XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение. Как показывает статистика, проблема контрафактной продукции давно уже стала мировой, а в России созданию Национальной системы защиты потребителей от некачественной продукции было посвящено заседание Госсовета, под председательством Президента РФ [1].

При фальсификации товара обычно подвергается подделке подлинность одной или нескольких его характеристик. Поэтому различают следующие виды фальсификации продовольственных товаров: ассортиментная (видовая), качественная, количественная, стоимостная, информационная и комплексная [2].

При ассортиментной фальсификации, например при подделке минеральной воды, осуществляется замена одного наименования другим, с сохранением сходства одного или нескольких признаков.

При стоимостной фальсификации подделка происходит при подготовке её к продаже или при отпуске потребителю, например, продажа минеральной воды первой категории по цене высшей.

Большое значение для сохранения качества воды имеет упаковка. Рост потребления минеральных напитков и усилившаяся конкуренция на этом рынке способствовали развитию и модернизации большинства современных заводов.

В первую очередь, модернизация коснулась такого важного элемента, как линии розлива. В настоящее время руководители многих предприятий, по производству минеральных вод осознали, что модернизация этого оборудования не только увеличит объем и повысит рентабельность производства,нои обеспечит внедрениеновыхупаковокиэтикеток,которые влияют на реализацию. Доказано, что продукция, имеющая замысловатую форму упаковки и яркую этикетку, будет пользоваться значительно большей популярностью [3].

Цель исследования. Очень важным является совершенствование методов и средств контроля качества и безопасности выпускаемых фасованных напитков. В связи с этим целью данного исследования, помимо анализа существующих линий розлива жидкой продукции, стал системный синтез модели стационарного автоматизированного комплекса контроля (САКК), позволяющего осуществить сплошной экспресс-контроль качества фасованной минеральной воды у производителя, путем применения крышек-датчиков при её розливе и упаковке. А для обеспечения сплошного экспресс-контроля качества фасованной минеральной воды в магазинах и других точках реализации, предложено использовать переносной автоматизированный комплекс экспресс-контроля (ПАКЭК), без вскрытия тары, чтобы на 100% защитить потребителя от некачественных и контрафактных напитков [4].

Результаты исследования. В настоящее время розливом занимаются не только крупные организации, но и малые фирмы, включая индивидуальных предпринимателей. Под оборудование для розлива необходима и соответственная площадь помещений, аренду которой может позволить не каждое предприятие, поэтому здесь большую роль играют габариты конструкций.

Автоматизация системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) приводит к повышению уровня контроля за качеством входного сырья и изготавливаемой продукции, снижает производственные затраты, исключает нарушения в технологическом цикле производства и позволяет управлять биотехнологическими процессами.

Машина для розлива (рис. 1) напитков объединяет в себе промывку, розлив и укупорку. Оснащена множеством устройств защиты и сигнализации, таких как заминка бутылки, отсутствующая бутылка, отсутствующая крышка и перегрузка для обеспечения качества продукции. Обладает преимуществами высокой надежности, эффективности и простоты в эксплуатации, а качество продукции находится на передовом месте в отрасли, что является лучшим выбором для заводов по производству напитков [Автоматическая линия для розлива воды. Производители разливочных и упаковочных машин [5].

Рисунок 1 – Машина для розлива CGF (промывая заполнение 3 в 1 тип)

Э та машина для питьевой воды в бутылках с высокой емкостью для водяного производства в бутылках в основном применяется для розлива питьевой воды/минеральной воды. Он сочетает в себе станции для промывки бутылки (рис. 2а), розлива (рис. 2б) и укупорку (рис. 2в) в одном комплексе. Полная процедура автоматическая. Он подходит для розлива в ПЭТ-бутылки питьевой воды, минеральной воды, чистой воды и других видов продукции [5].

а) б) в)

Рисунок 2 – Станция промывки (а), станция розлива (б), станция укупорки (в)

Существующие методы анализа и экспертизы фасованных минеральных вод имеют существенные недостатки, основной из которых – отсутствие сплошного контроля содержимого каждой бутылки, а также необходимость изъятия товара из партии и отбор проб, включая трудоемкость анализа (соблюдение особых условий, применение специального оборудования и реагентов, и т.д.). Для обнаружения контрафактной продукции предложено разработать модель автоматизированной системы сплошного экспресс-контроля фасованных газированных напитков, которая, например, должна состоять из крышек-датчиков на тару и автоматизированных комплексов экспресс-контроля без вскрытия тары.

Данная система должна удовлетворять следующим требованиям:

- время, затрачиваемое на анализ образца, должно быть значительно меньше времени стандартных методов;

- точность диагностирования минеральной продукции на предмет подделки не должна уступать стандартным методам;

- диагностирование образца должно происходить без вскрытия тары;

- возможность проведения сплошного контроля каждой единицы продукции.

В настоящее время для экспресс-контроля содержимого в различных сосудах, без вскрытия тары, применяются портативные приборы LQtest 2.8 и LQtest 3.0 (рис. 3а, 3б) [6,7].

а) б)

Рисунок 3 - LQtest 2.8 (а) и LQtest 3.0 (б)

Прибор для обнаружения опасных жидкостей в закрытый сосудах, предназначенный для проверки содержимого различных сосудов, таких как пластиковые и стеклянные бутылки, картонные пакеты и другие неметаллические емкости (устройство позволяет, не нарушая герметичность сосуда, отличать такие вещества как бензин, зажигательные смеси, нитроглицерин, нитрометан, различные спирты, эфиры и другие опасные жидкости от воды и т.п.) (рис. 3а).

Рисунок 4 –Расположение прибора к жидкости в сосуде

В обоих устройствах используется метод квазистатической электрополевой томографии (рис. 4), позволяющий оценивать пространственное распределение электрических свойств и характеристик жидкостей независимо от размеров тары, толщины её стенок или наличия воздушных зазоров между прибором и сосудом. В частности, электрические свойства жидкости (диэлектрическая проницаемость и проводимость – табл. 1), что позволяет однозначно оценить ее опасность. А отличаются они, кроме конструкции тем, что в LQtest 3.0 встроен модель Wi-Fi, что позволяет собирать информацию о проведенной диагностики объектов в реальном масштабе времени [6].

Недостатком существующих конструкций LQtest является невысокая точность определения диэлектрической проницаемости и электропроводности, что может быть устранено уточнением уравнений аппроксимации результатов измерений (рис. 5б) по результатам компаративного анализа образцов.

а) б)

Рисунок 5 – «полевая» структура и блок схема LQtest (а) и графики потенциалов на датчиках

Таблица 1 - Измеряемые характеристики

Жидкость	Диэлектрическая проницаемость	Электропроводность, см./м.
Вода, безалкогольные напитки	81	0,01 – 1
Этанол	25	10-5
Ацетон	21	10-5
Нитроглицерин	19
Эфир	4,3
Бензин, дизельное топливо	2	10-5

Экспресс-контроль спиртных напитков, пива, молока и других жидких продуктов, правда с отбором проб, можно осуществлять с помощью ультразвуковых приборов «УЛИКОР», в частности, Клевер-2 и Колос-2 [8,9].

Анализаторы «УЛИКОР» выполнены в переносном варианте, хорошо защищены от внешних воздействий и может эксплуатироваться в заводских, лабораторных и полевых условиях при отсутствии стационарных источников питания. Принцип действия ультразвукового анализатора основан на том, что через пробу пропускают ультразвуковые колебания и регистрируют характеристики ультразвука в зависимости от концентраций веществ в жидкости и температуры пробы, после чего из семейства предварительно установленных калибровочных зависимостей происходит выбор ближайшей зависимости скорости распространения ультразвука от температуры (рис. 6) [9].

а) КОЛОС-2 б) КЛЕВЕР-2

Рисунок 6 – Внешний вид приборов УЛИКОР

Принцип действия ультразвукового анализатора основан на том, что через пробу пропускают ультразвуковые колебания и регистрируют характеристики ультразвука в зависимости от концентраций веществ в жидкости и температуры пробы, после чего из семейства предварительно установленных калибровочных зависимостей происходит выбор наиближайшей зависимости скорости распространения ультразвука от температуры и расчет этой скорости по формуле [9]:

V_i= k_i∙T_изм + q_i (1)

где V_i - скорость распространения ультразвука для каждой зависимости; T_изм – измеренная температура исследуемой жидкости; k_iиq_i – постоянные коэффициенты для каждой жидкости из всего класса, и определением абсолютных отклонений по формуле:

ΔV_i= ǀV_изм-V_iǀ, (2)

где ΔV_i – абсолютное отклонение скорости распространения ультразвука для каждой зависимости; V_изм – измеренная скорость распространения ультразвука

Далее, два наименьших отклонения ΔV_i и ΔV_i+1 определят близлежащие зависимости V₁(Т) и V₂(Т) из семейства предварительно установленных зависимостей, а пересчет скорости распространения ультразвука в плотность жидкости производят по теоретически установленной зависимости [9]:

ρ = [a₁∙ΔV₂/(ΔV₁+ ΔV₂)+a₂∙ΔV₁/(ΔV₁+ ΔV₂)]∙V_изм+[b₁∙ΔV₂/(ΔV₁+ ΔV₂)+b₂∙ΔV₂/(ΔV₁+ ΔV₂)], (3)

где a₁, a₂, b₁, b₂ – постоянные коэффициенты перерасчета для двух близлежайщих зависимостей V₁(Т) и V₂(Т); ΔV₁ и ΔV₂ – абсолютные значения отклонений скоростей, рассчитанных по предварительно установленным зависимостям V₁(Т) и V₂(Т).

С точки зрения системы сплошного контроля, можно пробоприёмник «УЛИКОРА» модернизировать для работы в режиме дистанционного зондирования, т.е. без вскрытия и тары и отбора проб.

Для оптимизации процесса контроля продукции и осуществления сплошного экспресс-контроля предложена адаптация метода весовой импедансной электрометрии (ВИЭМ), а также модели стационарного и переносного автоматизированных комплексов, для применения на производственных предприятиях, в торговых фирмах и в органах надзора [10].

Соотношения проводимости в жидкостях описываются законами Ома (Z, G, R, I) и определяются анализаторами импеданса и измерителями иммитанса. При этом, кроме определения плотностей, динамических и кинематических вязкостей и характеристических частот образцов и эталонов, может быть использовано основное уравнение характеристического импеданса [11]:

Z_i = √(R_i+iωL_i)/(G_i+iωC_i), (4)

Решив уравнение импеданса, можно получить дополнительные параметры для идентификации образца, в частности, для определения магнитной проницаемости напитка по формуле [11]:

μ = Z²·2l/S·G·(1+i)²·μ₀·ω, (5)

где μ₀ – магнитная постоянная; S – площадь поверхности электрода, м²; l – расстояние между измерительными электродами, а остальные обозначения такие же.

Циклическое измерение и вычисление, указанных выше параметров, дает возможность вычисления следующих критериев подобия, которые могут в дальнейшем характеризовать изменение параметров качества жидкого фасованного продукта при хранении [11]:

Ho₁=ωt; (электродинамического), (17)

Ho₂=μ ;(электромагнитного), (18)

Ho₃=ε ;(диэлектрического), (19)

Ho₄= ;(электроиндуктивного), (20)

где t – время, с; L – измеренное значение индуктивности, Гн.

Таким образом, в результате исследований определены основные направления модернизации методов и средств, которые необходимо осуществить, что бы синтезировать синергетическую систему сплошного контроля качества фасованных минеральных вод, для создания Национальной системы защиты потребителей от некачественных и контрафактных жидких фасованных продуктов.

Заключение.Представленанализактуальныхсистемрозливаалкогольнойпродукции, вследствие чего сделан вывод, что стандартные методы и средства не могут обеспечить должный уровень контроля алкогольных фасованных продуктов. Предложена модель системы сплошного выходного контроля для производственных предприятий, основанная на инновационных нанотехнологиях идентификации (методе ВИЭМ и LQtest), позволяющая с большой скоростью проверять качество фасованной алкогольной продукции, без вскрытия тары.

Предложены направления модернизации существующих средств экспресс-контроля, которые дадут возможность реализовать синергетическую систему сплошного контроля качества фасованных жидких продуктов.

 

Списоклитературы

 

1. Заседание президиума Госсовета по вопросу развития национальной системы защиты прав потребителей. [Электронный ресурс]. URL: http://www.kremlin.ru/events/president/news/54328 (дата обращения: 12.12.2023).

2. Фальсификация товаров: виды и методы. [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/preview/2482078/page:48/ (дата обращения: 12.12.2023).

3. Модернизация линии розлива – Повышение эффективности использования основных средства. [Электронный ресурс]. URL: https://studbooks.net/1727448/ekonomika/modernizatsiya_linii_rozliva?ysclid=lq2n5hl6js918553836 (дата обращения: 12.12.2023).

4. Илихменов А.В., Бадалов Г.В., Белозеров В.В. Модель автоматизированной системы идентификации алкогольных напитков [Электронный ресурс]. URL: https://scienceforum.ru/2023/article/2018033316?ysclid=lq2n9p8tma923216988 (дата обращения: 12.12.2023).

5. Автоматическая линия для розлива воды 0-2 л в ПЭТ-бутылки производственная линия минеральной чистой воды [Электронный ресурс]. URL: https://navanmachine.ru/catalog/detail/136?etext=2202.fJBjRJx6ubLIi-qEqenQ_R2yUGI-EfSA7pNEKMzFHLM1LSdAX2N5bbaELgRpJEoguPOwmzfSlsyY3eg7y9cRa3BvamNpaGR6d2dtZWRnaG0.340caf08c22fa840aaa030dffaed93d05885d786&yclid=3020494451352869464. (дата обращения: 12.12.2023).

6. LQTEST 2.8 Портативный прибор безопасности [Электронный ресурс]. URL: https://www.avklab.ru/docs/lqtest-28-rukovodstvo.pdf (дата обращения: 12.12.2023).

7. LQTEST 3.0 Прибор для обнаружения пожароопасных и взрывоопасных жидкостей в закрытых емкостях [Электронный ресурс]. URL: https://www.avklab.ru/docs/lqtest-30-rukovodstvo.pdf (дата обращения: 12.12.2023).

8. Анализатор жидкости ультразвуковой «УЛИКОР». Руководство пользователя [Электронный ресурс]. URL: https://biomer.ru/data/upload/production/ulikor-klever-2m/ru_klever-2m.pdf (дата обращения: 12.12.2023).

9. Ультразвуковой способ определения плотности жидкости / А. И. Черпасов, Н. В. Шаверин // Патент на изобретение RU 2221234, опубл. 10.01.2004 Бюл. №1. (дата обращения: 12.12.2023).

10. ОРЕЛПИЩЕМАШ: Триблок ополаскивание - розлив - укупор - URL: http://orelpm.ru/tribloki__opolaskivanie (дата обращения: 12.12.2023).

11. Способ экспресс-анализа жидких фасованных продуктов и установка для его осуществления / В.В. Белозеров, А.Д. Лукьянов, П.С. Обухов, Д.В. Абросимов, А.Ю. Любавский, Вл. В. Белозеров //Патент на изобретение RU 2696810, опубл. 06.08.2019, Бюл. № 22. (дата обращения: 12.12.2023).

Код для цитирования: Скопировать