Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы опыт, проблематика, системный подход. Монография.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов
для первичной обработки рыбы:
опыт, проблематика, системный подход
Калининград
Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ»
2015
УДК 664.951.022
Рецензенты:
Эрлихман В. Н., д-р техн. наук, профессор кафедры «Пищевые и холодильные
машины» ФГБОУ ВПО «КГТУ»;
Антипов С. Т., д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Машины и аппараты пищевых производств» ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий.
Агеев, О. В. Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы: опыт, проблематика, системный подход: моногр./ О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов. – Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2015. – 261 с.
ISBN 978-5-94826-432-5
Монография посвящена проблеме разработки современного оборудования для первичной обработки рыбы в виде мехатронного комплекса, построенного по мо­дульному принципу и обладающего структурной гибкостью. Рассмотрено сырьевое обеспечение технологических процессов первичной обработки рыбы. Проведен ана­лиз существующих отечественных и зарубежных машин для первичной обработки рыбы, обобщены их основные недостатки. Оценена перспективность отечественного оборудования с точки зрения использования апробированных конструкций в будущих разработках. Исследуются принципы повышения эффективности технологического оборудования для первичной обработки рыбы. Особое внимание уделено необходи­мости стандартизации и унификации узлов и механизмов. Изложены научные прин­ципы построения мехатронного комплекса на основе методов и средств мехатроники и оптоэлектроники. Для решения сложной межотраслевой и междисциплинарной проблемы создания мехатронного комплекса в работе сформулированы основные научные задачи.
Монография предназначена для научных работников и инженеров­конструкторов проектных организаций рыбной отрасли, а также для преподавателей, студентов и аспирантов технических вузов.
Ил. 1, список литературы – 515 наименований. Печатается по решению Ученого совета ФГБОУ ВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УДК 664.951.022
ISBN 978-5-94826-432-5
© Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Калининградский государственный
технический университет", 2015.
2

ВВЕДЕНИЕ

Современный рыбохозяйственный комплекс России – это сложившаяся в XX веке чрезвычайно сложная система со своими законами развития, а совре-
менное рыбоперерабатывающее машиностроение имеет существенное значение в масштабе рыбного хозяйства страны.
Структурная перестройка рыбной отрасли во многом замедлила развитие рыбоперерабатывающего оборудования, вследствие чего существующая техни­ка не всегда удовлетворяет требованиям современных производств. Это обу­словлено тем, что машинная обработка рыбы оказывает значительное влияние на качество готовой рыбной продукции. Со временем стали заметнее такие не­достатки ранее разработанных изделий, как расточительность в расходовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов, отрицательное влияние на экологию окружающей среды, отсутствие гибкости и неприспособленность к изменяющимся требованиям потребителей. И чем дальше по инерции развива­ется отечественная рыбопереработка, тем сильнее проявляются негативные стороны такой техники.
В связи с этим, проблема совершенствования оборудования для первич­ной обработки рыбы, повышения его эффективности – приобретает первосте­пенное значение. На современном этапе наблюдается разрозненное решение отдельных задач этой сложной и комплексной проблемы. Это повышение про­изводительности труда, качества продукции, снижение материалоёмкости ма­шин, внедрение ресурсосберегающих систем управления.
Такой подход в решении проблемы не может существенно изменить су­ществующее положение дел в создании технологического оборудования для первичной обработки рыбы. Необходим, во-первых, системный подход в реше­нии проблемы. Во-вторых, она должна решаться комплексно, с использованием достижений различных технических наук: механики, электроники, электротех­ники, автоматики, информатики.
Решающий вклад в совершенствование рыбоперерабатывающего обору-
3
дования вносит мехатроника – активно развивающаяся в последние десятиле­тия область науки. Мехатроника исследует синергетическое объединение меха­нических устройств с электронными, электротехническими и вычислительны­ми компонентами с целью проектирования и производства качественно новых модулей, систем, машин и комплексов машин с интеллектуальным управлени­ем их функциональными движениями. Кроме того, при построении новой тех­ники должен применяться модульный принцип, нашедший широкое примене­ние в других отраслях промышленности.
С учётом этого предлагается разрабатывать современное оборудование для первичной обработки рыбы в виде мехатронного комплекса, построенного по модульному принципу и обладающего структурной гибкостью.
В первой главе рассмотрено сырьевое обеспечение технологических про­цессов первичной обработки рыбы. Проанализированы пути рационального ис­пользования рыбных ресурсов, основные физико-механические свойства сырья и их влияние на структуру рыбоперерабатывающей техники.
Во второй главе исследованы современные машинные методы первичной обработки рыбы, а также обобщены основные проблемы, возникающие при вы­полнении различных технологических операций.
В третьей главе проведен анализ существующих отечественных и зару­бежных машин для первичной обработки рыбы, выявлены их основные недо­статки. Оценена перспективность отечественного оборудования с точки зрения использования апробированных конструкций в будущих разработках.
В четвертой главе исследуются принципы повышения эффективности технологического оборудования для первичной обработки рыбы. Особое вни­мание уделено необходимости стандартизации и унификации узлов и механиз­мов. Рассматриваются перспективы разработки мехатронного комплекса на ос­нове методов и средств мехатроники и оптоэлектроники, с использованием мо­дульного и роторно-конвейерного принципов построения.
4
ГЛАВА 1. СЫРЬЕВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ РЫБЫ

1.1 Использование сырьевых ресурсов в рыбной промышленности

Рыбная промышленность имеет большое значение для экономики и про­довольственной безопасности России. За счёт рыбных продуктов обеспечивает­ся значительная часть потребности населения в белках животного происхожде­ния, которые являются жизненно важными компонентами здорового питания. Рыба является источником легкоусвояемых жиров, витаминов и минеральных элементов, а потребление рыбной продукции по рекомендации Всемирной ор­ганизации здравоохранения (ВОЗ) должно составлять не менее 24 кг на чело­века в год [1, 155, 171, 203, 205, 209, 385, 389]. В связи с этим требуется обеспе­чение ассортимента, качества и доступности рыбных товаров.
Анализу современного состояния и тенденций развития отечественного рыболовства посвящены работы [123, 273-282, 306-309]. Состав и характери­стики сырьевой базы рыбной промышленности подробно рассмотрены в рабо­тах [154, 167, 176, 222, 237, 262, 273-282, 312, 362, 363, 395, 405]. Современная материально-техническая база рыбохозяйственного комплекса России исследо­вана в работах [10, 15, 80, 91, 135, 162, 165, 174, 176, 306-309, 311, 322, 345,
399].
Основная часть общего вылова рыбы нашей страны приходится на океа­ническое рыболовство – 93 %. Вследствие снижения промысловой активности рыболовного флота более 70 % вылова рыбы приходится на собственную эко­номическую зону России [306-309].
Более 90 % сырьевой базы рыбной промышленности составляют соб­ственно рыбы, остальная часть приходится на промысловых беспозвоночных и водоросли. Несмотря на то, что основными источниками сырья традиционно являлись морские и пресноводные естественные водоёмы, в последние годы существенно возрос и продолжает расти объём производства на предприятиях
5
аквакультуры и марикультуры [23, 56, 97, 154, 26 3, 286, 332, 34 4, 363].
Самыми массовыми рыбами в отечественном рыболовстве являются мин­тай, сельдь, треска, путассу, мойва, сардина иваси, скумбрия, ставрида, сайра, а также лососевые породы (лосось, форель, кета, сёмга, омуль). В существенно меньшем количестве добываются осетровые породы, хотя они обладают наибольшей пищевой и вкусовой ценностью. Невысокий уровень имеет добыча анчоуса, горбуши, кеты, нерки, тунца. Доля пресноводных рыб в общем улове остается незначительной. Продукцией товарного рыбоводства являются лосо­севые, карповые, осетровые и сиговые породы рыб.
В Калининградской области основными промысловыми видами рыб яв­ляются сельдь балтийская (салака), треска, камбала, лещ, судак, килька. Все эти рыбы различаются по многим признакам, а также по виду обработки и сезонно­сти лова. Некоторые виды мелких рыб традиционно не подвергаются разделы­ванию: плотва, густера, красноперка, корюшка и другие. Однако значительная часть промысловых рыб разделывается самыми разнообразными способами, что предполагает наличие современных перерабатывающих мощностей.
Как правило, значительная часть как разделанной, так и неразделанной рыбы замораживается, благодаря чему продукция сохраняется и реализуется в любое время года. Относительно малая часть рыбного сырья используется для производства кулинарной продукции. Многие промысловые виды рыб перера­батываются на консервы.
Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время объём потребления населением России рыбных товаров сохраняется на недостаточном уровне. Это связано с нестабильным развитием рыбной промышленности. Сокращение и неполная загрузка рыбоперерабатывающих мощностей приводит к снижению доли продукции глубокой переработки: рыбного филе, ломтиков филе и пище­вого фарша. Как показывает анализ работ [205, 306-309, 385], объём снабжения населения качественной рыбной продукцией находится в прямой зависимости от уровня развития технологических мощностей по переработке и предпродаж­ной подготовке рыбы.
6
Причинами, подрывающими спрос и конкурентоспособность отечествен-
ных рыбных товаров, являются недостаточное качество готовой продукции и значительный удельный вес практически необработанного сырья в торговле. В связи с этим, по данным исследований [306-309] структура рыбной продукции в розничной торговле имеет следующий вид: 20 % – неразделанная рыба, 20% – разделанная рыба, 15 % – рыбное филе, 20 % – полуфабрикаты и готовая рыбопродукция, 20 % – консервы и пресервы; 5 % – прочая рыбопродукция. Известно, что разделанная продукция более привлекательна для потребителя и имеет большую ценность по сравнению с неразделанной рыбой. Для предприя­тий первичная обработка рыбы и её реализация в разделанном виде являются более предпочтительными. Одновременно следует учитывать, что на большин­стве береговых предприятий наиболее целесообразным является глубокое раз­делывание рыбы на порционированное филе с использованием безотходных технологий. Во-первых, отходы становятся дополнительным сырьем для рыбо­мучного производства, которое в настоящее время практически не загружено. Во-вторых, на всех этапах холодильной цепи получается значительная эконо­мия как энергозатрат, так и холодильных емкостей при замораживании филе. В-третьих, потребителю доставляется готовый продукт высокой пищевой цен­ности.
Следует отметить важность рационального использования различных ча-
стей тела и органов рыбы. Частями рыбы, предназначенными для различных методов обработки, в соответствии с работами [9, 16, 33, 41, 55, 58, 252, 390] считаются: мясо туловища (тушка); ястыки и молоки; голова; кости и плавники; шкура; чешуя; плавательный пузырь; печень; пищеварительные органы (внут­ренности). В работах [16, 17, 314, 315, 317] рекомендуется следующая схема безотходного использования частей рыбы: мясо туловища, икра, молоки – про­изводство пищевых продуктов; голова – биологические добавки, суповые набо­ры, белковые гидролизаты, жир, кормовая мука, кормовой фарш; кости и плав­ники – биологические добавки, кормовая мука, кормовой фарш; шкура – клее­вое и кожевенное сырьё; чешуя – производство жемчужного пата, приготовле-
7
ния клея; плавательный пузырь – технический клей; печень – пищевые продук­ты, витаминные препараты, кормовые концентраты; пищеварительные органы – белковые гидролизаты, жир, ферментные препараты, кормовая мука.
Имеющиеся данные показывают, что при утилизации всего комплекса веществ, содержащихся в рыбном сырье, существенно увеличивается выпуск пищевых и кормовых продуктов, расширяется их ассортимент, повышается рентабельность рыбоперерабатывающих предприятий, создаются условия для оснащения их современным технологическим оборудованием, стимулируется развитие рыбохозяйственной науки [59, 362, 390]. Комплексная переработка рыбного сырья позволяет использовать значительное количество гидробионтов, не находящих применения в народном хозяйстве, например, рыб пониженной товарной ценности. В последние годы в ряде стран, а также в России, уделяется значительное внимание производству из малоценного сырья белковых концен­тратов, гидролизатов и изолятов белка, используемых для непосредственного пищевого потребления и для обогащения других пищевых продуктов [210, 389].

1.2 Свойства рыбного сырья

Исследованию различных свойств рыбного сырья посвящена обширная научная литература. Пищевая ценность рыбы, её физические и химические свойства подробно рассмотрены в работах [155, 171, 203, 205, 209, 385, 389]. В работах [13, 26, 27, 66, 167, 204, 207, 237, 264, 314, 315, 358, 400] исследованы основные физические свойства рыбного сырья, значимые с точки зрения разра­ботки технических средств для первичной обработки рыбы. Основой для изу­чения указанных свойств служат проведённые ранее экспериментальные иссле­дования и результаты, систематизированные в справочной литературе [365].
Опыт показывает, что поступающее на обработку сырье даже одной пар­тии неоднородно по своим физико-механическим свойствам. Качество отдель­ных экземпляров рыб из одной партии зависит от их возраста, размеров, массы, продолжительности хранения до обработки. Наиболее важными с точки зрения
8
первичной обработки являются физико-механические и морфометрические ха­рактеристики рыбного сырья. Эти характеристики являются определяющими при проектировании оборудования для переработки рыбы и выполнении свя­занных с этим расчётов [92, 111, 146, 147, 245, 300-305, 326, 327].
Для рыбы, как объекта первичной обработки, наиболее важными физико­механическими характеристиками являются прочностные, фрикционные, рео­логические и линейные свойства. В первую очередь это – упругость, вязкость, пластичность, удельные силы резания. Указанные свойства различны не только для разных видов рыб, но и для разных частей тела рыбы, что необходимо учи­тывать при расчётах режимов первичной обработки рыбы.
Фрикционные свойства рыбы характеризуются коэффициентом трения рыбы о поверхность, влияющим на мощности резания и подачи рыбы. Дефор­мация представляет собой смещение частиц в теле рыбы, при котором не нару­шается целостность самого тела. Изучение процессов деформации тела рыбы необходимо для расчёта усилий резания и отрывания внутренностей при разде­лывании [326].
Исследования показывают, что при первичной обработке рыбы важным её свойством является удельное усилие резания. Кроме того, при объёмном и весовом порционировании, а также при укладке рыбы в тару существенное зна­чение имеют такие её физико-механические характеристики как плотность и объёмная масса [398].
Вопросами теории резания рыбного сырья занимались В.В. Дорменко, В.И. Карпов, С.Г. Гуревич, Н.И. Жилин, А.А. Романов, С.В. Крутов, В.М. Томилин, И.З. Уманцев, М.А. Якубов, В.М. Боркунов, Д. Дуткевич, А. Довгялло. Наряду с этим, вопросами резания пищевых продуктов занима­лись А.Н. Даурский, С.А. Мачихин, Ю.А. Мачихин, А.И. Пелеев, В.Г. Проселков и ряд других исследователей. Анализ и обобщение современ­ных методик по расчёту усилий резания рыбного сырья выполнены в авторской работе [499].
Основными морфометрическими характеристиками рыбного сырья яв-
9
ляются форма тела и размеры тела рыбы, исследованию которых посвящена ра­бота [365]. Среди промысловых видов наиболее распространены рыбы с вере­тенообразной (торпедовидной) формой тела. Поскольку эта характеристика ры­бы имеет определяющее значение для механизации первичной обработки, по­давляющее большинство технологического оборудования рассчитано на ука­занную форму тела.
Размеры тела рыбы – длина, ширина, высота, длина головы, хвоста имеют существенное значение для выбора формы и размеров рабочих органов техно­логического оборудования. Тело рыбы состоит из трех основных частей: голо­вы (часть тела рыбы от конца рыла до конца жаберных крышек), туловища (часть тела рыбы от конца жаберных крышек до анального отверстия), хвосто­вая часть (часть тела рыбы от анального отверстия до конца хвостового плав­ника).
Широко используется понятие коэффициента овальности – отношение площади поперечного сечения рыбы к площади круга, у которого диаметр ра­вен наибольшему линейному размеру сечения тела [365].
Одним из важных морфометрических параметров является набор коэф-
фициентов подобия, выражающих пропорции между разными частями тела ры­бы [365]. Для особей одного вида, а зачастую и для нескольких видов, эти ко­эффициенты одинаковы, что позволяет использовать это свойство в технологи­ческом оборудовании для настройки рабочих органов. При этом возможно кос­венно рассчитать зависимость между любыми линейными размерами рыбы. Это необходимо для настройки рабочих органов для экономичного разделы­вания рыбы. Наилучшим для механизированной обработки сырьём являются рыбы с близкими или равными по значениям размерными коэффициентами.
Анализ, выполненный в работах [60, 267, 352, 353, 365, 398], показывает, что коэффициенты подобия основных промысловых видов рыб существенно различаются, поэтому в технологическом оборудовании должна предусматри­ваться возможность автоматической настройки и переналадки рабочих орга­нов.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]