MXPA01010959A - Metodo y dispositivo para optimizar administracion de procedimiento y control de procedimiento en una disposicion para elaborar productos farinaceos. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo y un dispositivo para optimizar administracion de procedimiento y control de procedimiento en una disposicion para elaborar, especialmente pequenos y grandes productos farinaceos; el objetivo de la invencion es mejorar la regulacion del secador y reducir produccion defectuosa; para este proposito se provee un regulador de clima de secador que utiliza sensores en linea y tecnologias de programas y sistemas de programacion inteligentes.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA OPTIMIZAR ADMINISTRACIÓN DE PROCEDIMIENTO Y CONTROL DE PROCEDIMIENTO EN UNA DISPOSICIÓN PARA ELABORAR PRODUCTOS FARINÁCEOS MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un método para optimizar monitoreo y control de procedimiento en una planta para la elaboración de productos de pasta (farináceos), en particular pequeños y grandes productos de pasta, y equipo para implementar el método. La producción industrial de productos de pasta ya se lleva a cabo con un nivel comparativamente alto de automatización. Esto involucra por ejemplo, los procedimientos parciales de prensar los productos de pasta crudos y el secado y enfriamiento de los mismos. De esta forma, EP-A-0 129 892 B1 describe una planta y un método para el secado de grandes productos de pasta en operación continua, con calentamiento, humidificación, secado y enfriamiento controlado de los productos de pasta. Se especifica un régimen de temperatura-tiempo en un turbosistema. EP-A-0 540 699 B1 describe un método más refinado para regular la humedad del producto con el fin de evitar ruptura de los productos de pasta después del secado y durante el empaque. La temperatura y humedad de aires son controlados. En este, durante la zona de secado final y mientras que los productos de pasta todavía están calientes, se aplica nuevamente agua a su superficie y la temperatura de los productos de pasta se reduce a menos de 60°C inmediatamente después de esta adición de agua. Una solución similar que utiliza un valor de "Aw" se propone en EP-A-0 322 053 B1. Se describen prensas automatizadas para la producción de los productos de pasta crudos, por ejemplo, en EP-A-0 426 766 B1 en forma de un amasador de mezcla que comprende dos cámaras de trabajo con tornillos de amasamiento alternos y elementos de esfuerzo cortante, o en DE-44 17 357 A1. La secuencia técnica y en parte los parámetros de procedimiento, están disponibles como datos de control. Los sistemas de control de planta permiten que la secuencia sea controlada de manera adecuada para procedimientos seleccionados, con visualización de la condición de planta. Con respecto a los sensores, por ejemplo sensores de temperatura y de humedad, se conocen sondas de presión o indicadores de velocidad de rotación. Sin embargo, no es posible una optimización en línea debido a valores de materia prima variables, desgaste de máquina o desviaciones del sensor. Las áreas problemáticas conocidas se refieren a la materia prima (variaciones en calidad y humedad en la harina y pasta, etc), la condición climática ambiental, fluctuaciones de la humedad de pasta cruda y las condiciones de secado, también en combinación con la capacitación del personal operativo, propiedades de máquina no constantes y otros factores. Las mediciones en línea en la atmósfera húmeda y caliente de un secador y en diferentes productos también son muy problemáticas.

DE-44 33 593 A1 describe un método para controlar un extrusor, en el que con base en los datos experimentales o conocimiento de expertos, se establecen las especificaciones de valor nominal para regulación, cuyos ajustes dependen de la calidad del producto. Por medio de estas especificaciones de valor nominal se optimiza y estabiliza un punto de trabajo, y se ajusta un regulador integrado en el sistema de control de máquina. Este regulador puede ser un regulador de lógica confusa para control de procedimiento. Después de determinar la entrada y almacenamiento de los datos, se adaptan de manera automática ajustes para sistemas controlados específicos y se generan correcciones específicas, éstas últimas utilizando generadores de código integrados en el ambiente de regulación. Para implementar el método, se instala un sensor de viscosidad en línea entre la boquilla y la punta del aparato transportador de tornillo del extrusor. DE-197 34 711 C1 describe un regulador con separación de tiempo, elementos de control de dinámica confusa en los cuales se pueden establecer alinealidades adecuadas para una acción de regulación deseada. DE-196 18 900 A1 describe un método para controlar y regular el tratamiento térmico de material en forma de banda, en particular banda textil accionada mediante una corriente de un medio de tratamiento gaseoso. Con base en el conocimiento de una especialista en el campo, se especifica individualmente una estrategia de regulación, la cual se implementa por medio de un regulador de lógica confusa conocido como tal. En esto, se determinan ciertos parámetros de procedimientos tales como la temperatura del material en la entrada y salida del secador, las temperaturas de circulación de aire y la humedad del material en la entrada y salida y sirven como entradas para el regulador difuso. La salida del regulador difuso sirve para controlar la velocidad del rendimiento del material. Un método similar se describe en DE-44 35 808 A1. Aquí, en un procedimiento para el secado de virutas comprimidas, se determina gravimétricamente el contenido de humedad de las virutas. El contenido de humedad gravimétricamente determinado, junto con otros parámetros tales como valores de temperatura o la cantidad de virutas comprimidas, se transmiten hacia la entrada de una unidad lógica confusa. La señal de salida de la unidad confusa se utiliza como una señal de control para el procedimiento de secado de virutas considerando el contenido de humedad variable. US-A-6 619 614 describe un sistema de control de lógica confusa para una lavadora operada con monedas y secadora de lavado operada con monedas para una lavandería automática, en donde se controlan los parámetros operativos para los procedimientos de lavado y secado. El propósito de la presente invención es desarrollar métodos de optimización para el control de procedimiento de procedimientos parciales individuales en una planta para la elaboración de productos de pasta, en particular, pequeños y grandes productos de pasta o similares, que permitan control mejorado de prensa y secador y monitoreo de procedimiento con la ayuda de tecnologías de programas y sistemas de programación inteligentes. Sus objetivos particulares son conseguir ajuste de regulador más sencillo y reducir producción defectuosa. Estos objetivos se consiguen a través de las características especificadas en la reivindicación 1. Los objetivos se alcanzan gracias a las características de la reivindicación 1 , al utilizar tecnología de programas y sistemas de programación inteligentes tales como un sensor virtual (también referido como "sensor suave") para la humedad de producto final, con regulación de la cantidad medida de agua añadida en la prensa. La humedad de producto final se puede mantener dentro de límites aceptables. Hasta ahora, no ha sido posible obtener información acerca de la condición del producto en el secador, además los sensores en línea en el secador para medición de humedad de producto y/o medición de pérdida de peso permiten que se controlen las curvas de humedad de producto y clima ambiental. La invención se basa en el reconocimiento de que los procedimientos parciales individuales son ¡nterdependientes, de modo que la optimización de punto por punto da pocas esperanzas de éxito. Su base es la interacción entre las propiedades del producto y comportamiento de la máquina. Para considerar esto, se establecen modelos entre los parámetros de procedimiento (ajustes de máquina, materias primas, mezclas de receta) y las propiedades del producto (por ejemplo, contenido de humedad, color, viscosidad) por medio de tecnologías de programas y sistemas de programación estadísticos e inteligentes.

Las tecnologías de programación de sistemas de programación inteligentes (también referidas como "computación suave") incluyen tecnologías tales como sistemas expertos, redes neuronales, lógica confusa y algoritmos genéticos (algoritmos de evolución). Estos se describen por ejemplo en el artículo "Soft Computing in Automation" de P. Auer, Elektronil 34/1998. Al combinar estas tecnologías (por ejemplo neuro-confusa), se producen modelos híbridos los cuales pueden tomar en cuenta tanto el conocimiento de expertos ya existente (por ejemplo, con reglas confusas) como datos experimentales (por ejemplo, producidos mediante planeación de prueba estadística y pruebas de procedimiento y modelados en redes neuronales). Además, estos modelos son combinados con modelos analíticos convencionales (por ejemplo, con base en modelos físicos o cálculos de regresión), y también se refieren como híbridos. En particular, se dispone de nuevos métodos, los cuales permiten la generación automática de modelos (por ejemplo, generación automática de la estructura y parámetros de redes neuronales, por ejemplo por medio de algoritmos genéticos o la generación automática de reglas confusas a partir de datos de procedimiento). Esto hace una adaptación de modelo en línea más sencilla. Con la ayuda de estos modelos, se hace posible la optimización en relación a propiedades de producto, parámetros de procedimiento e incluso costos (costos de materia prima, costos de operación), permitiendo así la regulación de adaptación a base de modelo, orientada por objetivos. En particular, también los sistemas no lineales se pueden regular de manera más efectiva a través del mismo. Un objetivo adicional es proveer equipo para implementar el método. El resultado es un sistema de regulación de adaptación para la elaboración de productos de pasta, relacionado con la prensa de los productos de pasta crudos y su secado/enfriamiento, por lo que la planta se puede operar sin considerar el personal. Aunque se conocen sistemas de regulación de adaptación para procedimientos sencillos, estos no se pueden extender a procedimientos de dicha complejidad. Se pueden utilizar sensores ya presentes. Asimismo, se pueden reemplazar controles electroneumáticos conocidos para regulación de clima en los secadores por reguladores electromecánicos y autoinstructivos. Además, se consigue una transferencia más adecuada del secador/enfriador a la atmósfera ambiental tomando en cuenta el clima ambiental, de modo que las tensiones en el producto y por lo tanto la distorsión y ruptura de los productos de pasta se minimiza. Por medio de un procedimiento de sistema de regulación en línea, las alteraciones se compensan automáticamente a través de una medición en línea reproducible, directa o virtual de la humedad del producto. A través de la medición del clima ambiental y adaptación del clima del secador en las zonas individuales, el producto final se puede estabilizar y en particular, se reduce la frecuencia de ruptura del producto final en el camino hacia el granero. El sistema de regulación en línea permite que los criterios de calidad finales del producto se mantengan en valores constantes sobre períodos prolongados, durante producción e incluso cuando ocurren las alteraciones de procedimiento. En particular, las magnitudes de control relacionadas con el producto (por ejemplo, humedad de producto) son reguladas. Cada magnitud de control debe ser mensurable y se deben reducir las magnitudes de error. Para estabilización de producto final, se debe considerar el clima ambiental en el control en línea del clima de las zonas de secado individuales y si es necesario, también en la ventilación del producto. Las prensas de productos de pasta también se pueden utilizar como sensores virtuales para propiedades de producto, tales como humedad de pasta y consistencia de pasta. Un asistente de receta automáticamente provee una primer especificación de los valores de receta requeridos para las propiedades específicas del producto deseadas. Para esto, se generan valores de receta iniciales a partir de las especificaciones del producto. Con base en los datos aprendidos, conocimiento del experto y las circunstancias físicas, se presenta un procedimiento de formación de modelos y se calculan valores de recetas a partir de las especificaciones. Cuando el producto cambia, se hace una comparación para ver si los valores de receta para las nuevas especificaciones de producto son suficientemente similares. La optimización posterior de recetas se realiza a través de un ajuste detallado de las primeras especificaciones de receta y se realiza un diagnóstico para reconocer y distinguir errores de aspereza, el operador recibiendo indicaciones acerca de cuáles errores debe controlar y eliminar. En la etapa de optimización de receta, se optimizan los valores iniciales cuando la receta se utiliza por primera vez y se modelan relaciones entre desviaciones desde valores objetivos y variaciones de magnitud de ajuste. El operador puede ajustar los criterios objetivo a un valor deseado y se pueden ajustar automáticamente nuevas magnitudes de ajuste. También son posibles las adaptaciones manuales. A continuación, se describe con más detalle una modalidad de la invención con referencia a un dibujo, el cual muestra: La figura 1 es la secuencia esquemática en un dispositivo de prensa para productos de pasta, y la figura 2 es la secuencia esquemática en un secador/enfriador. A partir de una unidad de medición 1 en la cual se miden y mezclan el avenate y/o agua y aditivos, las materias primas pasan a un amasador de mezcla, por ejemplo uno del tipo descrito en EP-A-0426 766 B1 , en donde las materias primas se mezclan y amasan de manera intensiva para formar una pasta cruda.

Al final del procedimiento de mezcla y amasado, la pasta cruda pasa a una prensa de tornillos 3 del amasador de mezcla 2, a través del cual se elabora el producto de pasta cruda. En el caso de grandes productos, esto es seguido de un difusor 4. Posteriormente, el producto de pasta cruda húmedo con un contenido de humedad de alrededor de 30% pasa a un secador vibratorio 5 y luego al presecador 6 y al secador final 7 y enfriador 8, en el cual se realiza un procedimiento de secado de acuerdo con EP-A-129892 y/o EP-A-540699. El producto de pasta deja el enfriador con una humedad de producto normalmente de 11-13%, preferiblemente 12.5%. El producto de pasta seco es entonces cortado y empaquetado en la manera habitual. En las secciones individuales del secador 5, 6, 7 y el enfriador 8, se determinan la humedad de producto y pérdida de peso del producto de pasta de manera continua mediante sensores en línea 9. También es posible colocar dicho sensor en línea 9 en la prensa de tornillo 3 o en el difusor 4. En virtud de la regulación del clima resultante, se puede mantener la humedad del producto muy cercana al 12.5% óptimo y de esta forma finalmente, se puede reducir la producción defectuosa de manera considerable mientras se mantiene una calidad constante del producto de pasta.

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para optimizar el control y monitoreo de procedimientos para la elaboración de productos de pasta, en particular para la elaboración de grandes o pequeños productos de pasta, en el cual las materias primas son amasadas de manera intensiva en un mezclador/amasador y el producto de pasta crudo que resulta de una prensa de tornillo (3) en forma de filamentos de pasta húmeda y plástica se pasa a través de zonas aclimatadas de un secador calentado de manera diferente y/o con diferentes humedades hasta el secado final, y luego se enfría y estabiliza en forma con un contenido de humedad final inferior a 14%, caracterizado porque ocurre la regulación automática, de auto-control y de regulación de calidad de producto por medio de tecnologías de programas y sistemas de programación inteligentes y sensores en línea, desplazando el sistema de control tradicional y controles de líneas durante el procedimiento de producción de productos de pasta, de modo que el control y monitoreo de procedimiento se extiende a los procedimientos parciales (etapas de procedimientos) y de modo que se configuran modelos mediante tecnología de programas y sistemas de programaciones estadísticos e inteligentes entre los parámetros de procedimiento y las propiedades del producto.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque una medición de humedad de producto y/o medición de pérdida de peso de los productos de pasta ocurre "en línea" durante el procesamiento, en particular durante el secado.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque se regula una curva de clima en el secador.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque se regula una curva preestablecida de humedad de producto óptima o curva de secado.

5.- El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque se utilizan redes neuronales para la formación de modelos, optimización y regulación.

6.- El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque se utiliza un sistema de lógica confusa y un sistema experto para la formación de modelos, optimización y regulación.

7.- El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque se utilizan modelos analíticos para la formación de modelos, optimización y regulación.

8.- El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque se utilizan modelos híbridos para la formación de modelos, optimización y regulación.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque para los modelos híbridos, se utilizan combinaciones de las tecnologías como las que se reclaman en las reivindicaciones 5 y 6.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque para los modelos híbridos se utilizan combinaciones de las tecnologías como las que se reclaman en las reivindicaciones 5, 6 y 7.

11.- El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado además porque se utilizan algoritmos genéticos u otros algoritmos de optimización para la formación de modelos, optimización y regulación.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque se utilizan sensores virtuales en lugar de sensores en línea. «

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque se utiliza una prensa de producto de pasta como un sensor virtual para propiedades de producto tales como humedad de pasta y consistencia de pasta.

14.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13, caracterizado además porque se da una primera especificación de los valores de receta requeridos para propiedades de producto específicas.

15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13, caracterizado además porque cuando se desarrollan nuevos productos se da una primera especificación de los valores de receta requeridos para propiedades de producto específicas.

16.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 14, caracterizado además porque se optimizan valores iniciales cuando inicia el procesamiento y se moldean relaciones entre desviaciones desde magnitudes objetivo y alteraciones de magnitud de ajuste.

17.- Un equipo para optimizar el control y monitoreo de procedimientos, en particular para la elaboración de grandes o pequeños productos de pasta, al implementar un método como el que se reclama en la reivindicación 1, de modo que el equipo comprende una unidad de medición (1), un amasador de mezcla (2), una prensa de tornillo (3) y un secador/enfriador (5, 6, 7, 8), caracterizado porque sensores en línea (9) para determinar la pérdida de peso y humedad de los productos farináceos, están dispuestos en la prensa de tornillo (3) y en el secador (5, 6, 7) y en el enfriador (8), y se provee un difusor (4) con por lo menos un sensor en línea (9).

18.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque los sensores en línea están conectados a un Sistema d© control de planta.