившегося изменения. Для большинства технологических процессов оптимальное перерегулирование составляет 5-20%.
• Количество колебаний: Число колебаний регулируемого параметра в переходном процессе. Обычно желательно минимизировать количество колебаний.
• Степень затухания: Скорость, с которой затухают колебания в переходном процессе.

3. Методы оптимизации для повышения эффективности:
Начальные параметры, полученные по методу Зиглера-Никольса, часто требуют дополнительной «доводки» для достижения оптимального качества регулирования.

• Ручная настройка (тюнинг): Итеративный процесс изменения параметров K_p, T_i, T_d в реальной системе или на имитационной модели, наблюдая за реакцией. Общее правило:
  • Увеличение K_p: ускоряет реакцию, уменьшает статическую ошибку, но увеличивает перерегулирование и может привести к нестабильности.
  • Уменьшение T_i: ускоряет устранение статической ошибки, но увеличивает перерегулирование и может вызвать колебания.
  • Увеличение T_d: улучшает демпфирование, уменьшает перерегулирование, но может усилить влияние шумов.
• Программные средства моделирования (MATLAB Simulink, Scilab Xcos): Позволяют смоделировать динамику объекта и регулятора, проводить эксперименты с различными параметрами регулятора, оценивать качество регулирования по различным критериям (например, интегральным оценкам качества: ИАО, ИКО, ИКВ) и визуализировать переходные процессы.
• Алгоритмы автонастройки (самонастройки): Некоторые современные ПЛК имеют встроенные функции автонастройки ПИД-регуляторов, которые в автоматическом режиме определяют параметры объекта и рассчитывают оптимальные коэффициенты регулятора.

Синтезированная и оптимизированная САР температуры для пастеризатора позволит обеспечить стабильный и точный контроль критически важного параметра, что напрямую отразится на безопасности и качестве питьевых сливок.

Современные подходы и инновационные технологии в автоматизации производства питьевых сливок

В условиях возрастающей конкуренции и ужесточения требований к качеству и безопасности, молочная промышленность активно осваивает передовые технологии автоматизации. Внедрение инновационных решений позволяет не только оптимизировать текущие процессы, но и создавать принципиально новые возможности для развития производства питьевых сливок.

Предиктивное управление и адаптивные системы

Традиционные ПИД-регуляторы, хотя и эффективны для большинства процессов, имеют ограничения при работе со сложными, многосвязными или нестационарными объектами, характерными для пищевой промышленности. Здесь на сцену выходят более совершенные подходы:

1. Предиктивное управление на основе модели (Model Predictive Control, MPC):

• Принцип: В отличие от ПИД-регуляторов, MPC использует математическую модель объекта для прогнозирования его будущего поведения на определенный горизонт планирования. На основе этого прогноза система оптимизирует управляющие воздействия, чтобы минимизировать отклонение от заданных значений и удовлетворить ограничения (например, по максимальной температуре или давлению).
• Преимущества для молочной промышленности:
  • Оптимизация сложных процессов: MPC идеально подходит для управления многопараметрическими процессами, такими как пастеризация, где необходимо одновременно контролировать температуру, расход, давление и время выдержки, учитывая их взаимосвязи.
  • Учет ограничений: Позволяет автоматически учитывать технологические ограничения, предотвращая перегрев продукта, избыточное давление или другие нежелательные ситуации.
  • Компенсация возмущений: Эффективно справляется с известными возмущениями (например, изменение температуры входящего сырья), предсказывая их влияние и заранее корректируя управляющие воздействия.
• Пример применения: MPC может оптимизировать подачу греющей среды в пастеризатор, учитывая не только текущую температуру, но и прогнозируемое изменение расхода сливок, что позволяет поддерживать более стабильный температурный режим и минимизировать энергопотребление.

2. Адаптивные системы управления:

• Принцип: Эти системы способны изменять параметры своего регулятора в процессе работы, адаптируясь к изменяющимся характеристикам объекта управления или внешним условиям. Это актуально, если параметры объекта меняются со временем (например, износ оборудования, изменение состава сырья).
• Преимущества: Повышение робастности и стабильности системы, особенно в условиях неопределенности.
• Пример применения: Адаптивный регулятор температуры пастеризатора мог бы автоматически перенастраивать свои ПИД-коэффициенты при изменении жирности сливок или степени загрязнения теплообменных поверхностей, поддерживая оптимальное качество регулирования без ручного вмешательства, что сокращает операционные издержки и повышает надежность.

Искусственный интеллект и машинное зрение

Искусственный интеллект (ИИ) и машинное зрение открывают новые горизонты для автоматизации и контроля качества в пищевой промышленности.

1. Искусственный интеллект (ИИ) для оптимизации и диагностики:

• Нейронные сети и нечеткая логика: Могут быть использованы для создания интеллектуальных регуляторов, способных «обучаться» на исторических данных и принимать более сложные решения, чем традиционные ПИД-регуляторы. Это позволяет оптимизировать режимы работы оборудования (например, минимизировать энергопотребление при сохранении качества), предсказывать неисправности (предиктивное обслуживание) и даже управлять сложными рецептурами.
• Пример применения: ИИ-система может анализировать данные с множества датчиков пастеризатора (температура, давление, расход, электропроводимость) и прогнозировать потенциальные проблемы с качеством пастеризации или необходимость проведения технического обслуживания, до того как они станут критическими.

2. Машинное зрение для контроля качества продукции и упаковки:

• Принцип: Системы компьютерного зрения используют камеры и специализированное программное обеспечение для автоматического анализа изображений продукции или упаковки.
• Применение в молочной промышленности:
  • Контроль целостности упаковки: Проверка герметичности, наличия крышки, отсутствие дефектов.
  • Верификация этикеток: Считывание и проверка даты производства, срока годности, соответствия штрих-кода.
  • Обнаружение посторонних включений: Выявление нежелательных частиц в продукте.
  • Оценка внешнего вида: Контроль цвета, формы, консистенции молочных продуктов (например, однородности сливок, качества сыра).
• Примеры: Роботы-сортировщики жевательной резинки по цвету демонстрируют потенциал машинного зрения для сортировки по внешним признакам. В производстве сливок это может быть контроль однородности, отсутствие сгустков или визуальных дефектов на этапе розлива.

Роботизация и автоматизированные складские системы

Роботизация и автоматизация логистики значительно повышают производительность и безопасность труда на пищевых производствах.

1. Роботизация рутинных операций:

• Принцип: Промышленные роботы (манипуляторы, коллаборативные роботы) используются для выполнения повторяющихся, трудоемких или опасных операций.
• Применение:
  • Подача ингредиентов: Точное дозирование и загрузка компонентов.
  • Упаковка готовой продукции: Высокоскоростная и точная упаковка сливок в различные виды тары.
  • Паллетирование: Автоматическое формирование паллет из упакованной продукции для дальнейшего хранения и транспортировки.
  • Манипулирование контейнерами: Перемещение емкостей, бутылок, пакетов по производственной линии.
• Преимущества: Увеличение скорости производства, снижение производственного брака, улучшение гигиенических условий (меньше человеческого контакта с продуктом), снижение травматизма.

2. Автоматизированные складские системы (AS/RS):

• Принцип: Комплексы для автоматического хранения и извлечения продукции на складах. Включают стеллажные системы, штабелеры, конвейеры, управляемые ПЛК и WMS (Warehouse Management System).
• Применение: Управление запасами сырья, комплектующих и готовой продукции.
• Преимущества: Оптимизация использования складских площадей, сокращение времени поиска и отгрузки, минимизация ошибок, обеспечение условий хранения (температурный режим для сливок).

Интеграция с ERP и MES системами

Комплексная автоматизация требует не только управления отдельными технологическими процессами, но и интеграции всех уровней производства в единую информационную среду.

1. MES (Manufacturing Execution Systems) системы:

• Принцип: Связывают верхний уровень планирования (ERP) с нижним уровнем управления производственными процессами (ПЛК).
• Роль: Обеспечивают детальное управление производственными операциями в реальном времени, включая:
  • Управление рецептурами и партиями: Контроль за точным соблюдением рецептур, отслеживание каждой партии сырья и готовой продукции для обеспечения полной прослеживаемости «от поля до прилавка».
  • Планирование и диспетчеризация: Оптимизация производственного расписания, распределение ресурсов.
  • Контроль качества: Сбор данных с датчиков и систем машинного зрения для непрерывного мониторинга качества.
  • Управление производительностью: Сбор данных о времени работы оборудования, простоях, эффективности.
  • Сбор производственной отчетности: Автоматическое формирование отчетов по выпуску продукции, потреблению сырья, энергоресурсов.
• Преимущества: Повышение прозрачности производства, оперативное реагирование на отклонения, улучшение контроля качества и снижение отходов.

2. ERP (Enterprise Resource Planning) системы:

• Принцип: Интегрированная система управления всеми ресурсами предприятия: финансами, персоналом, цепочками поставок, производством, продажами и маркетингом.
• Роль: Обеспечивает стратегическое планирование и управление на уровне всего предприятия, используя данные, поступающие от MES-систем.
• Преимущества: Повышение эффективности бизнеса, оптимизация цепочек поставок, улучшение взаимодействия между отделами, принятие обоснованных управленческих решений.

Интеграция систем автоматизации нижнего уровня с MES и ERP создает «цифровое предприятие», где все процессы взаимосвязаны и контролируемы, что обеспечивает максимальную эффективность, гибкость и адаптивность к рыночным изменениям в производстве питьевых сливок.

Экономическая и экологическая эффективность автоматизации

Внедрение систем автоматизации на предприятиях молочной промышленности, и в частности в производстве питьевых сливок, должно быть обосновано не только с технической, но и с экономической, а также экологической точки зрения. Комплексный подход к оценке выгод позволяет принимать взвешенные решения об инвестициях.

Функционально-стоимостный анализ средств автоматизации

Функционально-стоимостный анализ (ФСА) — это мощный метод системного исследования, направленный на оптимизацию соотношения между потребительскими свойствами объекта и затратами на их достижение. Применительно к выбору средств автоматизации для пастеризатора сливок, ФСА позволяет не просто выбрать самое дешевое оборудование, а найти оптимальное решение по принципу «лучшая функция за наименьшую стоимость».

Этапы ФСА для средств автоматизации:

1. Подготовительный этап: Сбор информации о пастеризаторе, его функциях и текущих затратах. Определение целей ФСА (например, снижение эксплуатационных расходов, повышение надежности, обеспечение соответствия гигиеническим стандартам).
2. Информационный этап: Анализ функций каждого элемента автоматизации. Для датчиков: функция измерения температуры, давления, уровня. Для клапанов: функция регулирования потока, перекрытия. Для ПЛК: функция управления, логической обработки.
3. Аналитический этап:

• Оценка значимости функций: Какие функции являются ключевыми (например, точное поддержание температуры пастеризации), а какие — вспомогательными (например, архивирование данных).
• Оценка стоимости функций: Распределение общей стоимости системы автоматизации по функциям. Например, высокоточные гигиенические датчики Baumer могут иметь более высокую начальную стоимость, но обеспечивают критически важную функцию безопасности и соответствие стандартам EHEDG/3-A Sanitary Standards, что снижает риски и затраты на возможные штрафы или отзыв продукции в будущем.
• Выявление «слабых» звеньев: Где стоимость функции непропорционально высока по сравнению с ее значимостью или где можно достичь той же функции за меньшие деньги без ущерба качеству.

4. Творческий этап: Поиск альтернативных решений. Например, вместо дорогостоящего высокоточного расходомера для некоторых некритичных участков можно рассмотреть более дешевый вариант, если его точность достаточна. Или, наоборот, обосновать необходимость инвестиций в более дорогой ПЛК из-за его надежности и масштабируемости.
5. Исследовательский этап: Оценка предложенных альтернатив по критериям стоимости, функциональности, надежности, соответствия стандартам, легкости обслуживания, энергоэффективности. Сравнение различных производителей датчиков, клапанов, контроллеров. Например, гигиенические датчики с уникальными утопленными технологическими соединениями от Baumer, хотя и могут быть дороже, но минимизируют распространение бактерий и обеспечивают более эффективную безразборную очистку (CIP), что в долгосрочной перспективе снижает эксплуатационные расходы и риски.
6. Рекомендательный этап: Формирование оптимального варианта выбора средств автоматизации с детальным обоснованием.

ФСА позволяет обосновать выбор не только с точки зрения первичных затрат, но и с учетом всего жизненного цикла оборудования, включая эксплуатационные расходы, затраты на обслуживание, риски и выгоды от повышения качества и безопасности.

Экономический эффект от внедрения автоматизации

Внедрение автоматизированных систем управления в производстве питьевых сливок приносит значительный экономический эффект, который проявляется по нескольким направлениям:

1. Снижение производственных потерь:

• Сокращение потерь сырья: Точное дозирование при нормализации, минимизация переливов и недоливов, оптимизация CIP-мойки (снижение расхода воды и моющих средств) позволяют сократить потери сырья на 10-30%.
• Снижение брака: Стабильное поддержание технологических режимов (особенно температуры пастеризации) минимизирует количество бракованной продукции, повышая выход годного продукта.
• Увеличение срока хранения: Оптимальные режимы пастеризации и асептического розлива, контролируемые автоматикой, увеличивают срок годности сливок (например, до 15 суток для пастеризованных в Пюр Пак, до 6 месяцев для ультрапастеризованных), что снижает потери от порчи продукта и расширяет географию сбыта.

2. Сокращение затрат на персонал:

• Автоматизация рутинных операций и мониторинга позволяет уменьшить количество операторов, необходимых для обслуживания линии, а также сократить расходы на обучение и контроль качества труда.
• Внедрение роботизированных систем для упаковки и паллетирования дополнительно оптимизирует численность персонала.

3. Повышение производительности:

• Непрерывность работы оборудования, минимизация простоев, ускорение технологических циклов и оптимизация переналадки линий приводят к значительному увеличению объема выпускаемой продукции.
• Внедрение автоматизации на пищевых производствах может привести к сокращению времени изготовления и повышению пропускной способности.

4. Улучшение качества продукции:

• Стабильное качество, однородность продукта и соответствие стандартам (ГОСТ, ISO) повышают конкурентоспособность продукции на рынке, укрепляют лояльность потребителей и позволяют устанавливать более высокую цену.
• Точный контроль органолептических свойств (вкус кипячения при 94-98°C пастеризации, отсутствие привкусов) способствует формированию уникального торгового предложения.

5. Снижение энергопотребления:

• Оптимизация работы насосов и теплообменников, точное регулирование подачи греющей и охлаждающей сред, а также интеллектуальное управление процессами мойки (CIP) позволяют снизить потребление энергоресурсов до 15-25%.

Пример количественной оценки: Если производство сливок потребляет X кВт⋅ч электроэнергии и Y м³ воды в месяц, то снижение этих показателей на 20% и 15% соответственно (типичные показатели после автоматизации) приведет к прямой экономии Z рублей.

Экологический аспект

Автоматизация пищевых производств также вносит существенный вклад в улучшение экологической ситуации, что становится все более важным для имиджа компании и соответствия современным стандартам устойчивого развития.

1. Снижение потребления ресурсов:

• Вода: Оптимизация циклов CIP-мойки с помощью датчиков электропроводимости для точного контроля фаз позволяет значительно сократить расход воды.
• Энергия: Как уже упоминалось, оптимизация работы оборудования и систем регулирования приводит к снижению потребления электроэнергии и тепла.
• Химические реагенты: Точное дозирование моющих и дезинфицирующих средств в системах CIP-мойки уменьшает их расход.

2. Уменьшение отходов:

• Минимизация брака и потерь сырья напрямую приводит к сокращению объема производственных отходов, требующих утилизации.
• Эффективное управление производством с помощью MES-систем помогает лучше планировать запасы и уменьшать количество просроченной или некондиционной продукции.

3. Улучшение экологической безопасности производства:

• Автоматизация позволяет более строго контролировать выбросы и сбросы, обеспечивая соответствие экологическим нормативам.
• Например, системы машинного зрения могут обнаруживать утечки в упаковке, предотвращая загрязнение окружающей среды при транспортировке и хранении.

Таким образом, комплексная автоматизация производства питьевых сливок не только повышает экономическую эффективность предприятия, но и способствует его устойчивому развитию, снижая нагрузку на окружающую среду.

Заключение

Проведенное исследование позволило глубоко проанализировать и разработать структурированный подход к автоматизации технологического процесса производства питьевых сливок, подтверждая актуальность и многогранность данной темы для современной пищевой промышленности.

Мы детально рассмотрели фундаментальные понятия автоматизации и теории автоматического управления, определив их ключевые элементы и функции. Подробное описание технологического процесса производства питьевых сливок, от подготовки сырья до упаковки, выявило критические точки контроля и необходимость точного поддержания параметров, особенно на этапе пастеризации и гомогенизации, где температурные режимы (78-80°C для 10% сливок, 85-87°C для 20-35% сливок) и давление (10-25 МПа) напрямую влияют на безопасность, органолептические свойства и срок хранения продукта.

Обоснованный выбор современных средств автоматизации — высокоточных гигиенических датчиков (температуры, давления, расхода, уровня, электропроводимости), соответствующих стандартам EHEDG и 3-A Sanitary Standards, а также надежных исполнительных механизмов и производительных ПЛК с интеграцией SCADA-систем — заложил основу для эффективной и безопасной работы пастеризатора. Разработанная функциональная схема автоматизации (ФСА) пастеризатора наглядно демонстрирует логику взаимодействия всех элементов, а подробное описание принципа ее действия подтверждает возможность стабильного поддержания заданных режимов, включая автоматическую рециркуляцию при недостаточной температуре пастеризации.

Важным шагом стало математическое моделирование пастеризатора как объекта регулирования. Представленная модель в виде передаточной функции инерционного звена первого порядка с запаздыванием, параметры которой могут быть определены экспериментально, стала базисом для синтеза системы автоматического регулирования температуры. Расчет параметров ПИД-регулятора с использованием классических методов, таких как метод Зиглера-Никольса (например, K_p = 5.6, T_i = 30 с, T_d = 7.5 с для нашей модели), обеспечивает достижение требуемых показателей качества и устойчивости САР.

В работе также проанализированы перспективы внедрения инновационных технологий, выходящих за рамки классического ПИД-регулирования. Предиктивное управление, адаптивные системы, искусственный интеллект, машинное зрение и роботизация открывают новые возможности для оптимизации режимов, повышения точности контроля качества и снижения производственных потерь. Интеграция с MES и ERP системами позволит создать комплексную цифровую инфраструктуру предприятия, обеспечивающую полную прослеживаемость и эффективное управление на всех уровнях.

Наконец, проведенная оценка экономической и экологической эффективности показала, что инвестиции в автоматизацию окупаются за счет значительного снижения производственных потерь (до 10-30% сырья и до 15-25% энергоресурсов), сокращения затрат на персонал, повышения производительности и качества продукции, а также уменьшения негативного воздействия на окружающую среду.

Таким образом, данное исследование подтверждает, что глубокая и всесторонняя автоматизация технологического процесса производства питьевых сливок является необходимым условием для обеспечения конкурентоспособности, безопасности и устойчивого развития молочных предприятий в современном мире. Перспективы дальнейшего развития включают более глубокое внедрение ИИ для предиктивной аналитики и оптимизации, а также расширение роботизации на всех этапах производства и логистики.

Список использованной литературы

1. Алейников А.К. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Автоматика и автоматизация производственных процессов». Саратов: СГАУ им. Н.И.Вавилова, 1995. 32 с.
2. Митин В.В., Усков В.И., Смирнов Н.Н. Автоматика и автоматизация производственных процессов мясной и молочной промышленности. М.: ВО «Агропромиздат», 1987. 240 с.
3. Инженерные основы биотехнологии / под редакцией акад. Д.Г. Победимского. М: МИТХ, 2004. 380 с.
4. Алейников А.К., Киселев В.А., Решетняк Е.П. Исследование систем автоматического управления с помощью ПЭВМ. Методические указания к лабораторным работам. Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2004. 142 с.
5. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. М.: КолосС, 2003. 344 с.
6. Мамсуров А.Х., Киптелая Л.В. Автоматика и автоматизация производственных процессов в общественном питании. М.: Экономика, 1986. 271 с.
7. Полоций А.М., Лапшинов Г.И. Автоматизация химических производств. М.: Химия, 1982. 226 с.
8. Бабкин В.Р. Основы автоматики и автоматизации химических производств. М.: Химия, 1975.
9. Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия. 1972.
10. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1989. 301 с.
11. Свириденко А.К., Березин А.Н., Змеев А.Я. Поточно-технологические линии и оборудование для переработки молока и молочных продуктов. Издательство саратовского университета, 2003. 236 с.
12. Автоматизация производства. Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 (дата обращения: 03.11.2025).
13. Регулятор (теория управления). Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80_(%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F) (дата обращения: 03.11.2025).
14. Объект управления. Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%8A%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F (дата обращения: 03.11.2025).
15. Функционально-стоимостный анализ. Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE-%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7 (дата обращения: 03.11.2025).
16. Что такое автоматизация производства? Статьи Nissa Engineering. URL: https://nissa-engineering.ru/articles/chto-takoe-avtomatizatsiya-proizvodstva (дата обращения: 03.11.2025).
17. Что такое система автоматического управления САУ? Вопросы к Поиску с Алисой (Яндекс Нейро). URL: https://yandex.ru/search/question/Что%20такое%20система%20автоматического%20управления%20САУ%3F/100010376175 (дата обращения: 03.11.2025).
18. Система автоматического управления и регулирования (САУ). URL: https://www.energo.com.ua/stati/sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-i-regulirovaniya-sau (дата обращения: 03.11.2025).
19. Автоматизация пищевой промышленности: эффективность, технологии — АСУ ТП. URL: https://www.asutp.ru/articles/avtomatizaciya-pishevoj-promyshlennosti (дата обращения: 03.11.2025).
20. Датчики для молочной промышленности. URL: https://www.sensotek.ru/catalog/sensors/datchiki_dlya_molochnoy_promyshlennosti/ (дата обращения: 03.11.2025).
21. Датчики уровня для молочного производства. Экспертные статьи от РусАвтоматизация. URL: https://rusautomation.ru/articles/datchiki-urovnya-dlya-molochnogo-proizvodstva (дата обращения: 03.11.2025).
22. Какие основные технологические процессы используются в производстве питьевых сливок? Вопросы к Поиску с Алисой (Яндекс Нейро). URL: https://yandex.ru/search/question/Какие%20основные%20технологические%20процессы%20используются%20в%20производстве%20питьевых%20сливок%3F/100010376182 (дата обращения: 03.11.2025).
23. Какие технологии автоматизации используются в производстве пищевых продуктов? Вопросы к Поиску с Алисой (Яндекс Нейро). URL: https://yandex.ru/search/question/Какие%20технологии%20автоматизации%20используются%20в%20производстве%20пищевых%20продуктов%3F/100010376180 (дата обращения: 03.11.2025).
24. Автоматизация пищевой промышленности: современные решения для эффективности и качества. Adeptik. URL: https://adeptik.ru/blog/avtomatizatsiya-pishchevoy-promyshlennosti (дата обращения: 03.11.2025).
25. Технология производства сливок на предприятиях. Сфера медиа на TenChat.ru. URL: https://tenchat.ru/media/1723145-tekhnologiya-proizvodstva-slivok-na-predpriyatiyah (дата обращения: 03.11.2025).
26. Технологическая схема производства и особенности технологического процесса сливок. URL: https://www.milk-west.ru/blog/proizvodstvo-slivok-osnovnye-etapy-usloviya-khraneniya (дата обращения: 03.11.2025).
27. Автоматизация и применение машинного зрения в пищевой промышленности. URL: https://www.promatic.ru/solutions/avtomatizatsiya-i-primenenie-mashinnogo-zreniya-v-pishchevoy-promyshlennosti (дата обращения: 03.11.2025).