Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы опыт, проблематика, системный подход. Монография.pdf
тивность удаления внутренностей. Кроме того, существенным недостатком
машин для гидравлического удаления внутренностей является значительный
3
расход воды (до 16 м
/ч), поскольку зачастую подача воды в гидронасадки осу-
ществляется даже при отсутствии рыбы в лотках конвейера.
Наилучшие условия удаления внутренностей и зачистки кровяной почки
создаются при воздействии струи воды на верхнюю часть брюшной полости. В
этом случае гидроструя, копируя кривизну верхней части брюшной полости,
зачищает кровяную почку. Обтекая внутренности со стороны анального отверстия, воды выталкивает их через приголовный срез наружу. При этом относительная деформация внутренностей и качество их удаления из брюшной полости зависит от диаметра гидроструи. Таким образом, для повышения качества
удаления внутренностей требуется увеличивать рабочий диаметр гидроструи.
Однако в существующих конструкциях достичь этого не удается, поскольку
увеличение диаметра струи приводит либо к снижению давления, либо к повышению расхода воды. Увеличение давления гидроструи обусловливает повышение требований к надёжной фиксации тушки рыбы при удалении внутренностей. Управление подачей воды через гидравлический насадок в существующих
машинах осуществляется золотниковым регулятором от кулачкового механизма, что приводит к снижению производительности, перерасходу воды и перепадам давления в подающей магистрали. Поскольку регулятор удалён от насадка,
возникает зона разгона гидроструи и её гашения, что приводит к непроизводительному расходу воды.
В устройствах для механического удаления внутренностей и зачистки
брюшной полости неудачным техническим решением является применение
плоских ножей для подрезания брюшка у рыбы с твердой консистенцией. Ножи
при этом быстро затупляются и ломаются, что обусловило переход на дисковые
ножи. Различные экземпляры рыб существенно отличаются размерами брюшной полости. С одной стороны, если размеры зачистного рабочего органа превышают размеры брюшной полости, возникают порывы мышечной ткани и повреждения рёберных костей. С другой стороны, если размеры рабочего органа
161
меньше размеров брюшной полости, не обеспечивается её качественная зачистка, вследствие чего в потрошёной тушке остаются остатки внутренностей, черной плёнки и кровяной почки. Таким образом, с целью максимально точной
настройки зачистного рабочего органа для каждого экземпляра рыбы должна
косвенно определяться толщина брюшной полости. Размеры рабочего органа
должны автоматически настраиваться в зависимости от толщины брюшной полости рыбы. Недостатком устройств является отсутствие регулирования положения пучков щётки вдоль их осей. В связи с этим зачистные элементы не отслеживают криволинейную поверхность брюшной полости. При зачистке рыб с
большими размерами брюшной полости чёрная плёнка и кровяная почка удаляются не полностью, что существенно снижает качество готового продукта.
При зачистке рыб с малыми размерами брюшной полости чрезмерный размер
щётки приводит к повреждению брюшной полости рыбы, отламыванию рёберных костей, что обусловливает высокую долю бракованной продукции. При
этом машины не отделяют печень от внутренностей, а дробят её, что приводит
к потерям ценного пищевого сырья.
Недостатками рыборазделочной головки, применяемой в ряде машин, является возможность поломки серповидного ножа и малое время воздействия
зачистных органов на внутренности рыбы, что приводит к их неполному удалению.
В машинах для филетирования прижимные ролики в виде усечённого
конуса с конической выточкой и конусным окончанием не обеспечивают достаточно точного центрирования тушек относительно режущих кромок ножей.
При протягивании рыбы между валиками до состояния полного распластывания происходит нарушение целостности мышечных тканей в местах их соединения с рёберными костями, что отрицательно сказывается на качестве продукта.
Для обеспечения качественной обработки рыб широкого размерного диапазона требуется регулировка положения режущих инструментов по высоте, а
также по углу наклона и скорости вращения, что также в большинстве кон-
162
струкций не обеспечивается. Точность работы транспортирующих и центрирующих органов во многих конструкциях остаётся низкой, что не позволяет фиксировать рыбу по позвоночнику, приводя к ухудшению качества филе и снижению производительности. Неудачные конструкции режущих инструментов
приводят к неполному удалению хребтовой и рёберных костей, а также создают
трудности при заточке.
В ряде конструкций отсутствуют прижимные приспособления для надёжного прижатия рыбы к ножам в момент вырезания рёберных костей. По мере
протягивания рыбы центрирующими валиками увеличивается сцепление ножей
с тканями рыбы. Ножи расходятся на толщину позвоночной кости, срезая филе,
однако не удаляются остатки рёберных костей, а филе остаётся с полосками
темного мяса. Вследствие нерегулируемого расположения спинных филетировочных ножей, хвостовая часть рыбы не срезается этими ножами, а срезанные
брюшные филейные части в области хвоста не доходят до рёберных костей.
Круглая форма рёберных филетировочных ножей приводит к тому, что их
резцы освобождаются уже тогда, когда первые рёбра достигают передней части
резцов. В этой области получается неровная поверхность реза вследствие
опускания спинных направляющих поперек ножей. Наряду с этим дисковые
ножи вырезают полоску брюшка, которая не всегда отделяется от рыбы, и при
дальнейшем подходе к распластывателю тормозит тушку и нарушает её ориентацию. Ряд конструкций не обеспечивает получение филе без остатков хрящевых костей. Если верхние и нижние дисковые ножи для вырезания хрящевых
костей настроить так, чтобы они разрезали тушку значительно выше или ниже
этих костей, то вырезаемые при этом полости, содержащие хрящевые кости,
получаются широкими и их кожу трудно отделить в области брюшной полости.
В машинах для порционирования отсутствие измерительного блока, позволяющего получать и обрабатывать информацию о размерах и форме обрабатываемых объектов. В устройстве возможно нарезание рыбного изделия на кусочки одной установленной формы без учёта их веса и наличия в них дефект-
163
ных включений. Для изменения размеров готовых кусочков требуется ручная
перенастройка режущих инструментов. Это существенно ограничивает возможности устройства для повышения качества готовой продукции, создает
трудности для экономичного использования мяса и требует непрерывной ручной инспекции и доработки кусочков. Недостатком данного устройства является то, что не обеспечивается точность нарезания кусочков по весу, так как не
учитывается размер кусочков по ширине, а также невозможно обеспечить правильную геометрическую форму кусочков из-за того, что режущие инструменты не позволяют выполнять продольные разрезы. Кроме того, устройство не
позволяет выявлять и устранять дефекты обрабатываемых рыбных объектов.
Этот недостаток обуславливает необходимость непрерывной органолептической инспекции готового продукта и ручной доработки, что влечёт перерасход
производственных ресурсов и трудозатраты персонала.
К недостаткам известных машин для обесшкуривания следует отнести
необходимость подготовки филе к обработке, точную предварительную ориентацию филе по отношению к режущему инструменту. Также следует отметить
неплотное примерзание кожи филе к охлаждаемому барабану, в связи с чем
возможно проскальзывание и застревание филе в устройстве. В процессе обработки филе испытывает сильное механическое давление со стороны барабана и
подающего конвейера, что обусловлено конструкцией устройства, вследствие
чего происходит механическое повреждение мяса. В связи с тем, что кромка
режущего инструмента прижимается к боковой поверхности барабана, возможны сквозные прорезания снимаемой шкуры, что влечет за собой появление
участков филе с неснятой шкурой. В случае, если кожа и мясо филе имеют
сходную консистенцию, в устройстве возможно срезание полезного мяса вместе с кожей.
Существующие устройства более пригодны для обработки видов рыб,
имеющих твердую кожу. В машинах отсутствует конструктивная возможность
оперативной подрегулировки глубины и интенсивности врезания режущего инструмента в филе, что может быть причиной неполного удаления слоя подкож-
164
ного жира, сокращающего срок хранения готового филе. Вследствие этого существенно ограничивается универсальность, экономичность и надежность
устройства. Конструкция режущего инструмента, выполненного в виде лемехового ножа, обуславливает неравномерный износ режущей поверхности, так как
основное усилие резания сосредоточено на нижней угловой кромке, что создает
определённые эксплуатационные трудности при периодической заточке ножа.
По мере затупления пластинчатого ножа происходит снижение качества поверхности обесшкуренного филе и точности обработки. Придание режущему
инструменту механических колебаний низкой частоты не позволяет обеспечить
требуемое качество поверхности резания и повышение производительности
устройства.
В пищевой и рыбной промышленности зачастую используются весовые
устройства общепромышленного назначения, которые по своим показателям не
всегда соответствуют условиям пищевых производств. Недостатком таких
устройств является их невысокая устойчивость к воздействию перепадов температур, контакту с водой и солью. Кроме того, не всегда возможна работа весовых устройств общепромышленного назначения в судовых условиях с необходимой точностью измерений.
Многие модели весоконтрольных устройств по своим техническим показателям не обеспечивают поточности производства в технологических линиях.
Модели весов с рычажно-гиревыми и квадрантными уравновешивающими элементами не обладают приемлемой точностью измерений, особенно в судовых
условиях.
165
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ
ОБРАБОТКИ РЫБЫ
4.1 Системный подход к совершенствованию технологического оборудования для первичной обработки рыбы
Развитие отечественной техники первичной переработки рыбы сдержива-
ется внешними и внутренними системными проблемами рыбохозяйственной
отрасли. Исследованию сущности этих проблем и причин их возникновения
посвящены работы [10, 15, 80, 91, 135, 162, 165, 174, 176, 306-309, 311, 322, 345,
399].
В настоящее время растет конкуренция на мировом рынке технологиче-
ского оборудования. Зарубежные производители стараются занять доминирующее положение в этой области, вытесняя отечественных разработчиков не
только с внешнего, но и с внутреннего рынка. В связи с этим научные принципы создания инновационной техники для первичной обработки рыбы, а также
концептуальные решения по её совершенствованию являются технологическими секретами фирм и по известным причинам недоступны отечественным проектно-конструкторским организациям.
Доля отечественного оборудования для первичной обработки рыбы на
российском рынке пищевого машиностроения остается низкой, составляя всего
1,5-2 %. В связи с этим, рыбоперерабатывающие предприятия вынуждены перераспределять спрос в сторону импорта, поскольку отечественная техника не
удовлетворяет требованиям гибкости, энергоёмкости, качеству готовой продукции, экономичности [53]. Положение осложняется необходимостью выпуска
разнотипного оборудования для различных регионов, что обусловлено разницей в морфометрических характеристиках рыбного сырья в зависимости от
водного бассейна.
Ситуация усугубляется ростом физического и морального износа рыбо-
166
перерабатывающего оборудования на отечественных предприятиях, давно требующего глубокой модернизации и повышения технического уровня. На этом
фоне в зарубежной технике для первичной обработки рыбы сменилось несколько поколений оборудования, в связи с чем отечественные изделия утратили
конкурентоспособность в большинстве сегментов рынка. Наметилось серьезное отставание в этой области, которое оценивается периодом в 20-25 лет. Отсутствует отечественное автоматизированное оборудование для сортировки
улова и рыбного сырья перед обработкой, в то время как за рубежом автоматическому сортированию подвергается до 98 % улова и продукции. При любой
попытке решить проблему создания автоматизированной техники проектные
организации сталкиваются с необходимостью систематической совместной работы специалистов по прикладной механике, автоматике, программированию.
В области оборудования для первичной обработки рыбы до последнего времени для такой работы не хватает надлежащих организационных условий и научного обеспечения, а отдельные попытки конструкторов не дают должного эффекта.
Из множества других причин, которые приводят к кризисному положению, основными являются следующие: резкое сокращение и старение добывающего флота, стремительный рост цен на дизельное топливо, отставание по
объёму улова, соответствующее увеличение себестоимости рыбной продукции,
сокращение количества рыболовецких колхозов, неустойчивое финансовое состояние большинства вновь образовавшихся структур малого и среднего бизнеса в этой сфере, их неумение приспособиться к рыночным условиям, деградация отраслевых проектных и машиностроительных организаций. Появление в
отрасли компаний-посредников, способствующих росту цен, снижение покупательной способности населения, разрыв связей между добывающими и перерабатывающими организациями также сыграли свою отрицательную роль.
Имеющиеся сведения дают основания полагать, что техническое обеспечение первичной переработки рыбы в рыбохозяйственном комплексе является
недостаточным и не соответствует современным требованиям. Зарубежные
167
страны более заинтересованы в приобретении у России свежевыловленного
рыбного сырья и его переработке на своих предприятиях, чем в поставке современного технологического оборудования. Складывается ситуация, когда добытое российскими рыбаками сырьё возвращается в страну в глубоко переработанном виде по завышенной стоимости. Негативные факторы приводят к
низкому уровню использования сырья, низкому уровню его переработки, а
также к сырьевой направленности в экспорте рыбных товаров.
В то же время рыбохозяйственная отрасль России медленно, но планомерно преодолевает кризисные явления. Стабилизируются объёмы вылова сырья, развивается импортозамещение рыбных товаров, улучшаются экономические показатели добывающих и перерабатывающих предприятий. Принята
Государственная программа Российской Федерации “Развитие рыбохозяйственного комплекса в 2013-2020 гг.”. В её рамках разработана и реализуется
подпрограмма “Наука и инновации” с целью расширения научных исследований и разработок, развития научно-технического потенциала и внедрение инновационных технологий аквакультуры, добычи водных ресурсов, переработки и
хранения сырья и готовой продукции. Государством запланировано приоритетное развитие рыболовства и аквакультуры, включающее масштабное обновление материально-технической базы рыбохозяйственного комплекса страны и,
соответственно, технического обеспечения процессов первичной обработки
рыбы. Комплексное решение проблемы предполагает создание современной
инфраструктуры по переработке, транспортировке и реализации рыбы на внутреннем рынке России.
Планируется создавать рыбные технопарки и кластеры в рамках государственно-частного партнерства, что способствует активизации инвестирования в
венчурные проекты рыбоперерабатывающей направленности и территориальной концентрации финансовых и интеллектуальных ресурсов для ускорения
модернизации рыбохозяйственного комплекса. Предусматривается повышение
отраслевого коэффициента обновления рыбоперерабатывающих машин и оборудования с 1 % до 5,3 %. Важную роль играют отраслевые выставки “Рыбные
168
ресурсы”, “Промышленное рыболовство, переработка море- и рыбопродуктов”,
“Рыбпром Экспо”, “Агропродмаш” и ряд других.
Это означает, что совершенствование технологических процессов и обо-
рудования первичной обработки рыбы признается экспертным сообществом актуальным научным направлением решения продовольственной и энергетической проблем.
Назрела необходимость принятия и реализации региональных программ
по технологической модернизации рыбоперерабатывающего комплекса России.
Необходим современный подход к глубокой и комплексной переработке ресурсов различных водных бассейнов с целью повышения степени переработки
рыбного сырья на отечественных предприятиях. Это предполагает обновление
и модернизацию основных производственных фондов по виду “Переработка и
консервирование рыбопродуктов”. Наряду с этим в отрасли требуется финансирование научных исследований и разработок, основными направлениями которых является новая техника для переработки рыбы. Общей целью совершенствования рыбоперерабатывающего оборудования является создание гибкого
мобильного высокопроизводительного производства и развитие социальноэкономических показателей предприятий на основе автоматизированных систем с малолюдной технологией.
Вышеизложенное доказывает, что совершенствование техники для пер-
вичной обработки рыбы находится в системной зависимости от состояния и
тенденций развития рыбохозяйственного комплекса, а также организационных
мер, принимаемых на уровне государственной технической политики. Технические, информационные и социальные проблемы отрасли вносят свой вклад в
технологическую эволюцию отечественного рыбоперерабатывающего оборудования. Наряду с этим сильное влияние на структуру машин оказывает электронизация и компьютеризация окружающей техносферы. Следует учитывать,
что новые орудия труда создаются на основе системного подхода с использованием достижений различных областей науки и техники. В частности, исследо-
169
вание уже существующих технологий и их системная интеграция способны
породить новый продукт и новую технологию.
Это означает, что многоаспектный характер системной интеграции рыбоперерабатывающей техники предусматривает межотраслевые научные, организационные, экономические, технические, социальные исследования в совокупности с целенаправленными мероприятиями. Методы решения указанных задач
рассмотрены в работах [52-54, 450, 451, 493, 499, 500-503].
При системной интеграции рыбоперерабатывающей техники как сложной
системы необходим анализ альтернативных вариантов её построения. Однако
недостаточно использовать опытные данные и экспертные оценки, поскольку
требуется исследовать варианты решений в динамике. По этой причине основным методом исследования взаимодействия элементов системы, а также взаимовлияния подсистем на качество функционирования всего комплекса является моделирование на ЭВМ.
В системотехнике известны следующие научные методы моделирования:
имитационное [3, 4, 115, 118, 132, 328, 379, 388], топологическое (структурное
и процессуальное) [5, 7, 35, 44, 81, 108, 114, 132, 151, 166, 175, 194, 223,
246-248, 249, 261, 310, 320, 393, 403], а также аналитическое моделирование
[11, 12, 30, 319]. Основные задачи моделирования формулируются следующим
образом: синтез и оценка вариантов структуры системы; описание поведения
системы и её элементов; прогнозирование поведения системы; оценка качества
функционирования. Моделирование системы для исследования её динамики и
определения параметров выполняется на уровне составляющих элементов.
Для моделирования рыбоперерабатывающего оборудования выбран способ исследования дискретных систем “от события к событию”. В процессе такого дискретно-событийного имитационного моделирования время изменяется
лишь в том случае, когда в системе происходят требующие учёта события. Это
позволяет выбрать рациональный уровень детализации имитационного моделирования. Для вычисления основных характеристик и параметров элементов,
170