Rus / Eng


ISSN 2074-9414 (Print)

ISSN 2313-1748 (Online)
Founder,
Publishing office, Editorial office:

Kemerovo State University
http://www.kemsu.ru/

Editor-in-Chief:
Alexander Prosekov

Executive Editor:
Anna Loseva

Publishing Editor:
Alena Kiryakova

Online Media Registration Number:
EL FS 77 - 72312 (01.02.2018)

Contacts:
6 Krasnaya Str.,
Kemerovo 650000,
Russia
tel.: +7 (3842) 58-80-24
e-mail: fptt@kemsu.ru,
food-kemtipp@yandex.ru,
fptt98@gmail.com
Submit manuscript

Article information

Views: 171

Title of article INSTANT DRINKS WITH AMARANTH FLOUR: SIMULATION OF MECHATRONIC SYSTEMS OF PRODUCTION
Authors

Popov A., Department of Machines and Devices of Technological Systems, professor, doctor of technical sciences , Kemerovo State University , popov4116@mail.ru

Plotnikov K., Department of Machines and Devices of Technological Systems, candidate of technical sciences , Kemerovo State University , k.b.plotnikov.rf@gmail.com

Ivanov P. , Kemerovo State University

Donya D. , Kemerovo State University

Pachkin S., candidate of technical sciences , Kemerovo State University

Plotnikova I. , V.I. Zauzelkov Kemerovo Municipal Construction College

Section
Year 2020 Issue 2 UDC 66
DOI 10.21603/2074-9414-2020-2-273-281
Abstract Introduction. The world market of instant drinks is a highly competitive environment. New mechatronic production systems can help food companies maintain their competitiveness: they determine process modes, analyze them, and choose the optimal parameters, thus increasing the efficiency of the whole food enterprise. Another problem is the low biological and nutrient value of the finished product. New biologically active instant drinks could solve the problem that occurs in conditions of unsocial hours and unbalanced diet. Products of plant origin contain a lot of useful substances. Amaranth flour increases the biological value of the final products. The research objective was to develop mechatronic systems that could be used to produce instant drinks fortified with amaranth flour at the granulation stage. Study objects and methods. The present research featured a new line of production of instant granular drinks fortified with amaranth flour. The study focused on the granulation section. A drum vibro-granulator with controlled segregated flows was used to make a hardware design of the granulation process. The granulation process often demonstrates an unstable particle size distribution, which is associated with non-uniform mixing of the dry bulk components with the binder solution. A mechatronic module can solve this problem. However, it requires detailed information about the process conditions. Results and discussion. The research determined the specific energy consumption on the operating and design parameters for the granulation process in the new drum vibro-granulator. The experiment made it possible to obtain the optimal process parameters and improve the quality of the finished product. The flow rate of the binder solution depended on the readings of the power consumed by the kneading body engine, which stabilized the system. The value of this parameter is so small that its direct regulation is technically impossible. The paper introduces a block diagram of a multi-circuit cascade system to control the quality of the mixture automatically. The authors installed a valve on the pipeline that feeds the binder fluid in the pressure tank. The valve made it possible to control the process with sufficient accuracy. Conclusion. In the new mechatronic module of the drum vibro-granulator, the quality indicators of the resulting mix depend on the amount of power consumed by the kneading body engine and on the level of the binder solution in the pressure vessel.
Keywords Modeling, mechatronics, amaranth, flour, instant, structure formation, energy consumption, granulation, segregation
Artice information Received November 30, -0001
Accepted November 30, -0001
Available online June 29, 2020
For citation Popov A., Plotnikov K., Ivanov P., Donya D., Pachkin S., Plotnikova I. INSTANT DRINKS WITH AMARANTH FLOUR: SIMULATION OF MECHATRONIC SYSTEMS OF PRODUCTION. Foods Processing: Techniques and Technology, 2020, vol. 57, no. 2, pp. . (In Russ.)
Download
References
  • HPMC granules by wet granulation process: effect of vitamin load on physicochemical, mechanical and release properties / V. De Simone, A. Dalmoro, G. Lamberti [et al.] // Carbohydrate Polymers. – 2018. – Vol. 181. – P. 939–947. DOI: https://doi. org/10.1016/j.carbpol.2017.11.056.
  • The effects of sequential enzyme modifications on structural and physicochemical properties of sweet potato starch granules / L. Guo, H. Tao, B. Cui [et al.] // Food Chemistry. – 2019. – Vol. 277. – P. 504–514. DOI: https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2018.11.014.
  • Popov, A. M. Determination of dependence between thermophysical properties and structural-and-phase characteristics of moist materials / A. M. Popov, K. B. Plotnikov, D. V. Donya // Foods and Raw Materials. – 2017. – Vol. 5, № 1. – P. 137–143. DOI: https://doi.org/10.21179/2308-4057-2017-1-137-143.
  • Черемухин, П. С. Образовательная робототехника как фактор развития сетевого взаимодействия в системе уровневой инженерной подготовки / П. С. Черемухин, А. А. Шумейко // Интеграция образования. – 2018. – Т. 22, № 3 (92). – С. 535–550. DOI: https://doi.org/10.15507/1991-9468.092.022.201803.535-550.
  • Wet-granulation process: phenomenological analysis and process parameters optimization / V. De Simone, D. Caccavo, G. Lamberti [et al.] // Powder Technology. – 2018. – Vol. 340. – P. 411–419. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.09.053.
  • Получение гранулированного активного угля из отходов растительного сырья / Е. А. Фарберова, Е. А. Тиньгаева, А. Д. Чучалина [и др.] // Известия высших учебных заведений. Серия: химия и химическая технология. – 2018. – Т. 61, № 3. – С. 51–57. DOI: https://doi.org/10.6060/tcct.20186103.5612.
  • Influence of spray nozzle aperture during high shear wet granulation on granule properties and its compression attributes / N. Veronica, H. P. Goh, C. Y. X. Kang [et al.] // International Journal of Pharmaceutics. – 2018. – Vol. 553, № 1–2. – P. 474–482. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.067.
  • Strategies to improve aerobic granular sludge stability and nitrogen removal based on feeding mode and substrate / Q. Yuan, H. Gong, H. Xi [et al.] // Journal of Environmental Sciences. – 2019. – Vol. 84. – P. 144–154. DOI: https://doi.org/10.1016/j. jes.2019.04.006.
  • Пат. 2693772C2 Российская Федерация, МПК B01J2/18. Барабанный виброгранулятор / Попов А. М., Плотникова И. О., Плотников К. Б., [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет». – № 2017145262; заявл. 21.12.2017; опубл. 04.07.2019; Бюл. № 19. – 7 с.
  • Цветков, В. Я. Управление с применением кибер-физических систем / В. Я. Цветков // Перспективы науки и образования. – 2017. – Т. 27, № 3. – С. 55–60.
  • Разработка динамической модели привода шаровой мельницы с учетом демпфирующих свойств его элементов / В. В. Поветкин, М. Е. Исаметова, И. Н. Исаева [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). – 2018. – № 5. – С. 184–192. DOI: https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-5-0-184-192.
  • Фуртат, И. Б. Алгоритм компенсации помех измерения и возмущений / И. Б. Фуртат // Информационноуправляющие системы. – 2017. – Т. 90, № 5. – С. 21–29. DOI: https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2017.5.21.
  • Мархадаев, Б. Е. Бифуркация точности мехатронных манипуляционных систем при захватывании на ходу / Б. Е. Мархадаев, С. О. Никифоров, Е. Б. Бочектуева // Вестник Бурятского государственного университета. Математика, информатика. – 2018. – № 2. – С. 85–94. DOI: https://doi.org/10.18101/2304-5728-2018-2-85-94.
  • Синтез системы автоматической коррекции осевых смещений вращающегося ротора мехатронного модуля / И. С. Дымов, Д. А. Котин, В. Н. Аносов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2017. – Т. 60, № 6. – С. 552–559. DOI: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2017-60-6-552-559.
  • Кашаев, Р. С. Минимизация ошибок эксперимента в методе ПМР и возможности получения спектра времен релаксации / Р. С. Кашаев, А. Ю. Свинин, О. В. Козелков // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2018. – Т. 20, № 11–12. – С. 152–160. DOI: https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-152-160.
  • Математические модели для калибровки центра инструмента промышленных роботов / О. Н. Крахмалев, Д. И. Петрешин, Г. Н. Крахмалев [и др.] // Вестник Брянского государственного технического университета. – 2017. – Т. 54, № 1. – С. 44–49. DOI: https://doi.org/10.12737/24891.
  • Техническое обслуживание технологических машин на базе цифровизации / А. К. Тугенгольд, Р. Н. Волошин, А. Р. Юсупов [и др.] // Вестник Донского государственного технического университета. – 2019. – Т. 19, № 1. – С. 74–80. DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-1-74-80.
  • Теория и практика использования робототехники в образовательном процессе / Е. Е. Руслякова, О. В. Пустовойтова, Ю. П. Киселёва [и др.] // Высшее образование в России. – 2019. – Т. 28, № 6. – С. 158–167. DOI: https:// doi.org/10.31992/0869-3617-2019-28-6-158-167.
  • Еременко, Ю. И. О применении нейросетевого настройщика параметров пи-регулятора на тепловых объектах горно-металлургической отрасли в режиме отработки возмущений / Ю. И. Еременко, А. И. Глущенко, А. В. Фомин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2017. – № 12. – С. 122–133. DOI: https:// doi.org/10.25018/0236-1493-2017-12-0-122-133.
  • Елисеев, С. В. Динамическое гашение колебаний при введении дополнительных связей и внешних воздействий / С. В. Елисеев, А. С. Миронов, К. Ч. Выонг // Вестник Донского государственного технического университета. – 2019. – Т. 19, № 1. – С. 38–44. DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-1-38-44.
  • Furtat IB. Algorithm for compensation of measurement noises and disturbances. Information and Control Systems. 2017;90(5):21–29. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2017.5.21.