Онлайн-калькулятор "Расчет рецептур хлебобулочных изделий" для АРМ оператора-технолога

Введение и постановка задачи значительно упрощает работу оператора-техно-

Приготовление теста является основным этапом технологического процесса производства хлебобулочных изделий. Качество теста и конечного продукта обусловлено хлебопекарными свойствами муки, а также соотношением воды, дрожжей, соли, сахара и жировых продуктов.

Рецептура хлебобулочного изделия разрабатывается с целью его изготовления с требуемыми свойствами за счет соблюдения установленного количества сырья [1–2]. Калькулирование рецептур для хлебобулочных изделий – это, с одной стороны, ответственная, с другой стороны, рутинная операция. В связи с этим разработка калькулятора, который необходим технологу хлебопекарного производства, является актуальной задачей.

Основным программным обеспечением автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора-технолога является SCADA-система [5–6], которая позволяет визуализировать технологический процесс с возможностью контроля и архивирования отдельных технологических параметров, а также реализовать функции управления оборудованием. Разработка онлайн-калькулятора, который может быть встроен в экранные формы SCADA-системы [7–9], лога, поскольку позволяет оперативно корректировать рецептуру хлебобулочных изделий [10] в процессе их изготовления.

Исходными данными для расчета являются: тип, количество и влажность основных (мука, зернопродукты) и дополнительных компонентов (сахарный песок, масло сливочное, какао и др.), количество муки, которая используется для приготовления опары (таблицы 1 и 2) , влажность теста (W т , %) и опары (W оп , %), количество муки на замес (А, кг). После ввода указанных данных необходима проверка их корректности.

• 1.    Расчет рецептуры ведется на 100 кг муки и зернопродуктов, поэтому их суммарное количество ∑m i = 100.

• 2.    Влажность основных компонентов должна быть задана больше нуля, т. е. Wm i > 0.

• 3.    Суммарное количество дополнительных компонентов должно быть не более 100 кг, т. е. ∑n i ≤ 100.

• 4.    Влажность теста в соответствии с требованиями нормативной документации [1, 2] находится в пределах от 30 до 70%, т. е.

• 5.    Количество муки на замес должно быть больше нуля, т. е. A > 0.

30 ≤ W т ≤ 70.

Таблица 1.

Задание типа, количества и влажности основных компонентов

Table 1.

Setting the type, quantity and humidity of the main components

Наименование основного компонента The name of the main component	Количество, кг Quantity, kg	Влажность компонента, % Component humidity, %	Доля сырья, которое необходимо для приготовления опары, % The share of raw materials that are necessary for the preparation of dough, %	Наименование основного компонента The name of the main component
Name_m 1	m 1	W m1	Δm 1	Name_m 1
Name_m 2	m 2	W m2	Δm 2	Name_m 2
Name_m i	m i	W …mi	Δm i	Name_m i

Таблица 2.

Задание типа, количества и влажности дополнительных компонентов

Table 2.

Setting the type, quantity, and humidity of additional components

Наименование дополнительного компонента The name of the additional component	Количество, кг Quantity, kg	Влажность компонента, % Component humidity, %	Доля сырья, которое необходимо для приготовления опары, % The share of raw materials that are necessary for the preparation of dough, %	Наименование дополнительного компонента The name of the additionalcomponent
Name_n 1	n 1	W n1	Δn 1	Name_n 1
Name_n 2	n 2	W n2	Δn 2	Name_n 2
Name_n i	n i	W …ni	Δn i	Name_n i

Далее определяется количество каждого компонента X по формулам:

X _i =m _i

A

£ m i

X _i =n _i

A im.

Количество воды (В в , кг) рассчитывается по формуле:

в_Б=У f X   W Y -10L )

^В ^1   '   100 J 100-W,

- 2 X i ,

Рисунок 1. Среда Notepad++ с листингом программы Figure 1. Notepad ++ with program listing

где W i принимает значение W mi или W ni

в зависимости от компонента.

Количество воды в тесто (В т , кг) опреде-

ляется формулой:

100-Wi ^

100 ^JJ

'    100    )

_v 100-W T J .

При расчете рецептуры приготовления теста опарным способом нужно учесть, что часть муки (иногда 100%) идет в опару, а оставшаяся часть – в тесто. Также в опару могут добавляться любые дополнительные компоненты, как правило, в полном объеме.

Количество воды, необходимое для замеса опары, рассчитывается по формуле:

B  = lfY    W Iff 100 ЬY в_оп    I '   100 jfl 100-WonJJ   '

где W i принимает значение W mi или W ni в зависимости от компонента; Y i – количество компонента, кг.

Выход опары определяется формулой:

Y lY оп ^1   '

100 – W

100-W on JJ

Полученная опара (Y оп ) используется для замеса теста, т. е. все ее компоненты полностью

переходят в тесто.

Количество воды, необходимое для замеса теста, рассчитывается по формуле:

B

в

100-W ) ₊ Y

100 ^J

100-W on L

X

100 J

l 100

f 100 - W_T

£ Y.

Расчетные формулы определены [2].

Материалы и методы

В качестве языка программирования выбран JavaScript с подключенной библиотекой jQuеrу. Программирование осуществляется в бесплатно распространяемой среде Notepad++ (рисунок 1) .

Программное обеспечение, разработанное на основе технологии Java, обладает рядом преимуществ для промышленных пользователей [3–4]. Основным преимуществом считают независимость от аппаратной платформы и операционной системы, т. е. Java совместим с платформой Microsoft Windows/Intel и другими, в частности, Linux. Также технология Java поддерживает такие ИТ-стандарты передачи данных внутри предприятия, как SQL, XML, Web-службы и др. Кроме того, Java позволяет обеспечить взаимодействие между производством и руководством предприятия.

Отмечено, что Java может улучшить возможность существующей системы программируемого логического контроллера (ПЛК) фиксировать и передавать данные о процессе/ производстве на управляемое оборудование. Информация становится доступной как локальным, так и удаленным пользователям. Это позволяет своевременно осуществлять поддержку решений, которые визуально представляются оператору в систему диспетчерского управления предприятием.

Оборудование автоматизации и управления компании Schneider Electric имеет встроенные агенты диагностики Java для удаленного мониторинга приборов. Таким образом, любой пользователь на предприятии может получить информацию через HTTP, диагностику через разрешающий браузер Java и определяемые пользователем Web-страницы.

Результаты и обсуждение

Разработанный онлайн-калькулятор имеет несколько рабочих панелей и предполагает следующие этапы работы [4].

На первом этапе необходимо задать исходное количество сырья. В первую очередь задается вид и количество муки (кг). Влажность муки 14,5% [1] является постоянной величиной. Количество муки и зернопродуктов задается с помощью панели (рисунок 2) .

Введите исходное количество сырья:

Таблица 1. Мука и зернопродукты

Наименование Кол-во, кг. Влажность,% Доля в опару,% Мука ржаная обдирная 20 14.5 0 Мука пшеничная высший сорт 80 14.5 25 Мука пшеничная I сорт 0 14.5 0 Мука пшеничная II сорт 0 14.5 0 Рисунок 2. Задание количества муки   и зернопродуктов

Figure 2 Setting the amount of flour and grain products

В случае если суммарное количество муки меньше 100 кг, калькулятор сигнализирует об ошибке. Если суммарное количество муки выше 100 кг, калькулятор не позволяет принять данные. Ввод дополнительных видов муки не предусмотрен.

Далее необходимо задать прочее сырье: тип, количество (кг) и доля участия компонентов при производстве опары (рисунок 3) .

Наименование	Кол-во, кг.	Влажность,^ Доля в опару,^
Сахарный лесок	3	0.15	0
Сахарная гудра	0	0.15	0
патока	0	22	0
глюкоза	0	5	0
мед	0	22	0
Припасы фруктово-я*одные	0	40	0
Подварки фруктово-ягодное	0	31	0
Вареное, фрукты из заэенья	0	28	0
Джем	0	28	0
Повидгс	0	31	0
ИЗЮМ	0	20	0
.'•дело ставочное	0	16	0
.масло топле-ое	0	1	0
.маргарин	0	16	0
Твердый жир	0	0.3	0
«ритюрный жир (гидре жир-	0	0.3	0
Кондитерский жир	0	0.3	0
.масло подсолнечное рафии.	0	0.1	0
.масло подсолнечное неоэфин.	0	0.1	0
Какао .масго	0	0	0
Какао теэтое	0	2.6	0
Какао горошек	0	5	0
Молоко целзное
- свежее	0	88	0
• сгуще-ое с сахарам	0	26	0
-сухое	0	5	0
молоко обезжирен-се
• сгушен-ое с сахаром	0	30	0
-сухое	0	5	0
Сметана	0	63	0
Сливки сухие	0	6	0
Сливки
- 204-нои жирности	0	70	0
- 304-ной жирности	0	63	0
• 354-нои жирности	0	52.7	0
■ сгущенные с сахаром	0	26	0
- сухие с сахаром	0	6	0
Мак	0	4.5	0

Рисунок 3. Задание дополнительного сырья

Figure 3. Setting the amount of additional components

Затем вводят дополнительные данные (рисунок 4) :

─ влажность теста, %;

─ количество муки на замес, кг;

─ влажность опары, %.

При этом влажность опары не должна превышать 70%.

Рисунок 4. Задание дополнительных данных

Figure 4. Setting additional data

Онлайн-калькулятор автоматически производит расчет (рисунок 5) , в результате которого определяются следующие показатели:

─ количество воды в опару, кг;

─ количество воды в тесто, кг;

─ выход теста, кг.

В случае необходимости расчет можно повторить.

Результаты расчета:

Таблица 3. Рабочая рецептура Наименование	Кол-во, кг.	Влажность^	6 Доля в опару,%
РЕЦЕПТУРА ОПАРЫ
Мука пшеничная высший сорт	10.00	14.5	25
Дрожжи прессованные	2.50	70	100
Вода в опару	18.5 кг.
РЕЦЕПТУРА ТЕСТА
Опара	31.0 кг.
Мука ржаная обдирная	10.00	14.5	0
Мука пшеничная высший сорт	30.00	14.5	25
Сахарный песок	1.50	0.15	0
Соль пищевая	1.00	0	0

Вода в тесто                                        7.2 кг.

Выход теста                                     80.7 кг.

Рисунок 5. Результаты расчета рецептуры хлебобулочных изделий

Figure 5. The results of the calculation of the formulation of bakery products

Результаты расчета рецептуры хлебобулочных изделий, полученные при калькулировании, поступают в специально организованную базу данных. Эти данные используются для управления рецептами, например, при организации процессов дозирования.

Заключение

Работа с рецептами является одним из важных инструментов автоматизации технологических и производственных процессов. Чем сложнее автоматизируемый процесс, чем выше гибкость создаваемого оборудования и степень его автоматизации, тем больше требований предъявляется к особенностям реализации и функциям рецептур. Особенно важны рецептуры при автоматизации таких процессов, как приготовление напитков, молочной продукции, строительных смесей, бытовой химии, краски, термообработки материалов (печей) и других.

В организованных базах данных все переменные представлены в виде списка. Значения можно использовать многократно, а базу данных – редактировать и дополнять.