Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Автоматизована система OptiMix-360 для безперервного замішування тіста: технічні рішення та ефективність

Ігор Коваленко
Завантажити статтю
Анотація

Підвищення ефективності та стабільності промислового виробництва тіста можливе завдяки впровадженню інноваційних технологій, які оптимізують якість і знижують витрати. Метою цього дослідження було оцінити ефективність системи OptiMix-360 для промислового виробництва тіста через інтеграцію таких технологій, як гравіметричне дозування, преміксери та тістоміси, визначити її вплив на покращення продуктивності та якості кінцевого продукту. Методологія дослідження базувалася на експериментальному підході, який передбачав оцінку ефективності системи OptiMix-360 у порівнянні з традиційними методами шляхом вимірювання параметрів якості продукції та продуктивності процесів за різних умов експлуатації. Здійснено аналіз ефективності обладнання GraviFlow Master, TORNADO-2 та ProMix D-Helix на основі показників продуктивності, енергоспоживання, точності дозування, якості кінцевого продукту при впровадженні цих технологій у виробничий процес. Впровадження системи OptiMix-360 дозволило досягти суттєвого підвищення продуктивності до 1500 кг/год, зменшення енергоспоживання на 30%, а також стабільної якості кожної партії тіста. Гравіметрична система дозування забезпечила точність <0,1%, що поліпшило стабільність складу, тоді як преміксер TORNADO-2 покращив процес зволоження борошна і утворення клейковини, що позитивно позначилося на текстурі та міцності готового продукту. Процес виробництва був стабілізований, вдалося мінімізувати коливання в якості продукції завдяки автоматизації та адаптивним налаштуванням. Отримані результати підтвердили ефективність впровадження системи OptiMix-360 у виробничу практику. Технологія забезпечила не тільки покращення якості тіста, але й зменшення витрат на енергоспоживання та підвищення продуктивності. Використання системи OptiMix-360 у харчовій промисловості, має високий потенціал для покращення ефективності виробництва, зменшення витрат на енергію та забезпечення стабільної якості продукції

Ключові слова

харчова промисловість, реологія; клейковина, глютен, хлібопекарська галузь

ЦИТУВАТИ
Kovalenko, I. (2025). Automated OptiMix-360 system for continuous dough mixing: Technical solutions and efficiency. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 21(1),44-58. https://doi.org/10.31548/dopovidi/1.2025.44
Використані джерела

[1] Aghili, F. (2021). Energy efficient control of electric motors. Retrieved from https://arxiv.org/pdf/2109.11113

[2] Campbell, G.M., & Martin, P.J. (2020). Bread aeration and dough rheology: An introduction. In S.P. Cauvain (Ed.), Breadmaking (3rd ed.) (pp. 325-371). London: Woodhead Publishing. doi: 10.1016/B978-0-08-102519-2.00011-6.

[3] Cappelli, A., Bettaccini, L., & Cini, E. (2020). The kneading process: A systematic review of the effects on dough rheology and resulting bread characteristics, including improvement strategies. Trends in Food Science & Technology, 104, 91-101. doi: 10.1016/j.tifs.2020.08.008.

[4] Carpanzano, E., & Knüttel, D. (2022). Advances in artificial intelligence methods applications in industrial control systems: Towards cognitive self-optimizing manufacturing systems. Applied Sciences, 12(21), 10962. doi: 10.3390/app122110962.

[5] Dhal, S., Anis, A., Shaikh, H.M., Alhamidi, A., & Pal, K. (2023). Effect of mixing time on properties of whole wheat flour-based cookie doughs and cookies. Foods, 12(5), article number 941. doi: 10.3390/foods12050941.

[6] ISO 22000:2018. (2018). Food safety management systems — requirements for any organization in the food chain. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/65464.html.

[7] ISO 45001:2018. (2018). Occupational health and safety management systems – requirements with guidance for use. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/63787.html.

[8] ISO 9001:2015. (2015). Quality management systems – requirements. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/62085.html.

[9] Jerome, R.E., Singh, S.K., & Dwivedi, M. (2019). Process analytical technology for bakery industry: A review. Journal of Food Process Engineering, 42(5), article number e13143. doi: 10.1111/jfpe.13143.

[10] Juneja, P.K., Sunori, S.K., Sharma, A., Sharma, A., Pathak, H., Joshi, V., & Bhasin, P. (2021). A review on control system applications in industrial processes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1022, article number 012010. doi: 10.1088/1757-899X/1022/1/012010.

[11] Kansou, K., Chiron, H., Della Valle, G., Ndiaye, A., & Roussel, P. (2014). Predicting the quality of wheat flour dough at mixing using an expert system. Food Research International, 64, 772-782. doi: 10.1016/j.foodres.2014.08.007.

[12] Kansou, K., Chiron, H., Valle, G.D., Ndiaye, A., Roussel, P., & Shehzad, A. (2013). Modelling wheat flour dough proofing behaviour: Effects of mixing conditions on porosity and stability. Food and Bioprocess Technology, 6, 2150-2164. doi: 10.1007/s11947-012-0854-1.

[13] Kaur, H.J., Shiv, T., Chopra, R., Dutta, R., Kaur, D.P., Malhotra, P. (2024). Smart bakery: Technology and automation. In A. Verma, P. Verma, K.K. Pattanaik, S.K. Dhurandher & I. Woungang (Eds.), Advanced network technologies and intelligent computing (pp. 225-239). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-64076-6_15.

[14] Ktenioudaki, A., Butler, F., & Gallagher, E. (2010). The effect of different mixing processes on dough extensional rheology and baked attributes. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(12), 2098-2104. doi: 10.1002/jsfa.4057.

[15] Lee, J., Kim, Y., & Kim, S. (2023). The study of an adaptive bread maker using machine learning. Foods, 12(22), article number 4160. doi: 10.3390/foods12224160.

[16] Morales, R., Fernández-Caballero, A., Somolinos, J.A., & Sira-Ramírez, H. (2022). Integration of sensors in control and automation systems 2020. Journal of Sensors, 2022, article number 9765679. doi: 10.1155/2022/9765679.

[17] Muchová, Z., & Žitný, B. (2010). New approach to the study of dough mixing processes. Czech Journal of Food Sciences, 28(2), 94-107.

[18] Obadi, M., Zhang, J., He, Z., Zhu, S., Wu, Q., Qi, Y., & Xu, B. (2022). A review of recent advances and techniques in the noodle mixing process. LWT, 154, article number 112680. doi: 10.1016/j.lwt.2021.112680.

[19] Parenti, A., Guerrini, L., Granchi, L., Venturi, M., Benedettelli, S., & Nistri, F. (2013). Control of mixing step in the bread production with weak wheat flour and sourdough. Journal of Agricultural Engineering, 44(2), 327-330. doi: 10.4081/jae.2013.307.

[20] Peighambardoust, S.H., Van der Goot, A.J., Boom, R.M., & Hamer, R.J. (2006). Mixing behaviour of a zero-developed dough compared to a flour-water mixture. Journal of Cereal Science, 44(1), 12-20. doi: 10.1016/j.jcs.2005.12.011.

[21] Petrova, O.I., & Shevchuk, N.P. (2020). Technology of bread, pasta, confectionery and food concentrates. Mykolaiv: Mykolaiv National Agrarian University.

[22] Piddubnyi, V., Sabadosh, A., Mushtruk, M., Chahaida, A., Fedorov, V., Kravcheniuk, K., Krasnozhon, S., & Radchenko, I. (2024). Innovative thermodynamic modeling for enhanced yeast dough mixing: Energy perspectives and applications. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 18, 251-267. doi: 10.5219/1951.

[23] Rosell, C.M., & Collar, C. (2009). Effect of temperature and consistency on wheat dough performance. International Journal of Food Science & Technology, 44(3), 493-502. doi: 10.1111/j.1365-2621.2008.01758.x.

[24] Sanitska, M. (2023). Technology of production of flour confectionery products in the conditions of LLC “Ternovsky Bread Factory” city Mykolaiv. Mykolaiv: Mykolaiv National Agrarian University.

[25] Sattarov, K., Jankurazov, A., & Khazratkulov, J. (2024). Use of food additives in bakery products. Scientific Horizons, 27(11), 118-128. doi: 10.48077/scihor11.2024.118.

[26] Singh, A. (2021). Evolution of bakery and confectionary technology. In G.K. Sharma, A. Dutt Semwal & D.K. Yadav (Eds.), Advances in cereals processing technologies (pp. 25-48). London: CRC Press. doi: 10.1201/9781003261124.

[27] Solianyk, A.A. (2021). Automation of biscuit production with a capacity of 500 units/hour. Sumy: Sumy State University.

[28] Tietze, S., Jekle, M., & Becker, T. (2019). Advances in the development of wheat dough and bread by means of shearing. Journal of Food Engineering, 247, 136-143. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2018.12.001.

[29] Van der Mijnsbrugge, A., Auger, F., Frederix, S., & Morel, M.H. (2016). Image analysis of dough development: Impact of mixing parameters and wheat cultivar on the gluten phase distribution. Journal of Food Engineering, 171, 102-110. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2015.10.006.

[30] Watson, N.J., Bowler, A.L., Rady, A., Fisher, O.J., Simeone, A., Escrig, J., Woolley, E., & Adedeji, A.A. (2021). Intelligent sensors for sustainable food and drink manufacturing. Front. Sustain. Frontiers in Sustainable Food Systems, 5, article number 642786. doi: 10.3389/fsufs.2021.642786.

[31] Wooding, A.R., Kavale, S., MacRitchie, F., & Stoddard, F.L. (1999). Link between mixing requirements and dough strength. Cereal Chemistry, 76(5), 800-806. doi: 10.1094/CCHEM.1999.76.5.800.

[32] Yang, Y.-L., Guan, E.-Q., Zhang, L.-L., Pang, J.-Y., Li, M.-M., & Bian, K. (2021). Effects of vacuum degree, mixing speed, and water amount on the moisture distribution and rheological properties of wheat flour dough. Journal of Food Science, 86(6), 2421-2433. doi: 10.1111/1750-3841.15752.