В кондитерской промышленности подобным системам уделяется большое внимание. Они были разработаны в химической и нефтяной промышленности на основе определенных физических или химических характеристик — температуры кипения, плотности, вязкости, коэффициента преломления, значения рН, цвета и др. В случае периодических процессов эти параметры измеряют вручную (обычно только для части партий) с помощью лабораторных приборов или их стационарных модификаций, предназначенных для использования на производстве. Для встроенного в линию контроля используют приборы непрерывной регистрации, которые подают сигналы на контроллеры, управляющие клапанами, регулирующими давление пара, расход жидкостей или твердых веществ, что позволяет быстро исправлять дефекты, обнаруженные в конечном продукте.
При разработке системы управления технологической линией сначала необходимо определить критические точки и для всех точек определить методы контроля. Основной принцип этого лучше всего объяснить на примере разработки непрерывной технологии изготовления батончика из вспененного раствора сахара, много лет изготовляемого по периодической технологии. Процесс несложен — в сильно кипящий сироп добавляют двууглекислую соду (бикарбонат натрия), хорошо перемешивают и массу разливают на столы для охлаждения и созревания. Затем массу разрезают на батончики. В периодической технологии процесс разбивается на небольшие партии — пласты необходимо разрезать, а слишком тонкие пласты направить в брак, чтобы затем его переработать, используя дорогой процесс обесцвечивания и фильтрования.
После большого количества экспериментов была разработана непрерывная технология. Две наиболее важные точки в системе — это точка 1, где регистрируется температура кипения сиропа, которая определяет конечную текстуру изделия и влияет на плотность и вид пористой структуры, и точка 2, где контролируется количество бикарбоната натрия, поступающего в смеситель, что влияет на толщину слоя на ленте, степень аэрации, на вкус, запах и цвет готового продукта.
Насос, подающий суспензию с бикарбонатом натрия, должен быть очень точно отрегулирован, так как ее расход очень мал по сравнению с расходом сиропа, и небольшая ошибка в количестве подаваемого сиропа немедленно сказывается на толщине и цвете массы на ленте. Этот эффект настолько значителен, что коррекцию легко выполнить вручную по показаниям устройства, измеряющего толщину. Более надежный метод — автоматическое управление насосом бикарбоната натрия с помощью датчика толщины.
Кроме основных точек контроля, показанных на рисунке, имеются и механические устройства, контролирующие температуру, ширину и однородность массы на ленте. Охлажденный продукт, поступающий на резальные машины, в связи с этим характеризуется постоянством качества, и проверки требуются редко. В основном они сводятся к определению соотношения Сахаров в исходном сиропе, измерению влажности и плотности.
Контроль готовой продукции
Если правильно ведется контроль качества сырья и технологии производства, проверки готового продукта не нужны, но такое состояние дел на предприятии — это утопия. Вместе с тем, встроенные системы управления позволяют уменьшить объем проверок готовой продукции, а количество случаев ее отбраковки может достичь очень низкого уровня.
Даже на передовых предприятиях с добросовестными работниками дела иногда идут не так, как надо, и для проверки правильности предыдущих технологических операций необходим контроль готовой продукции. Проблема заключается в определении минимального объема контроля, который обходится недешево. Неразумно сначала сократить затраты на производственников, а затем нанять целый штат контролеров. Это не только обходится довольно дорого в финансовом отношении, но и плохо влияет на отношение работников к делу.
В конце кондитерской технологической линии каждую минуту выходят сотни упакованных изделий, и необходимо принять решения, какой именно контроль следует осуществлять. Наиболее важен контроль
• внешнего вида изделия (как продукта, так и упаковки);
• вкуса;
• массы изделий.
Внешний вид
Контролеры на предприятии имеют «контрольный образец» — упаковку выпускаемых изделий. Содержимое упаковки в обертке и без нее представлено на подносах. Контрольный образец должен быть одобрен отделом маркетинга и службой контроля качества.
Пробоотбор и дегустация
Пробы, взятые для контроля массы (см. ниже) оцениваются по внешнему виду и откладываются для последующей дегустации.
Зачастую дегустации выполняются на пробе, взятой из исходной нерасфасованной партии. В резервуаре для хранения шоколада, например, может быть 5 т, из которых получают 90 тыс. батончиков массой около 60 г. В этом случае из шоколада в этом резервуаре формуют батончики, после чего производится ускоренная дегустация изделий. В результате дегустации становится ясным, значительно ли отклоня
ется шоколад от стандарта, и это позволяет избежать формования и упаковывания продукта, который в конечном счете будет забракован.
Контролеры, отвечающие за проверку массы и внешнего вида изделий, могут также выполнять периодические дегустации, но при этом они не принимают решения об отбраковке, а лишь предупреждают о возможных нарушениях.
Производство изделий с избыточной массой, естественно, сказывается на прибыли, а изготовление большого количества продуктов с массой ниже номинальной является обманом потребителей и нарушением закона. Отсюда следует необходимость организации системы контроля массы изделий. Некоторые предприятия используют карты типа «меньше-больше» с нулевой линией, представляющей собой номинальную (правильную) массу. Целые числа на карте, обозначающие граммы, зависят от вида продукта. По карте распределения масс контролер может быстро составить представление о том, как распределены массы изделий — если наблюдается сдвиг в сторону верхнего контрольного предела, операторы выполняют соответствующие регулировки в сторону уменьшения массы, а когда наблюдается сдвиг в сторону нижнего контрольного предела, то выполняется регулировка в сторону увеличения.
Кривая распределения позволяет определить среднюю массу, закладываемую в себестоимость. Кроме того, она показывает характеристики установки и указывает на точки, где необходим усиленный контроль. Такая кривая позволяет оператору определить момент, когда ситуация «выходит из-под контроля» и для исправления необходимо внести коррективы в настройку. Для получения кривой распределения, а на ее основе поверочной карты, необходим соответствующий пробоотбор. Если в результате анализа проб не получена колоколообразная кривая (нормальный закон распределения), то значит, процесс вышел из-под контроля. При получении колоколообразной кривой нижняя линия, соответствующая среднеквадратическому отклонению, — это нижний контрольный предел, а верхняя линия — верхний предел (сг). Метод, используемый для подготовки поверочных карт и карт распределения, описан ниже.
Массу кондитерских батончиков в течение некоторого времени (обычно 8-часовой смены) заносят в таблицу согласно поверочной карте. Затем находят сумму по каждой колонке и по каждой горизонтальной строке ( например, один батончик весом 0,82 унции, четыре — по 0,81 унции, 23 — по 0,75 унции и т. д.; на рис. 23.2 отражено только 4 ч). На основе полученных таким образом данных строится график распределения (рис. 23.3). Частота / — это количество различных значений при взвешивании. Так как было сделано предположение, что 0,75 унции — это среднее значение массы, то за две восьмичасовые смены этой группе была присвоено название нулевой (0). Массы более 0,75 унции отмечаются положительными числами (+), например, 1, 2, 3 и т. д., а массы менее 0,75 унции обозначают отрицательными числами (-) — например, —1, -2, —3 и т. д. Такие обозначения помогают упростить
Эти массы сведены в группы, после чего были выполнены расчеты (табл. 23.1).
Таблица 23.1. Массы кондитерских батончиков
|
После этого можно построить контрольную карту для использования на производстве.
В производстве контрольные измерения массы выполняются каждые 15 мин. После 60 мин измерений наблюдается явный крен в сторону понижения массы, требующий корректирующих действий. На основе подобных контрольных карт могут быть приняты решения, касающиеся допустимого отклонения (как с юридической точки зрения, так и с точки зрения затрат).