Использование методов имитационного моделирования для анализа функционирования процессов производства кефира

Автор: Музыка М.Ю., Благовещенский И.Г., Благовещенский В.Г., Мокрушин С.А., Благовещенская М.М.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств

Статья в выпуске: 4 (90), 2021 года.

Бесплатный доступ

Статья посвящена повышению эффективности производства кефира за счет применения метода имитационного моделирования, позволяющего создать мультиагентную имитационную модель, описывающую реальные процессы исследуемого производства в виртуальном пространстве. Показаны преимущества использования имитационных моделей по сравнению с проведением экспериментов в реальной системе и использованием других методов. Такая модель позволяет получить подробную статистику о различных аспектах функционирования исследуемой системы в зависимости от входных данных с отражением процессов, как если бы они происходили в реальности. В статье определена актуальность темы. Показано, что в процессе производства кефира возникают проблемы, характерные для рынка: постоянно меняющийся спрос потребителей на продукцию, появление новых сортов продукции, новых технологий и современного прогрессивного оборудования. Для выполнения этих требований необходима гибкая, способная быстро перестраиваться схема организации производства, которая будет эффективно работать при внедрении интеллектуальной системы автоматического управления качеством производства кефира и будет способствовать быстрой и эффективной перестройке используемого технологического оборудования, а также технологических режимов производства. Поэтому проведен анализ структуры молочного предприятия с точки зрения основных событий моделируемой системы, на основании которого разработана и представлена логико-математический модель производства кефира в виде многофазной многоканальной системы. Также проведен системный анализ объекта автоматизации - линии производства кефира. Рассмотрены все этапы производства кефира с учетом протекающих в них информационных процессов, которые позволили разработать потоковую диаграмму взаимосвязи разных цехов и потоков сырья при производстве кефира. Проведенные экспериментальные исследования позволили получить мультиагентную имитационную модель производства кефира. Для реализации представленной модели был использован программный продукт AnyLogic. После разработки этой модели для проверки ее работоспособности были представлены имитационные модели процесса производства кефира 2D вида. В статье приведены все агенты модели.

Еще

Анализ, производство кефира, имитационное моделирование, повышение качества, кефир

Короткий адрес: https://readera.org/140290645

IDR: 140290645   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2021-4-17-24

Список литературы Использование методов имитационного моделирования для анализа функционирования процессов производства кефира

  • Балыхин М.Г., Благовещенский И.Г., Благовещенский В.Г., Крылова Л.А. Разработка нейросетевой модели для управления процессом дозирования сыпучих масс // Интеллектуальные системы и технологии в отраслях пищевой промышленности. Сборник материалов конференции. 2019. С. 6-20.
  • Балыхин М.Г., Благовещенский И.Г., Мокрушин С.А. Имитационная модель технологического процесса стерилизации материалов как эффективный инструмент при разработке и модернизации стерилизационных установок // Инженерный журнал: наука и инновации. 2020. № 2 (98). С. 21-22.
  • Гриднев Ю.В., Назойкин Е.А., Благовещенский И.Г., Стукаленко Д.А. и др. Мультиагентное имитационное моделирование процессов приемки молока // Моделирование систем и процессов. 2020. Т.13. № 4. С. 4-8.
  • Крылова Л.А., Благовещенский В.Г., Татаринов А.В. Разработка интеллектуальных аппаратно - программных комплексов мониторинга процессов сепарирования дисперсных пищевых масс на основе интеллектуальных технологий // В книге: Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука. 2017. С. 199-201.
  • Мокрушин С.А., Благовещенский И.Г., Назойкин Е.А., Благовещенская М.М. Моделирование технологического процесса стерилизации консервов в промышленном автоклаве // Хранение и переработка сельхозсырья. 2020. № 1. С. 118-126.
  • Lynch K.M., Wilkinson S., Daenen L., Arendt E.K. An update on water kefir: Microbiology, composition and production//International Journal of Food Microbiology. 2021. V. 345. P. 109128. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2021.109128
  • Laureys D., De Vuyst L. The water kefir grain inoculum determines the characteristics of the resulting water kefir fermentation process // Journal of applied microbiology. 2017. V. 122. №. 3. P. 719-732. doi: 10.1111/jam.13370
  • Leite A.M.O., Leite D.C.A., Del Aguila E.M., Alvares T.S. et al. Microbiological and chemical characteristics of Brazilian kefir during fermentation and storage processes // Journal of dairy science. 2013. V. 96. №. 7. P. 4149-4159. doi: 10.3168/jds.2012-6263
  • Puerari C., Magalhaes K.T., Schwan R.F. New cocoa pulp-based kefir beverages: Microbiological, chemical composition and sensory analysis//Food Research International. 2012. V. 48. №. 2. P. 634-640. doi: 10.1016/j.foodres.2012.06.005
  • Egea M.B., Santos D.C.D., Oliveira Filho J.G.D., Ores J.D.C. et al. A review of nondairy kefir products: their characteristics and potential human health benefits // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020. P. 1-17. doi: 10.1080/10408398.2020.1844140
  • Laureys D., Van Jean A., Dumont J., De Vuyst L. Investigation of the instability and low water kefir grain growth during an industrial water kefir fermentation process // Applied microbiology and biotechnology. 2017. V. 101. №. 7. P. 2811 -2819. doi: 10.1007/s00253 -016-8084-5
  • Fiorda F.A., de Melo Pereira G.V., Thomaz-Soccol V., Rakshit S.K. et al. Microbiological, biochemical, and functional aspects of sugaiy kefir fermentation-A review //Food Mcrobiology. 2017. V. 66. P. 86-95. doi: 10.1016(j.fm.2017.04.004
  • Viana R.O., Magalhaes-Guedes K.T., Braga R.A., Dias D.R. et al. Fermentation process for production of apple-based kefir vinegar: microbiological, chemical and sensory analysis // Brazilian journal of microbiology. 2017. V. 48. P. 592-601. doi: 10.1016/j.bjm.2016.11.006
  • Atalar I., Dervisoglu M. Optimization of spray drying process parameters for kefir powder using response surface methodology //LWT-Food Science and Technology. 2015. V. 60. №. 2. P. 751-757. doi: 10.1016/j.lwt.2014.10.023
  • Ganatsios V., Nigam P., Plessas S., Terpou A. Kefir as a functional beverage gaining momentum towards its health promoting attributes // Beverages. 2021. V. 7. №. 3. P. 48. doi: 10.3390/beverages7030048
  • Arslan S. A review: chemical, microbiological and nutritional characteristics of kefir // CyTA-Journal of Food. 2015. V. 13. №. 3. P. 340-345. doi: 10.1080/19476337.2014.981588
  • Laureys D., Leroy F., Hauffman T., Raes M. et al. The type and concentration of inoculum and substrate as well as the presence of oxygen impact the water kefir fermentation process // Frontiers in microbiology. 2021. V. 12. P. 161. doi: 10.3389/fmicb.2021.628599
  • Nejati F., Junne S., Neubauer P. A big world in small grain: a review of natural milk kefir starters // Microorganisms. 2020. V. 8. №. 2. P. 192. doi: 10.3390/microorgamsms8020192
  • Kotova I.B., Cherdyntseva T.A., Netrusov A.I. Russian kefir grains microbial composition and its changes during production process // Advances in microbiology, infectious diseases and public health. Springer, Cham, 2016. P. 93-121. doi: 10.1007/5584_2016_2
  • Aiello F., Restuccia D., Spizzirri U.G., Carullo G. et al. Improving kefir bioactive properties by functional enrichment with plant and agro-food waste extracts // Fermentation. 2020. V. 6. №. 3. P. 83. doi: 10.3390/fermentation6030083
Еще
Статья научная