CC BY
76
УДК 664.85.006
А.А. Тушко1, А.А. Куцый2
1 Институт технологии и бизнеса, 692900, г. Находка, ул. Дальняя, 14 2 Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
ГИДРОВАКУУМНОЕ УДАЛЕНИЕ ВНУТРЕННОСТЕЙ ИЗ БРЮШНОЙ ПОЛОСТИ РЫБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Описана принципиально новая схема удаления внутренностей из брюшной полости рыбы. В качестве рабочего органа используется гидровакуумная насадка, которая одновременно позволяет за счет ее соединения с центробежным насосом создать разряжение в рабочем канале насадки и подавать в обрабатываемую тушку рыбы струи жидкости через систему водоснабжения. Изложены основы теории гидровакуумного удаления внутренностей.
Ключевые слова: фракция, гидронасадка, вакуумная насадка, гидровакуумная насадка.
A.A. Tushko, A.A. Kutsyy HYDRO VACUUM REMOVAL OF INTESTINES FROM FISH ABDOMINAL CAVITY WITH THE CENTRIFUGAL PUMP
Basically new scheme of intestines removal from fish binominal cavity has been described Hydro vacuum nozzle is used as working agent. It allows creating negative pressure in the nozzle working channel (on account of its connection with centrifugal pump) and flow liquid into fish processed via water pipeline. The basics of the theory of hydro vacuum intestines removal are given.
Key words: fraction, hydro nozzle, vacuum nozzle, hydro vacuum nozzle.
Разделка рыбы относится к числу наиболее трудоемких технологических операций при производстве многих видов продукции, в том числе консервов, пресервов, копченой рыбы, полуфабрикатов и кулинарных изделий. Требования к качеству разделки высокие, так как от этого зависит не только товарный вид и качество конечной продукции, но и доля выхода пищевой части от общей массы рыбы-сырца.
Существуют механический, гидравлический и вакуумный способы разделки. При применении механического способа удаления применяют различные рабочие органы: дисковые ножи для отрезания головы и хвостового плавника; выдавливающие валики, барабаны, фрезы, расположенные над технологическим транспортером; отводящие транспортеры для удаления внутренностей вместе с подрезанной тушкой в районе головы и расположенной под углом к технологическому транспортеру [1].
Основными недостатками указанного способа разделки являются следующие: низкое качество разделки, особенно при обработке рыбы-сырца длительного хранения в аккумуляционном отделении перерабатывающего предприятия и при разделке дефростированной рыбы.
Для обеспечения качественного выполнения процесса желательно производить сортирование рыбы на размерные фракции и обеспечивать настройку рабочего инструмента на обрабатываемую фракцию.
Гидравлический способ извлечения внутренностей основан на принципе использования энергии струи воды, с помощью которой производится отрыв кишечника от анального отверстия и стенок брюшной полости, вывод образовавшейся пульпы и ополаскивание брюшной полости. Техрыбпромом (г. Калининград) разработаны серии машин для разделки средних рыб [2]. Гидравлический способ имеет следующие
недостатки: при рабочем давлении (6^7)-105 Па возникает эффект гидрорезания, происходит разрыв брюшной полости в районе анального отверстия и выброс внутренностей через этот разрыв вместо вымывания их через приголовной срез. Кроме того, данный способ требует значительного расхода воды (до 16 м /ч), во многих разделанных тушках имеются остатки прямой кишки, в связи с тем требуется дозачистка брюшной полости; необходимыми условиями разделки является ориентирование брюшной полости рыбы относительно гидронасадки и удерживание тушки от смещения, вызванного напором воды.
Использование вакуумного способа удаления внутренностей эффективно при разделке маломерных рыб. Разделка рыб с помощью вакуума осуществляется за счет действующих на внутренности возникающих от разряжения касательных и нормальных напряжений. Внутренности при затягивании в вакуум-насадку формируются в жгут, стремятся занять центральное положение относительно его оси, а затем попадают в ресивер [3]. К недостаткам вакуумного способа удаления относятся следующие: на создание и поддержание вакуума в системе необходимы значительные мощности (6^7 кВт), при отсутствии зазора между срезом тушки и торцом насадки возможны случаи отрыва кусочков мяса рыбы; отрыв прямой кишки происходит не в области анального отверстия, и часть внутренностей остается в брюшной полости.
Ранее нами предложена конструкция гидровакуумной насадки, которая позволяет удалять внутренности с использованием разряжения, создаваемого в канале насадки, и применять гидроструи также для удаления внутренностей и зачистки брюшной полости
[4].
На рис.1 представлена предлагаемая нами принципиально новая схема гидровакуумного удаления внутренностей. Рыба, помещенная в рабочие колодки рыборазделочной машины, подвозится к дисковому ножу для отрезания головы и затем подается в зону действия гидронасадки. Когда перед насадкой находится тушка, то из нее посредством вакуума извлекаются внутренности, которые поступают в центральный канал насадки. Струи воды, выходящие из наклонных каналов, расположенных слева, способствуют лучшему удалению внутренностей. При отходе тушки от насадки струи воды, выходящие из каналов, расположенных по ходу движения тушки, перекрываются последней, а струи из противоположных каналов (за тушкой) промывают освобожденную от внутренностей брюшную полость. Пульпа, состоящая из жгута внутренностей, эмульсии (вода + жир + слизь) через диффузор попадает в рабочее пространство центробежного насоса, а затем за счет избыточного давления насоса поступает на водоотделитель и жиромучную установку.
В тот момент, когда тушка прошла полностью гидронасадку, вода, выходящая из каналов из-за разряжения в насадке, засасывается в нее, вследствие чего резко уменьшается количество подсасываемого воздуха. В дальнейшем обезглавленная тушка с очищенной брюшной полостью поступает к дисковым ножам для отрезания хвостового плавника.
За счет разряжения в насадке создается усилие удаления внутренностей при наличии касательных напряжений по периметру жгута внутренностей и нормальных на торцевом срезе тушки.
Рис. 1. Схема гидровакуумного удаления внутренностей: 1 - рабочее полотно операционного транспортера рыборазделочной машины; 2 - отрезной нож для головы; 3 - лоток транспортера;
4 - рыба; 5 - внутренности; 6 - гидровакуумная насадка; 7 - диффузор; 8 - центробежный
насос; 9 - трубопровод для внутренностей Fig. 1. Scheme of hydro vacuum removal of intestines: 1 - working belt of fish-cutting machine transporter; 2 - head-cutting blade; 3 - transporter tray; 4 - fish; 5 - intestines; 6 - hydro vacuum nozzle; 7 - diffuser; 8 - centrifugal pump; 9 - pipeline for intestines
Общие усилия удаления внутренностей за счет наличия разряжения в насадке [5]:
F„ = Î0Z- Щ + ApS,
^2nvt \ р
где л - коэффициент динамической вязкости воздуха с распыленной в нем жидкой фазой от внутренностей (жир + слизь); a - периметр жгута; l - длина выступающей части жгута (0,01^ 0,02 м) ; р - коэффициент скорости; v - кинематический коэффициент вязкости рабочей среды; Ар - разряжение в системе; S - площадь поперечного сечения внутренностей.
Усилие отрыва внутренностей из брюшной полости при подаче в нее струи воды [6]:
Ягидр = 0J5cfL-Vl,
где с - коэффициент, характеризующий геометрические параметры рыбы; fHac - площадь выходного сечения насадки; v - скорость истечения жидкости из насадки.
V
бр.пол.
где к - коэффициент заполнения брюшной полости внутренностями; р - плотность внутренностей; ^6р пол - длина брюшной полости; \/6р пол - объем брюшной полости. Условие удаления внутренностей:
где Р - усилие связи внутренностей с брюшной полостью; Гтр - сила трения
внутренностей о брюшную полость.
Сила трения определяется по следующей формуле [2]:
Ртр = т (тд+р)=т (V
бр.пол.
К рд + єЕбн^ I,
нас бр.пол.
).
где f - коэффициент трения внутренностей о брюшную полость; Р - сила давления среды; е - относительная деформация внутренностей; Е - модуль упругости внутренностей.
На рис. 2 приведена зависимость усилий связи внутренностей сайры с брюшной полостью [1].
Из чего видно, что усилие связи Г изменяется от 2,7 до 4,9 Н для свежеохлажденной рыбы и от 0,97 до 1,8 Н - для дефростированной рыбы. Данный факт указывает на необходимость регулирования усилия удаления внутренностей. Это достигается за счет изменения усилия от воздействия на тушку гидроструи за счет изменения давления подаваемой воды. Для этой цели на водяной магистрали устанавливается регулирующий вентиль и манометр.
Скорость истечения воды, от которой зависит данное усилие, определяется по формуле
Ь,503
•
/ У г
У 7
А / > ,
А ■X , у /
г /
А, у'’ и у"
л :% V'
*6 ч
7 =
(1 + П2 )МенМе
(ПМен +Ме )•( ПРен +ре )’
где ¡идн - коэффициент динамической вязкости внутренностей; - коэффициент динамической вязкости воды; п - соотношения объемов смешиваемых внутренностей и воды; рен -плотность внутренностей; рд - плотность воды.
Рассмотрим преимущество удаления внутренностей с использованием центробежного насоса и струи жидкости в сравнении с удалением внутренностей с использованием водокольцевого вакуум-насоса и ресивера.
Примем для расчетов, что в системе создается разряжение Др = 2,65 • 104 Па, плотность
0,2* 0.26 0,28 0,3 0,32 О.ЗЬ ¿,м
Рис. 2. Зависимость усилий связи внутренностей сайры с брюшной полостью:
1 - свежеохлажденная; 2 - хранение 3 ч; 3 - хранение 4 ч; 4 - хранение 10 ч;
внутренностей рен = 1100 кг / м3
р = 1000 кг / м
реоз = 1,2 кг / м
реоз = 1,2 кг / м
длительность удаления внутренностей
ір = 0.3 с.
межоперационный период = 0,2 с.
проходное сечение насадки ^ = 0,01 м, коэффициент расхода /и = 0,82,
производительность машины - 120 рыб/мин.
Скорость всасывания внутренностей:
^Др _ 2• 2,65 • 104 ОПу1 ,
V = и\—— = 0,82Л------------------= 6,94 м/с.
1 1рен V 1100
Скорость всасывания воды:
/2Др 0 2 • 2,65 • 104 тоо ,
V = и\—— = 0,82Л---------- --------= 7,28 м/с
2 р V 1000 ,
Скорость всасывания воздуха:
12Др 12 • 2,65 • 104 ,
*Чррт=°'Ч~от-=210 м/с .
Производительность центробежного насоса при гидровакуумнном удалении внутренностей:
О =5^н (^ •0,3 + *2 •0,2| 120• 60 = 3,33 м3/ч. 4 I 60 1
Производительность вакуум-насоса при вакуумном удалении внутренностей:
Ов =^(*1 •0,3 + *3 •0,2V120 • 60 = 41,52 м3/ч. е 4 ^ 60 )
Так как потребляемая мощность определяется по уравнению:
ОДр
102
где 7 - коэффициент полезного действия насоса, то снижение потребляемой мощности при использовании гидровакуумного удаления внутренностей по сравнению с вакуумным составит в нашем примере:
Ое 41,52
п = —— =-------= 12,5 раза .
оч.б. 3,33 ’ р
Таким образом, при использовании гидровакуумного удаления внутренностей вместо вакуумного резко снижается энергоемкость процесса, уменьшаются производственные мощности оборудования из-за необходимости наличия ресивера при предлагаемом способе разделки рыбы и возникает возможность транспортирования внутренностей центробежным насосом от рыборазделочной машины к рыбомучной установке.
Список литературы
1. Поспелов Ю.В. Механизированные разделочные линии рыбообрабатывающих производств [Текст] / Ю.В. Поспелов. - М.: Агропромиздат, 1978 - 188 с.
2. Смирнов П.Д. Машины для гидравлической разделки рыбы [Текст] / П.Д. Смирнов.
- М.: Пищ. пром-сть, 1977 - 85 с.
3. Погонец В.И. Основы вакуумной разделки рыбы (теория - эксперимент -оптимизация) [Текст] / В.И. Погонец. - Владивосток: Дальнаука, 1976 - 95 с.
4. Тушко А.А. Вакуумные насадки для удаления внутренностей у рыб [Текст] / А.А. Тушко, В.Д. Солнцев // Науч. тр. Дальрыбвтуза: в 2 ч. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010.
- Вып. 22, ч. 2. - С. 41-47.
Сведения об авторах: Тушко Александр Андреевич, кандидат технических наук, доцент;
Куцый Александр Александрович, студент, e-mail: billionyx@mail.ru.
