CC BY
39
УДК 694.951.002.5
В.И. Погонец
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛКИ РЫБ ВАКУУМНЫМ СПОСОБОМ
Приведены рекомендации по оптимизации параметров процесса вакуумной разделки мелких и средних по размерам рыб. Детально проанализирован процесс, в результате чего предложены оптимальные технологические решения, а также формы и конструкции вакуумных насадок, которые обеспечат необходимые условия для нормального протекания процесса извлечения внутренностей.
Ключевые слова: разделка, рыбы, вакуум, способ, оптимизация, процесс.
V.I. Pogonets
TO THE QUESTION OF OPTIMIZATION OF CUTTING A FISH BY VACUUM METHOD
There are the recommendations for optimization of parameters of the vacuum cutting process of small and medium-sized fish. The process has been analyzed in details resulting in the proposed optimal technological solutions, as well as shapes and designs of vacuum nozzles, which will provide the necessary conditions for the normal course of extraction offish viscera.
Key words: rntting, fish, vacuum, method, optimization, process
Под режимом отсоса внутренностей рыб понимается характер изменения во времени давления в насадке и скорости течения рабочей среды (воздушного потока).
Если удаление твердой фазы (слизи, липидов, белковых компонентов и т.п.), не имеющей связи с брюшной полостью и жгутом внутренностей, не представляет при вакуумной разделке рыб затруднений, то отрыв непосредственно жгута внутренностей, как нам удалось установить в процессе исследований - задача достаточно сложная. Протекание этого процесса в его развитии по этапам требует детального, очень внимательного подхода к режиму отсоса.
Ранее [1, 2] из построенной нами теоретической модели рассматриваемого процесса можно отметить, что для улучшения качества отрыва, т.е. полного удаления всех внутренностей из брюшной полости, необходимо обеспечить более быстрое вытягивание их в жгут.
Затягивающее усилие, создаваемое потоком воздуха в начальный момент (это первая составляющая суммарного усилия в процессе отсоса), действует во времени недостаточно быстро и не успевает вытянуть внутренности в брюшной полости в жгут. В свою очередь, вторая составляющая усилия - в предлагаемой авторами [1, 2] формуле
2-/л-а-1
ylïï-V-t ^
2-АР
+ АР ■ S, (1)
Р
а именно, усилие (АР • 5) оторвёт только ту часть внутренностей, которую к настоящему моменту сила успела вытянуть в жгут. Такого протекания процесса следует ожидать при медленном наращивании разрежения в вакуумной насадке. Проведенные опыты подтверждают результаты, полученные теоретическим путем.
Таким образом, к числу первых рекомендаций по оптимизации процесса следует отнести, возможно, более быстрое достижение заданного разрежения в насадках и поддержание его во время течения процесса. Это обеспечит согласно формуле (2), полученной авторами
2-АР
(2)
Р
в которую время входит в степени 1/2, большие значения втягивающих усилий (первая составляющая формулы), причем достигаться эти значения будут в весьма короткие промежутки времени, что приведет к быстрой трансформации внутренностей в жгут и, следовательно, к качественному отрыву самого жгута внутренностей. Таким образом, для осуществления процесса вакуумной экстракции внутренностей из брюшной полости у рыб в большей степени важна кратковременность процесса наращивания разрежения в вакуумных насадках. Проведенные нами многочисленные эксперименты вакуумной разделки мелких и средних по размерам рыб (сайры, сардины, песчанки, мойвы) подтверждают теоретические выводы и показывают, что при относительно небольших разрежениях и при обеспечении условия кратковременности процесса внутренности удаляются более качественно. Таким образом, нет необходимости в создании больших разрежений в вакуумных системах при разделке рыб и использовании при этом мощных вакуум-насосов. Основное внимание должно быть обращено на обеспечение большой скорости создания разрежения.
Из формулы (1) после её преобразования получается следующее выражение:
=2 ■ /л-а-I
2-АР
+ АР ■ £. (3)
Имея экспериментально полученные значения усилий отрыва внутренностей, можно подсчитать необходимую для этого величину разрежения. Обычно она не превышает 1015 % от атмосферного давления при обязательном условии осуществления достаточно быстрого создания разрежения.
Следует отдельно остановиться на следующем существенном моменте. Формула (3) есть выражение для суммарной силы, причем первая часть этой формулы есть сила засасывания, возникающая от действия касательных напряжений.
При проектировании и расчетах вакуумных узлов в рыборазделочных машинах и расчетах оборудования необходимо предварительно определить не только усилия отрыва, но и усилия засасывания по первому слагаемому формулы (3). Такое усилие по величине обычно много меньше усилия отрыва, но именно оно определяет дальнейшее течение процесса, и с него необходимо начинать как расчеты оборудования, так и анализ процесса вакуумной экстракции внутренностей у рыб вообще.
Из формулы (3) получается следующее выражение для требуемого разрежения при расчете засасывания жгута внутренностей:
п-V ^-р 9
АРТ>—--------%-^2, (4)
8 ^и-а-1 ^
где Рт - экспериментально определенное усилие вытягивания жгута внутренностей; АРТ - разрежение, необходимое для обеспечения процесса вакуумной экстракции внутренностей.
После расчета усилий засасывания с использованием экспериментальных данных по усилию вытягивания необходимо определить АРе из квадратного (относительно АР) уравнения (3), взяв в левой части, что
Ръ=Рв+Р<ЭТ’ (5)
где Гв - экспериментальное усилие вытягивания жгута внутренностей; Гот -
экспериментальное усилие отрыва жгута внутренностей.
Для выявления путей оптимизации процесса полученные значения АРТ и АРе необходимо сопоставить, так как они характеризуют два процесса, имеющих различную физическую сущность.
Хотя порядок величин в формуле (3) различен (порядок величины второго слагаемого выше), следует подчеркнуть, что порядок величины первого слагаемого формулы (3) зависит от промежутка времени, в течение которого развивается пограничный слой на поверхности жгута внутренностей. При анализе конечного этапа развития процесса экстракции внутренностей имеет смысл это учитывать, так как при достаточно малых величинах времени I протекания самого процесса величина первого слагаемого может быть достаточно большой по величине.
Отдельно остановимся на рекомендациях для обеспечения оптимальных конструкций вакуумных насадок, применяемых для вакуум-отсоса внутренностей у мелких и средних рыб, и необходимых технологических условий для нормального протекания процесса удаления внутренностей.
Первая рекомендация направлена на обеспечение прохода воздуха, иначе говоря, создание зазора между торцовой частью вакуумной насадки и торцом перерезанной части тушки рыбы. Как уже отмечали ранее, плотное прижатие рыбы к насадке не обеспечивает качественного отрыва внутренностей, поэтому при конструировании узлов отсоса необходимо создавать специальные упоры, которые будут удерживать тушки от притягивания к торцовой части насадок, исключая тем самым плотное прижатие тушки к насадке.
В целях обеспечения качественного и полного удаления внутренностей важно создавать условия для быстрого и полного воздействия второй составляющей суммарной силы, входящей в формулу (3). Доля оптимального воздействия этой силы необходима для обеспечения прохождения воздуха в брюшную полость. При вытягивании внутренностей в жгут эта сила действует на конус жгута в направлении основания конуса. Если в силу каких-либо причин, к примеру, недостаточной по величине силы засасывания Рт, жгут не сформировался в виде конической поверхности и часть поверхности жгута непосредственно прилипает к внутренней поверхности брюшной полости рыбы, то вторая составляющая действует неравномерно вдоль поверхности жгута внутренностей, и следует ожидать неполного отрыва. Таким образом, появляется необходимость обеспечения прохода воздуха в брюшную полость именно в момент действия первой составляющей от усилия. Это может выполняться конструктивно различными путями. Так, например, в наших опытных конструкциях установок и машин применялось легкое сжатие тушек рыбы в направлении, перпендикулярном спине. При этом брюшная полость тушек деформируется, принимая в сечении форму, близкую к окружности. Так как жгут при отрыве имеет, в свою очередь, форму, приближенную к форме конуса, то такая деформация брюшной полости создаёт лучшие условия для полного отрыва по сравнению с недеформируемой полостью. При этом вторая составляющая усилия действует распределенной нагрузкой, охватывает по периметру жгут внутренностей наиболее полно. Результаты проведенных нами опытов показывают, что при такой деформации качество удаления внутренностей улучшается.
Оптимальной формой насадки, а именно формой сечения её плоскостью, перпендикулярной к оси насадки, является окружность. Жгут внутренностей под влиянием распределения давления по его периметру принимает форму, подобную профилю сечения, однако нет необходимости изготавливать насадки со сложным профилем в силу деформируемости жгута внутренностей. Предлагается цилиндрическая насадка для вакуум-отсоса внутренностей, она проще и дешевле в изготовлении, а также легче подвергается чистке при эксплуатации в производственных условиях.
Существенное значение для обеспечения качественной зачистки брюшной полости рыбы также имеют размер и площадь входного отверстия вакуум-насадки. При малой площади входного отверстия может произойти закупорка его внутренностями и будет отсутствовать приток рабочей среды (воздуха). При большой площади не всегда удается достигнуть необходимой величины разрежения для обеспечения полного захвата и продвижения содержимого брюшной полости.
Кроме того, во избежание повреждения тела рыбы торцовая часть вакуум-насадки должна быть тщательно отполирована, а кромки завальцованы.
При длительной эксплуатации стенки вакуумных насадок и трубопроводов покрываются белково-жировой слизью и требуют периодической очистки, поэтому для их изготовления должны использоваться антикоррозионные материалы.
Список литературы
1. Погонец В.И. Определение основных параметров процесса при вакуумной разделке рыб [Текст] / В.И. Погонец // Науч. тр. Дальрыбвтуза. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. - Вып. 18. - С. 176-182.
2. Погонец В.И. О влиянии различных факторов на качество разделки рыб с помощью вакуума [Текст] / В.И. Погонец, Ю.В. Поспелов // Сб. тр. ТИНРО. 1998. - Вып. 6. - С. 114118.
3. Погонец В.И. Разделка сайры на роторной машине с вакуум-отсосом внутренностей [Текст] / В.И. Погонец // Рыб. хоз-во. - 1997. - № 1. - С. 66-67.
Сведения об авторе: Погонец Владимир Ильич, доктор технических наук, доцент, email: [email protected].
