The choice of the objective function when optimizing parameters of fish drying | О выборе целевой функции при оптимизации параметров процесса сушки рыбы

Английский. Most often drying process duration is chosen as objective function of its optimization. It is offered to form objective function as energy efficiency indicator. On the example of 3 fish species drying duration dependence on temperature (t) and air moisture content (d) was found. Fish was salted by mixed salting, soaked off, initial humidity was measured. Then it was hanged on bars in installation and dried at constant air feed rate of 2.2 m/s. Temperature (20, 25 or 30 deg C), air humidity were kept the same during experiment. Measurements of medium humidity of fish in the course of drying were done every 8 h. Approximation dependences for 3 fish species were obtained by method of the least squares in a form of second-order polynomial. Dependency analysis showed minimum one of drying duration function on air moisture content. Since sample size from experiment results is small and error can be significant, approximating polynomial order is reduced presenting needed function as linear one. Dependence Y(t,d) corresponds to physical meaning of process: drying duration decreases monotonically with temperature increase, increases with moisture content growth. The dependence W(t,d) of the energy consumption of the drying installation per time unit on process parameters were considered for estimating energy consumption for drying fish. The dependence is connected with the empirical coefficients determined by the installation design. Evaluation of energy consumption during drying is determined by the target function of the optimization process E(t,d) = Y(t,d)*W(t,d). In the given example for drying of the saber fish the greatest energy consumption per production unit was found when the moisture content of air is minimal and the temperature is 22-24 deg C. Reduction of energy consumption takes place when increasing moisture content of air and temperature, as well as with decrease of the latter; the duration of fish drying then increases.

Русский. Известно, что наиболее часто целевой функцией оптимизации процесса сушки продуктов питания выбирают его продолжительность. Предлагается формировать целевую функцию как показатель энергосбережения. На примере 3 видов рыбы определена зависимость продолжительности сушки от температуры (t) и влагосодержания воздуха (d). Рыбу солили смешанным посолом, отмачивали, измеряли начальную влажность. Затем ее развешивали на прутках в установке и начинали сушку при постоянной скорости подачи воздуха 2,2 м/с. Температура (20, 25 или 30 град. С), влажность воздуха поддерживались постоянными в течение эксперимента. Замеры промежуточной влажности рыбы в процессе сушки проводили каждые 8 ч. Аппроксимационные зависимости для трех видов рыбы получены методом наименьших квадратов в виде многочлена 2-го порядка. Анализ зависимостей показал наличие минимума функции продолжительности сушки от влагосодержания воздуха. Т. к. объем выборки по результатам эксперимента невелик, а погрешность может быть существенной, понижаем порядок аппроксимирующего многочлена, представив искомую функцию в виде линейной. Зависимость Y(t,d) соответствует физическому смыслу процесса: с ростом температуры продолжительность сушки монотонно убывает, а с ростом влагосодержания – возрастает. Для оценки энергозатрат при сушке рыбы рассматривали зависимость потребления энергии сушильной установкой в единицу времени W от параметров процесса, т.е. W(t,d). Предложенная зависимость связана с эмпирическими коэффициентами, обусловленными конструкцией установки. Оценка энергозатрат за время сушки определяется целевой функцией оптимизации процесса Е(t,d) = Y(t,d)*W(t,d). В приведенном примере для сушки чехони наибольшее энергопотребление на единицу продукции наблюдали при минимальном влагосодержании воздуха и t 22-24 град. C. Снижение энергозатрат происходит при увеличении влажности воздуха, росте температуры, а также и ее уменьшении; при этом в последнем случае увеличивается продолжительность процесса сушки рыбы.