鱼加工前处理技术装备研制

鱼加工前处理技术装备研制

彭三河,周思柱，冯进，周元华　(长江大学机械工程学院，湖北 荆州434023)

[摘要]将除鳞工艺、去除内脏工艺及擦黑膜工艺结合在一起是鱼加工预处理的关键,预处理不仅要求生产率高,还要保证处理后的品质好。从鱼结构特点及对其品质的要求出发,设计了鱼加工预处理机,并简述了其工艺流程、结构特点及主要设计参数。该装置型采用齿带固鱼输送、毛刷除鳞、掏铲去内脏及擦盘去黑膜联合处理工艺。试验证明该装置具有集成度高、生产效率高、处理品相好等优点。

[关键词]前处理技术;除鳞;去内脏;擦黑膜

经过“十五”和“十一五”的努力，我国渔业产业化得到了长足发展，水产品加工业也有了很大的进步，目前已形成了较为完善的水产加工体系。到2011年底，全国有愈千家鱼加工企业，年加工量达1600多万吨[1]。鱼在深加工前必须经过除鱼鳞、刨开鱼体、剔除内脏、擦掉黑膜等前处理工序，但是，我国目前绝大多数的鱼加工企业的前处理工作仍然采用人工作业，工序分散、效率低、劳动强度大、成本高、处理鱼品相差、易感染细菌，严重影响鱼产品的商用质量，影响鱼产品加工业的深度发展。因此开发一种企业急需的鱼加工前处理装置，以提高生产效率、降低生产成本和劳动强度，这对提高我国鱼产品在国际市场上的竞争力具有重大意义。

1　设计要求

淡水鱼加工前处理主要包括体鱼输送、除鳞、去内脏、擦黑膜等工序；输送过程要求鱼体夹得紧，方向行得稳；除鳞作业要求除鳞彻底又不能过多伤及皮肉；去内脏作业应掏挖干净又不能弄破苦胆；擦黑膜作业应将依附于内腔壁上的黑膜擦掉又不能伤及内壁[2，3]。

2　工作原理

2.1　工艺流程

鱼加工前处理装置的工艺流程如图1所示。

图1　鱼加工前处理装置的工艺流程图

2.2　工作过程

鱼加工前处理装置工作过程如图2所示。具体步骤如下：电机启动，带动输送带以一定速度运动，操作者将鱼放入固鱼齿间，鱼体随带前行；当鱼体通过除鳞区时，旋转的毛刷除去鱼身两侧的鳞片；除鳞后的鱼体通过剖切区时，旋转的刀具剖开鱼背，随后楔形撑板将鱼体撑开，后面类似人手的掏挖铲掏去内脏；当鱼体经过擦黑膜区段时，旋转的锥形擦膜器具擦去鱼体内壁上依附的黑膜。经过前处理的鱼进入收集槽，鱼鳞及下脚料进入杂物收集器。

1、冲洗头；2、锥形擦膜器; 3、内脏掏挖铲；4、撑展板固定杆；5、鱼腹撑展板；6、剖鱼刀盘;
 7、鱼；8、除鳞刷；9、固鱼齿；10、传送带；11、电机；12、减速器；13、输送带
图2　鱼加工前处理工作示意图

3　主要结构设计

3.1　输送部分结构

如图2所示，特制输送带外表面每隔一定距离安装有固鱼单元，每个单元有2排，每排有5个固鱼齿，固鱼齿具有一定的弹性，以适应鱼体尺寸在一定范围内变化。

3.2　仿形剖切结构

如图3所示，仿形剖切结构由凸轮、推杆、仿形弹簧、剖切电机及剖切刀组成。剖切刀为圆盘形，由可调频电机驱动，剖切刀直径不宜太小，否则剖切刀轴与鱼体发生干涉；驱动电机固连在推杆上，推杆在驱动凸轮的作用下，带动驱动电机随鱼体外形变化而上下进行仿形运动，保证切入深度一致，防止切破苦胆和鱼肠等内脏。

1、 凸轮；2、 机架；3、仿形弹簧；
4、推杆；5、 电机刀盘部分；6、鱼
图3　凸轮仿行剖鱼结构示意图

3.3　掏挖铲结构

如图2所示，掏挖铲处于2块撑板的内部，其最下部低于撑板的下边沿，掏挖铲柄上部铰接于机架，中部用拉伸弹簧与机架相连，便于掏挖铲遇不同阻力可以前后摆动。如图4所示，掏挖铲柄下部有仿形压缩弹簧，以适应不同尺寸的鱼体，防止伤及鱼肉。掏挖铲结构似铲斗，一侧开有外泄口，内脏集聚到一定量便通过外泄口向外溢出进入收集器[4]。

3.4　擦膜器结构

如图2所示，擦膜器呈锥形，外面包裹着橡胶，胶外装有刷毛，工作时具有一定弹性，既能擦去内膜，又不至于伤及鱼腔内壁。擦膜器轴通过轴承固定在机架上，由外动力带动其高速转动。

1、仿形部分；2、 掏挖铲柄；3、外泄口；4、掏挖铲
图4　掏挖铲仿行结构示意图

3.5　前处理装置主要技术参数

通过样机试验，再改进设计制造，确定了前处理装置的主要参数及性能指标如下：

整体尺寸2380mm×1110mm×1590mm；生产效率24~32条/min；整机动力20kW。鱼鳞除净率>96%;内脏去净率>96%;黑膜擦净率>96%;鱼肉损伤率<>

4　主要参数设计

4.1　设计依据

鱼加工前处理装置主要参数设计考虑以下几个方面因素：生产效率、送鱼带速、除鳞刷转速、剖刀直径及转速、擦膜器转速、耗能、人机工程及处理装置整体尺寸。在保证处理后鱼的感官度和装置可靠性满足要求情况下，提高鱼加工前处理作业生产率是前处理装置的设计依据[5~7]。

4.2　主要参数的确定

1)生产率R　鱼加工量为5000t/a的中型企业，使用一台此类装置进行鱼加工前处理作业，设每条鱼平均重2kg，每年工作220d，单班制。

R=1000W/(60DHQ)

式中,R为生产率，条/min；W为年加工鱼量，t；D为年工作时间，d；H为每天工作时间，h；Q为每条鱼平均重量，kg。

经计算，R=24条/min。

2)送鱼带速V 　人工装鱼有漏装情况，根据试验结果，取漏装率为15%，即每分钟漏装3条鱼，故理论设计的生产率R0应为27条/min，考虑人工装鱼适应移动的速度以及各工序所需结构尺寸的关系，取2条鱼之间的距离S为0.4m。

V=SR0/60

式中；V为带速，m/s；S为鱼间距，m；R0为理论生产率，条/min。

经计算，V=0.18m/s。

图5　刀盘结构尺寸示意图

3)刀盘直径C　根据实验，将鱼背完全剖开，刀盘深入鱼体内深度E至少40mm，如图5所示，取刀盘轴半径M为10mm，工作时刀盘轴径与鱼体上沿避免干涉，刀盘直径最小为C=2E+2M=100mm。

4)除鳞刷转速和刮膜器转速　以去净率和综合损失率为目标参数，通过样机试验，得出2种转速与目标参数关系试验结果如表1所示。

表1　2种转速与去净率和损伤率关系试验结果

实验次序除鳞刷转速/(r/min)擦膜器转速/(r/min)鱼鳞去净率/%黑膜去净率/%综合损伤率/%感官度内部外部11600130093.094.02.47.17.521700140093.694.33.17.37.731800150094.294.83.57.78.141900160095.295.23.88.18.452000170096.396.44.08.48.562100180096.596.75.27.68.272200190097.097.16.07.27.9

根据试验，除鳞刷转速取2000r/min，擦膜器转速取1700r/min时，综合效果较好。

5　结论

通过本研究可以得出以下结论：

1)该装置采用特制传送带进行鱼体输送，传送带外表面装有固鱼齿，能够使鱼体夹紧可靠、移动方向准确，保证了后续各种处理工作有条不紊地进行。

2)采用刷毛硬度适中、外形轮廓仿鱼形的除鳞刷，既可以保证鱼体各处鱼鳞除掉，又不至于损伤过多的鱼皮鱼肉。

3)仿形剖切，可避免包括苦胆在内的内脏被切破，确保处理之后鱼的味觉新鲜。

4)内脏掏挖铲结构的特殊设计，即可使内脏陶挖干净，又可减少内脏和内壁的损伤。

5)兼有弹性和仿形的擦膜器，能够较好地擦掉黑膜而不伤及内壁。

[参考文献]

[1]贾公树.我国水产品加工技术与装备综述[J].渔业现代化，2000,(2)：12~14.

[2]周彤，徐皓.北欧渔业装备情况考察[J].渔业现代化，2000，(6)：3~6.

[3]朱国，谭鹤群.鱼体在剖鱼机夹片中受力有限元分析[J].农业工程学报，2008，(4)：44~48.

[4]赵正龙.鲮鱼的机械化加工[J].渔业现代化,2005，(3)：36~37.

[5]傅德成，孙瑛. 食品质量感观鉴定指南[M]. 北京：中国标准出版社，1994：11.

[6]汤惠明，国外开发鱼类加工与检测装置[J].水产科技情报，2002，(2)：17.

[引著格式]彭三河,周思柱，冯进，等.鱼加工前处理技术装备研制[J].长江大学学报(自科版),2015，12(27)：42～45.

[中图分类号]TH122　　　　　　

[文献标识码]A　　　　

[文章编号]16731409(2015)27004204

[作者简介]彭三河(1963-)，男，副教授，主要从事食品加工机械的设计与研究,[e-mail]。

[基金项目]湖北省教育厅资助项目 (D20121202)。

[收稿日期]2015-06-24