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
Правомерно заметить, что от морфометрических параметров рыбы в зна-
чительной мере зависит конструкция основных рабочих органов для отсекания
головы, потрошения и зачистки брюшной полости, а также расположение режущих инструментов относительно тела рыбы.
За базовый размер рыбы в отрасли принят размер от конца рыла до конца
чешуйчатого покрова, называемый промысловой длиной рыбы. Определение
морфометрических характеристик рыбы в настоящее время основано на том,
что при изменении промысловой длины рыбы пропорционально изменяются
все остальные её размеры. Считается, что соотношение между каждым размером тела рыбы и промысловой длиной для различных рыб одного вида остается
практически постоянной величиной. Размеры отдельных элементов тела рыбы
являются случайными величинами. По результатам экспериментов установлено, что случайные ошибки безразмерных коэффициентов подчиняются нормальному закону распределения [395, 398].
В отрасли в качестве основных морфометрических характеристик рыбы,
используемых при проектировании рыборазделочного оборудования, приняты
следующие размеры:
– промысловая длина тела рыбы;
– расстояние от вершины рыла до центра глаза;
– длина головы (расстояние от вершины рыла до наиболее удаленного
края жаберной крышки);
– расстояние от вершины рыла до анального отверстия;
– расстояние от вершины рыла до конца брюшной полости;
– расстояние от вершины рыла до приголовного сечения;
– расстояние от вершины рыла до главного сечения;
– расстояние от вершины рыла до прихвостового сечения;
– расстояние от вершины рыла до брюшных плавников;
– расстояние от вершины рыла до грудных плавников;
– расстояние от вершины рыла до основания первого луча;
– расстояние от вершины рыла до анального плавника;
11
– длина рыбы (расстояние от вершины рыла до конца наиболее длинной
лопасти хвостового плавника);
– расстояние от вершины рыла до хвостового плавника;
– толщина рыбы в приголовном сечении;
– толщина рыбы в главном сечении;
– толщина рыбы в сечении по анальному отверстию;
– толщина рыбы в сечении по концу брюшной полости;
– толщина рыбы в прихвостовом сечении.
Следует отметить, что хранение рыбного сырья без охлаждения или замораживания приводит к его быстрой порче. Это означает необходимость
быстрой переработки, что в свою очередь обусловливает требования к производительности и условиям работы технологического оборудования. При увеличении сроков хранения и переработки сырья ухудшается качество рыбной продукции, поэтому решающую роль для предотвращения негативных изменений
играют производительность и рациональность оборудования, а также холодильная обработка рыбы. Вопросы контроля качества рыбного сырья на различных стадиях переработки подробно исследованы в работах [34, 73, 74, 79,
82, 83, 88, 159, 226, 226, 227, 257, 260, 2 99, 313, 361].
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МАШИННЫХ МЕТОДОВ
ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ РЫБЫ
Первичная обработка предусматривает эффективное отделение съедобной части рыбы от несъедобной или малоценной. Она выполняется в целях рационального использования наиболее ценных в пищевом отношении частей
тела рыбы, а также увеличения её стойкости при хранении, рационального использования всех отходов для выработки пищевой, кормовой и технической
продукции, снижения затрат при холодильной обработке. Первичная обработка
рыбы в значительной мере определяет ценность готового продукта. Первичная
обработка рыбы может выполняться вручную и с помощью машин. Однако со-
12
временным требованиям производства и ресурсосбережения отвечает только
машинная переработка.
Разнообразие видов первичной обработки рыбы определяет различные
технологические процессы, наборы рабочих органов, исполнительных механизмов и конструкций машин. Научными вопросами проектирования технологического оборудования для первичной обработки рыбы занимались
В.В. Дорменко [111], В.И. Карпов [145-147], А.В. Терентьев [352, 353],
А.С. Шкарин [398], А.А. Романов [300-305], Ю.В. Поспелов [266, 267],
В.Н. Коржов [169], А.М. Бондар [52-54], В.Т. Пазенко [245],
П.Д. Смирнов [326, 327], А.С. Горлатов [92], С.Г. Гуревич [101, 102],
А.К. Друсейк [113], С.И. Бриль [60], Н.И. Жилин, В.Н. Дегтярев и другие исследователи.
Основные научные принципы построения рыбоперерабатывающих машин исследованы в работах [37, 43, 52-54, 57-59, 60, 62, 92, 111, 113, 120, 125,
145-147, 172, 208, 221, 233, 236, 245, 250, 255, 256, 266, 267, 287, 290, 296, 300305, 326, 327 , 334-341, 346, 347, 352, 353, 368, 369 , 371-375, 382, 383, 386, 387,
398, 409, 414, 415, 417, 421, 242, 426, 49 9].
В настоящее время первичная обработка рыбы осуществляется на береговых предприятиях и промысловых судах. При этом руководящими документами являются государственные и отраслевые стандарты, технические условия и
технологические инструкции. Технология рыбных продуктов исследована в работах [9, 16, 17, 33, 36, 38, 41, 42, 47, 51, 55, 127, 148, 173, 210, 232, 252, 357,
390, 391]. Технологические инструкции, которые должны выполняться всеми
рыбоперерабатывающими предприятиями, приведены в справочном издании
[317].
В настоящей работе рассматриваются следующие машинные способы
первичной обработки рыбы:
1. Обезглавливание рыбы. Выполняется головоотрезающими машинами.
2. Отсекание хвоста и плавников. Выполняется плавникоотрезающими и
наростосъемными машинами.
13
3. Потрошение и зачистка брюшной полости. Выполняется рыборазде-
лочными машинами.
4. Филетирование. Выполняется филетировочными машинами.
5. Обесшкуривание филе. Выполняется шкуросъёмными машинами.
6. Порционирование рыбы. Выполняется порционирующими машинами.
7. Порционирование филе. Выполняется порционирующими машинами.
Наряду с вышеизложенными операциями, перед первичной обработкой
рыбы выполняются следующие подготовительные и вспомогательные технологические операции: дефростация, снятие чешуи, мойка, сортирование, загрузка,
перегрузка, ориентирование и укладка рыбы. Рассмотрение этих сложных и
важных операций выходит за рамки настоящей работы.
Отдельного рассмотрения в настоящей работе заслуживают две важные
технологические операции: автоматическое измерение морфометрических параметров рыбы и филе, а также автоматическое измерение весовых характеристик рыбы и филе. Несмотря на то, что эти операции не воздействуют непосредственно на рыбное сырье, их выполнение необходимо для качественной реализации всех вышеперечисленных основных методов первичной обработки.
Следует отметить, что первичная обработка рыбы традиционно производится резанием с помощью ножей различной формы и конструкции, среди которых наиболее распространены дисковые и гильотинные. Для повышения эффективности современной рыбоперерабатывающей техники, а также обеспечения использования в пищевых целях новых объектов промысла, за рубежом
применяются нетрадиционные способы разделывания, например, контурный
рез струей жидкости или воздуха, что обеспечивает отделение мяса от костей
независимо от вида и размеров рыбы и ее положения [334-341].
Вышеперечисленные методы первичной обработки рыбы комбинируются
в зависимости от видов разделывания и готовой продукции. В соответствии
с [58], машинная первичная обработка рыбы полностью или частично применяется при следующих основных видах переработки рыбного сырья:
– разделывание на потрошёную рыбу с головой (рыба, разрезанная по
14
брюшку между грудными плавниками от калтычка (брюшной части тела рыбы,
расположенной между жаберными крышками и грудными плавниками
) до
анального отверстия, с удаленными внутренностями, икрой или молоками, защищенными сгустками крови);
– разделывание на полупотрошёную рыбу (рыба, у которой через поперечный разрез у грудных плавников удален желудок с частью кишечника);
– разделывание на рыбу обезглавленную (рыба, у которой ровным срезом
удалена голова с пучком внутренностей);
– разделывание на рыбу обезглавленную потрошёную (обезглавленная
рыба, разрезанная по брюшку до анального отверстия, с удаленными внутренностями, икрой или молоками, зачищенными сгустками крови);
– разделывание на тушку (рыба, обезглавленная или обезглавленная потрошёная без хвостового плавника);
– разделывание на тушку спецразделывания (тушка рыбы без плавников,
плечевых костей, чешуи и черной пленки);
– разделывание на кусок (часть тушки потрошёной рыбы, отделенная поперечным разрезом);
– разделывание на кусочки (части тушки потрошёной рыбы определенной
толщины, нарезанные поперек);
– разделывание на филе (половина разрезанной продольно обезглавленной потрошёной рыбы, с удаленными позвоночником, плавниками, черной
пленкой);
– разделывание на ломтики филе (филе рыбы без кожи, разрезанное на
части определенной толщины);
– разделывание на пласт (рыба с головой, разрезанная по спинке вдоль
позвоночника от верхней губы до хвостового плавника с удаленными внутренностями, икрой или молоками, зачищенными сгустками крови). Голова, жабры
и позвоночник могут быть удалены;
– разделывание на полупласт (рыба, разрезанная по спинке вдоль позвоночника от правого глаза до хвостового плавника, с удаленными внутренностя-
15
ми, икрой или молоками, зачищенными сгустками крови);
– разделывание на пласт карманный (рыба, надрубленная с глазной сто-
роны в теменной части головы, с двумя разрезами в виде карманов от надруба
по средней линии и стороны плавников над позвоночными и реберными костями до хвостового плавника). Внутренности удалены, брюшная полость и разрезы зачищены от сгустков крови;
– разделывание на тешу (брюшная часть рыбы, отделенная от рыбы срезом от приголовка до анального плавника);
– разделывание клипфискное на пласт (рыба без головы с плечевыми костями, разрезанная по брюшку от калтычка до конца хвостового стебля с полукруглым вырезом у конца чешуйчатого покрова, с удаленными внутренностями, позвоночником от приголовка до конца расположения почек, икрой или
молоками, черной пленкой и сгустками крови);
– разделывание на боковник (обезглавленная потрошёная рыба, без плавников и хвостовой части, разрезанная по длине вдоль позвоночника на две продольные половины). Брюшная часть и позвоночник могут быть удалены;
– разделывание на боковину (брюшная часть филе рыбы с реберными костями, отделенная срезом вдоль выше боковой линии на 2-3 см). Сгустки крови
и пленки зачищены;
– разделывание на спинку (рыба с удаленными брюшной частью, внутренностями и зачищенными сгустками крови);
– разделывание на полуспинку (спинка рыбы без головы, разрезанная
вдоль позвоночника на две продольные половины);
– разделывание палтусное на рыбу (рыба с отделенными головой, плечевыми костями, мясом с глазной стороны тела ровным срезом до позвоночника,
внутренностями и плавниками, кроме хвостового). Хвостовой плавник выровнен срезом, а сгустки крови зачищены.
Перед разделочными операциями рыба должна сортироваться по видам,
качеству, размерам и массе. Сортирование по качеству в ближайшей перспективе будет выполняться вручную на основе органолептических методов кон-
16
троля [313], что обусловлено сложностью реализации технических средств для
данной операции. В то же время сортирование по видам, размерам и массе выполняется при помощи технологического оборудования. От точности сортировки рыбного сырья напрямую зависит качество рыбоконсервной продукции и
количество брака, что подтверждается экспериментальными
исследованиями [143, 327].
В этом плане существенное значение имеет предварительная весовая и
визуальная сортировка рыбы перед обработкой. Установлено, что сортировка
рыбы по размерам и видам требуется для надёжной работы рыбоперерабатывающего оборудования, а также для сокращения отходов и обеспечения требуемой производительности. Заметим, что выполнение этой операции существенно
осложняется многообразием форм и размеров рыбы. Производительность
устройств для сортировки должна соответствовать производительности технологических линий. Зачастую машины для сортировки агрегатируются с ориентирующими и загрузочными устройствами.
Сортирование рыбы традиционно осуществляется двумя механическими
способами – прямым и косвенным [327]. При прямом способе рыба отбирается
непосредственно по требуемому параметру – длине, толщине, массе. При косвенном способе отбор рыбы выполняется не по требуемому параметру, а по
косвенно зависящему от него параметру. Поскольку зависимость между параметрами носит статистический характер [398], точность прямого способа выше
косвенного. На процесс сортировки указанными способами возмущающее влияние оказывают следующие физико-механические и морфометрические характеристики рыбы: геометрическое подобие тела рыба; модуль упругости тела
целой рыбы; кривизна боковых поверхностей тела рыбы; форма поперечного
сечения тела рыбы; деформация тела рыбы; момент инерции и центр тяжести
тела рыбы; коэффициенты трения участков поверхности тела рыбы.
Согласно работе [327], предпочтительным параметром сортировки рыбы
является толщина тушки. Процесс сортировки по толщине основан на физическом принципе совпадения толщины тела рыбы с зазором калибрующей щели.
17
Калибрующая щель представляет собой устройство, состоящее из двух рабочих
элементов (трубок), расположенных на горизонтальной или наклонной плоскости под углом друг к другу и совершающих возвратно-поступательное или
вращательное движение. Измеряемой толщине рыбы соответствует сечение
щели, имеющее зазор, равный этой толщине. При сортировании рыба расположена на калибрующей щели продольно ей, спинкой вниз или вверх, опираясь на
рабочие поверхности щели боковыми участками тела [4, 8].
Как установлено в работе [327], продольная и поперечная кривизна боковых участков тела рыбы влияет на величину их деформации и, следовательно,
на величину поверхности механического контакта тела с щелью. Это порождает
систематическую ошибку при сортировании, поскольку толщина деформированной рыбы уменьшается, и тушка выпадает раньше положенного места в более узкую щель. Это обстоятельство, наряду с большим количеством вышеуказанных возмущающих параметров, является существенным недостатком механического способа сортировки, основанного на принципе калибрующей щели.
Очевидно, наиболее перспективными являются способы сортировки рыбы на
основе технического зрения [443, 455, 506] и средств тензометрии [485, 512].
Обезглавливание рыбы выполняется при производстве тушки потрошёной, рыбного филе, мороженой рыбы океанических видов и других видов готовой продукции. При этом производится срез поперек тела рыбы позади жаберных крышек, отделяется голова вместе с плечевыми костями, грудными плавниками и пучком внутренностей. Приголовный срез выполняется следующими
тремя способами: прямым резом (потери мяса составляют 6-8 %); косым резом
(потери мяса составляют 2-3 %); фигурным экономичным резом (потери мяса
составляют 0,5-1,5 %).
Вид реза определяется видом и формой тела рыбы, видом вырабатываемого продукта. При прямом резе плоскость резания перпендикулярна или
наклонена под определенным углом к оси тела рыбы. При клиновидном резе
имеются две плоскости резания, расположенные под углом друг к другу и к оси
тела рыбы. При фигурном (U-образном) резе плоскость резания повторяет
18
очертания жаберных крышек. Фигурный рез является более экономичным, так
как на тушке остаются участки мяса, грудные плавники с костями оснований, а
в некоторых случаях – брюшные плавники и плечевые кости. Разновидностью
прямого реза является наклонный (косой) рез головы. При этом тушка укладывается на конвейере так, чтобы ось рыбы составляла с направлением движения
конвейера некоторый угол.
Основной проблемой реализации технологической операции обезглавливания рыбы является точная настройка рабочих органов на экономичный рез
головы. С целью максимально точной настройки для каждого экземпляра рыбы
должны определяться длина головы и очертания жаберной крышки [436,443,
468, 469, 479, 484, 491, 49 6, 497].
При механизированном разделывании рыбы обезглавливание осуществ-
ляется одним дисковым ножом, парой дисковых ножей или гильотинным ножом. Один дисковый нож, как правило, используется при разделывании мелкой
и средней рыбы, пара дисковых ножей – для средней и крупной рыбы, гильотинный нож – для крупной и особо крупной рыбы. Основное преимущество использования для обезглавливания одного дискового ножа – простота конструктивного решения и реализации. Однако при разделывании крупной рыбы возникают значительные потери сырья. Такого недостатка лишён способ, при котором голова отделяется двумя дисковыми ножами, однако конструктивно он
оформляется несколько сложнее. Основное преимущество гильотинного ножа
заключается в возможности создания значительных усилий, что важно при обработке крупной рыбы. Недостатками при этом являются сложность конструкции и наличие инерционных нагрузок, которые отсутствуют в случае использования дискового ножа.
При удалении хвоста и плавников используются те же технологические
принципы, что и при обезглавливании рыбы. Для этого предназначены плавникоотрезающие устройства. Особым случаем разделывания рыбы является снятие костных наростов (жучек) у некоторых видов рыб (преимущественно у
19
ставриды). Для машинного выполнения этой операции применяются наростосъёмные устройства.
При потрошении и зачистке брюшной полости производится удаление
внутренностей. В отрасли исследованы три основных способа удаления внутренностей: механический, гидравлический и вакуумный.
Механический способ является наиболее простым с точки зрения конструктивного оформления. Способ выгоден с точки экономии энергоресурсов и
воды, поскольку затраты энергии почти в три раза ниже, чем при потрошении
иными способами. Механическое извлечение внутренностей применимо для
рыб любых размеров, хотя наибольшее распространение получило при разделывании крупной рыбы. Это связано с тем, что прочие способы не позволяют
создать усилия, достаточные для отрыва внутренностей крупных рыб, в то время как при механическом потрошении таких проблем не возникает. Разновидностью механического способа является удаление внутренностей под воздействием центробежной силы [398].
Гидравлический способ наиболее универсален, обеспечивает наилучшее
качество очистки, но применение его для крупной рыбы затрудняется из-за недостаточных усилий отрыва, а для мелкой рыбы возможны разрывы брюшной
полости рыбы при обработке. Механизм гидровымыва включает гидроголовку,
представляющие собой вращающийся корпус с Г-образными трубками, в концах которых ввернуты сопла. Струя воды из сопла впрыскивается в брюшную
полость и вымывает внутренности. Однако остается потребность в ручном труде на дозачистке брюшной полости. Конструктивное оформление этого способа
наиболее сложно. Существенным недостатком является повышенный расход
воды, сокращение которого способно вновь повысить перспективность и актуальность гидровымыва.
Вакуумное извлечение внутренностей применяется в основном при обработке мелкой рыбы с нежной консистенцией, так как в отличие от гидравлического способа не приводит к разрывам брюшной полости. Конструктивно вакуумный механизм напоминает механизм гидровымыва. Вакуумное сопло вво-
20