Научная статья на тему 'ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОПЧЁНОЙ РЫБЫ'

ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОПЧЁНОЙ РЫБЫ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
70
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ИЗОБРАЖЕНИЕ / ЦВЕТОВОЙ АНАЛИЗ / КОНТРОЛЬ / ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ ЗРЕНИЕ / РЫБА / КОПЧЕНИЕ / ПАРАМЕТРЫ / РЕЖИМЫ РАБОТЫ / АВТОМАТИЗАЦИЯ / КАМЕРА / IMAGE / COLOR ANALYSIS / CONTROL / ELECTROOPTICAL VISION / FISH / SMOKING / PARAMETERS / OPERATING MODES / AUTOMATION / CAMERA

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Лебедев Дмитрий Васильевич, Рожков Евгений Александрович, Пивоваров Максим Игоревич

Производство рыбы и рыбной продукции как в России, так и в зарубежных странах занимает важное место в агропромышленном комплексе. Связано это в первую очередь с полезными для человеческого организма свойствами рыбы: наличие множества витаминов (А, B, D, Е, К), диетические свойства, позволяющие употреблять рыбу людям с проблемами ЖКТ и т.д. Рыба является нежным, скоропортящимся продуктом. Большая часть рыбной продукции производится далеко от места ее реализации, поэтому возникает необходимость разработки технологий, повышающих срок хранения рыбы. Одной из наиболее эффективных технологий изготовления рыбной продукции из свежей рыбы является копчение. Широкое применение данной технологии обусловлено тем, что при копчении рыбы происходит не только консервация требуемых свойств рыбы, но и уничтожение вредоносных вирусов и микроорганизмов. Говоря о пользе копчёной рыбы, в первую очередь стоит отметить, что благодаря тому, что продукт поддаётся минимальной обработке, в нём сохраняется большая часть (примерно 80%) полезных элементов. В настоящее время считается, что употребление копчёных продуктов негативно сказывается на организме человека, однако в ходе многочисленных исследований ученых было установлено, что умеренное употребление копчёной рыбы не вредит здоровью людей, а даже наоборот улучшает работу всего организма человека. Существует множество различных методов и способов копчения рыбы, однако наиболее актуальным методом является использование специализированных автоматических электрокоптильных систем. При производстве копчёной рыбы возникает проблема обеспечения требуемого качества продукции. Равномерность копчения изменяется в зависимости от массы и размеров рыбы. Обеспечение одинаковых размеров и массы рыбы невозможно, поэтому после прохождения технологического процесса копчения рыбной продукции в обязательном порядке необходимо проведение контрольно-измерительных испытаний для определения отклонений от заданных требований по вкусовым, санитарно-гигиеническим, структурно-механическим показателям качества. Именно в данном случае актуально применение оптико-электронного метода анализа копчёной рыбы. Основными достоинствами данного метода являются непрерывность технологического процесса копчения рыбы, точность определения параметров, позволяющих определить селективные критерии разделения продукции по заданным показателям качества, и быстродействие, которое достигается за счет использования современных оптических средств детектирования и компьютерного оборудования. Цель исследования - проведение анализа эффективности оптико-электронного контроля электротехнологического процесса копчения рыбы и определение рациональных параметров и режимов работы данной установки. Определение рациональных параметров и режимов работы систем оптико-электронного контроля процесса копчения рыбы было проведено на базе лабораторной установки в Кубанском ГАУ. Достоверность результатов подтверждается многократной повторностью проведённых исследований и воспроизводимостью полученных результатов, использованием общепринятых методов, приборов и математической обработкой экспериментальных данных. Проведено экспериментальное исследование по определению рациональных параметров и режимов работы оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы, которые обеспечивают высокую точность определения показателей качества анализируемой продукции. Рассмотрены искомые зависимости. Выполнено аналитическое описание соотношения основных параметров оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы. Разработана принципиальная электрическая схема по исследованию параметров и режимов работы оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы. Результаты исследования эффективности оптико-электронного контроля качества копчёной рыбы показали высокую точность определения микробиологических и структурно-механических показателей продукции (погрешность не более 10%).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Лебедев Дмитрий Васильевич, Рожков Евгений Александрович, Пивоваров Максим Игоревич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PARAMETERS AND OPERATING MODES OF ELECTROOPTICAL INSTALLATION FOR SMOKED FISH CONTROL QUALITY

Production of fish and fish products both in Russia and in foreign countries occupies an important place in the agro-industrial complex. This is primarily due to the properties of fish that are useful for human organisms: the presence of many vitamins (A, B, D, E, K), dietary properties that allow people with gastrointestinal problems to eat fish, etc. Fish is a delicate, perishable product. Most fish products are produced far from the place where they are sold, so there is a need to develop technologies that increase the shelf life of fish. One of the most effective technologies for manufacturing fish products from fresh fish is Smoking. The widespread use of this technology is due to the fact that smoking fish not only preserves the required properties, but also destroys harmful viruses and microorganisms. Speaking about the benefits of smoked fish, first of all, it is worth noting that due to the fact that the product is amenable to minimal processing, it retains a large part (about 80%) of the useful elements. Currently, it is believed that the use of smoked products negatively affects the human body, but in the course of numerous research scientists have found that moderate consumption of smoked fish does not harm human health, but rather improves the functioning of the entire human body. There are many different methods and methods of Smoking fish, but the most relevant method of Smoking fish and fish products is the use of specialized automatic electric Smoking systems. When producing smoked fish, the problem arises of ensuring the required quality of products. The uniformity of Smoking varies depending on the weight and size of the fish. Ensuring the same size and weight of fish is not possible, so after passing the technological process of Smoking fish products, it is mandatory to conduct control and measurement tests to determine deviations from the specified requirements for taste, hygiene, structural and mechanical quality indicators. It is in this case that the application of the optical-electronic method of analysis of smoked fish is relevant. The main advantages of this method are the continuity of the technological process of Smoking fish, the accuracy of determining parameters that allow determining the selective criteria for dividing products by specified quality indicators, and the speed of action, which is achieved through the use of modern optical detection tools and computer equipment. The purpose of the study is to analyze the effectiveness of optoelectronic control of the electrotechnological process of Smoking fish and determine the rational parameters and operating modes of this installation. The determination of rational parameters and modes of operation of optoelectronic control systems for the process of Smoking fish was carried out on the basis of a laboratory installation in the Kuban state agrarian university. The validity of the results is confirmed by the repeated repeatability of the conducted studies and the reproducibility of the obtained results, the use of generally accepted methods, devices and mathematical processing of experimental data. We conducted an experimental study to determine the rational parameters and operating modes of the optical-electronic installation for the analysis of smoked fish, which provide high accuracy in determining the quality indicators of the analyzed products. We considered the dependencies we were looking for. The analytical description of the ratio of the main parameters of the optical-electronic installation for the analysis of smoked fish is performed. A basic electrical diagram was developed to study the parameters and operating modes of an optoelectronic installation for the analysis of smoked fish. The results of the study of the effectiveness of optoelectronic quality control of smoked fish showed high accuracy in determining micro-biological and structural-mechanical indicators of products (the error is not more than 10%).

Текст научной работы на тему «ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОПЧЁНОЙ РЫБЫ»

УДК 639.2/.3

Д.В. Лебедев, Е.А. Рожков, М.И. Пивоваров

ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОПЧЁНОЙ РЫБЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ И.Т. ТРУБИЛИНА», КРАСНОДАР, РОССИЯ

D.V. Lebedev, E.A. Rozhkov, M.I. Pivovarov PARAMETERS AND OPERATING MODES OF ELECTROOPTICAL INSTALLATION FOR

SMOKED FISH CONTROL QUALITY FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «KUBAN STATE AGRARIAN UNIVERSITY NAMED AFTER I.T. TRUBILIN», KRASNODAR, RUSSIA

Дмитрий Васильевич Лебедев Евгений Александрович Рожков Максим Игоревич Пивоваров

Dmitriy Vasilyevich Lebedev Evgeniy Alexandrovich Rozhkov Maxim Igorevich Pivovarov

кандидат технических наук, доцент zhenyacool31@mail.ru mail.maxima97@gmail.com dm.lebedev@mail.ru,

Аннотация. Производство рыбы и рыбной продукции как в России, так и в зарубежных странах занимает важное место в агропромышленном комплексе. Связано это в первую очередь с полезными для человеческого организма свойствами рыбы: наличие множества витаминов (А, В, D, Е, К), диетические свойства, позволяющие употреблять рыбу людям с проблемами ЖКТ и т.д. Рыба является нежным, скоропортящимся продуктом. Большая часть рыбной продукции производится далеко от места ее реализации, поэтому возникает необходимость разработки технологий, повышающих срок хранения рыбы. Одной из наиболее эффективных технологий изготовления рыбной продукции из свежей рыбы является копчение. Широкое применение данной технологии обусловлено тем, что при копчении рыбы происходит не только консервация требуемых свойств рыбы, но и уничтожение вредоносных вирусов и микроорганизмов. Говоря о пользе копчёной рыбы, в первую очередь стоит отметить, что благодаря тому, что продукт поддаётся минимальной обработке, в нём сохраняется большая часть (примерно 80%) полезных элементов. В настоящее время считается, что употребление копчёных продуктов негативно сказывается на организме человека, однако в ходе многочисленных исследований ученых было установлено, что умеренное употребление копчёной рыбы не вредит здоровью людей, а даже наоборот улучшает работу всего организма человека. Существует множество различных методов и способов копчения рыбы, однако наиболее актуальным методом является использование специализированных автоматических электрокоптильных систем. При производстве копчёной рыбы возникает проблема обеспечения требуемого качества продукции. Равномерность копчения изменяется в зависимости от массы и размеров рыбы. Обеспечение одинаковых размеров и массы рыбы невозможно, поэтому после прохождения технологического процесса копчения рыбной продукции в обязательном порядке необходимо проведение контрольно-измерительных испытаний для определения отклонений от заданных требований по вкусовым, санитарно-гигиеническим, структурно-механическим показателям качества. Именно в данном случае актуально применение оптико-электронного метода анализа копчёной рыбы. Основными достоинствами данного метода являются непрерывность технологического процесса копчения рыбы, точность определения параметров, позволяющих определить селективные критерии разделения продукции по заданным показателям качества, и быстродействие, которое достигается за счет использования современных оптических средств детектирования и компьютерного оборудования. Цель исследования - проведение анализа эффективности оптико-электронного контроля электротехнологического процесса копчения рыбы и определение рациональных параметров и режимов работы данной установки. Определение рациональных параметров и режимов работы систем оптико-электронного контроля процесса копчения рыбы было проведено на базе лабораторной установки в Кубанском ГАУ. Достоверность результатов подтверждается многократной повторностью проведённых исследований и воспроизводимостью полученных результатов, использованием общепринятых методов, приборов и математической обработкой экспериментальных данных. Проведено экспериментальное исследование по определению рациональных параметров и режимов работы оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы, которые обеспечивают высокую точность определения показателей качества анализируемой продукции. Рассмотрены искомые зависимости. Выполнено аналитическое описание соотношения основных параметров оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы. Разработана принципиальная электрическая схема по исследованию параметров и режимов работы оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы. Результаты исследования эффективности оптико-электронного контроля качества копчёной рыбы показали высокую точность определения микробиологических и структурно-механических показателей продукции (по-

грешность не более 10%).

Ключевые слова: изображение, цветовой анализ, контроль, оптико-электронное зрение, рыба, копчение, параметры, режимы работы, автоматизация, камера.

Abstract. Production of fish and fish products both in Russia and in foreign countries occupies an important place in the agro-industrial complex. This is primarily due to the properties of fish that are useful for human organisms: the presence of many vitamins (A, B, D, E, K), dietary properties that allow people with gastrointestinal problems to eat fish, etc. Fish is a delicate, perishable product. Most fish products are produced far from the place where they are sold, so there is a need to develop technologies that increase the shelf life of fish. One of the most effective technologies for manufacturing fish products from fresh fish is Smoking. The widespread use of this technology is due to the fact that smoking fish not only preserves the required properties, but also destroys harmful viruses and microorganisms. Speaking about the benefits of smoked fish, first of all, it is worth noting that due to the fact that the product is amenable to minimal processing, it retains a large part (about 80%) of the useful elements. Currently, it is believed that the use of smoked products negatively affects the human body, but in the course of numerous research scientists have found that moderate consumption of smoked fish does not harm human health, but rather improves the functioning of the entire human body. There are many different methods and methods of Smoking fish, but the most relevant method of Smoking fish and fish products is the use of specialized automatic electric Smoking systems. When producing smoked fish, the problem arises of ensuring the required quality of products. The uniformity of Smoking varies depending on the weight and size of the fish. Ensuring the same size and weight of fish is not possible, so after passing the technological process of Smoking fish products, it is mandatory to conduct control and measurement tests to determine deviations from the specified requirements for taste, hygiene, structural and mechanical quality indicators. It is in this case that the application of the optical-electronic method of analysis of smoked fish is relevant. The main advantages of this method are the continuity of the technological process of Smoking fish, the accuracy of determining parameters that allow determining the selective criteria for dividing products by specified quality indicators, and the speed of action, which is achieved through the use of modern optical detection tools and computer equipment. The purpose of the study is to analyze the effectiveness of optoelectronic control of the electro-technological process of Smoking fish and determine the rational parameters and operating modes of this installation. The determination of rational parameters and modes of operation of optoelectronic control systems for the process of Smoking fish was carried out on the basis of a laboratory installation in the Kuban state agrarian university. The validity of the results is confirmed by the repeated repeatability of the conducted studies and the reproducibility of the obtained results, the use of generally accepted methods, devices and mathematical processing of experimental data. We conducted an experimental study to determine the rational parameters and operating modes of the optical-electronic installation for the analysis of smoked fish, which provide high accuracy in determining the quality indicators of the analyzed products. We considered the dependencies we were looking for. The analytical description of the ratio of the main parameters of the optical-electronic installation for the analysis of smoked fish is performed. A basic electrical diagram was developed to study the parameters and operating modes of an optoelectronic installation for the analysis of smoked fish. The results of the study of the effectiveness of optoelectronic quality control of smoked fish showed high accuracy in determining micro-biological and structural-mechanical indicators of products (the error is not more than 10%).

Keywords: image, color analysis, control, electrooptical vision, fish, smoking, parameters, operating modes, automation, camera.

Введение. Рыба и рыбные продукты в настоящее время являются важнейшими составляющими правильного и сбалансированного питания человека, так как в них содержатся такие жизненно важные вещества, как жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), водорастворимые витамины (витамины группы В, особенно в печени рыб), а также витамины Н, С, РР и пантотеновая кислота [1]. Именно поэтому рыбное хозяйство является важной отраслью всего агропромышленного комплекса России.

Рыба является нежным, скоропортящимся продуктом. С древних времён люди не только ловили и употребляли в пищу свежую рыбу, но и учились заготавливать её впрок. К самым простым способам сохранения рыбы относят сушение, вяление и соление. Далее было изучено копчение продукции, в том числе и рыбы, которое позволяет сохранять полезные свойства продукции на долгое время. В настоящее время у многих людей сложилось мнение, что употребление в пищу копчёных продуктов способствует развитию опухолей и раковых заболеваний из-за образования в продуктах копчения канцерогенных веществ. Однако, благодаря ряду исследований и экспериментов, учёные выяснили, что это не совсем верно. Было доказано, что копчёные продукты, особенно рыба, способны не только снижать уровень холестерина в крови человека, но и уменьшать риск образования опухолей.

Технологический процесс производства копчёной рыбы сложный, так как состоит из комплекса операций, соответствующих требованиям технологической инструкции по изготовлению копчёной рыбы, и ряда специальных технологических инструкций, разработанных с учётом видовых особенностей сырья и готовой продукции [2, 3].

Технология копчения рыбы позволяет сохранить все полезные свойства. Мясо должно отделяться легко. После копчения рыба может храниться длительное время. Существует три основных режима приготовления:

1. Холодное копчение - осуществляется при температуре от 15 до 35 градусов. Длительность процесса - от двадцати четырех часов до двух суток.

2. Теплое копчение (или полугорячее) -осуществляется при температуре от 35 до 60 градусов. Длительность процесса - от трех до шести часов.

3. Горячее копчение - происходит при температуре от 60 до 80 градусов. Рыба готовится

от одного до трех часов.

На сегодняшний день рыбу коптят, как правило, традиционным способом, используя дым от определенных сортов древесины - ольха, бук, луб [4]. На производстве для такого способа копчения используется паровая термокамера, обеспечивающая оптимальные условия для копчения рыбы (рисунок 1). Главным достоинством данного метода копчения рыбы является стоимость и простота конструкции коптильного оборудования. Однако у данного метода есть ряд недостатков:

1. Неравномерность распределения дыма по камере копчения;

2. Невозможность обеспечения автоматического контроля качества производимой продукции;

3. Зависимость скорости копчения от применяемого топлива.

Также стоит отметить, что при копчёнии традиционным методом с помощью дыма от древесного топлива требуются большие затраты энергоресурсов в связи с низким термодинамическим КПД паровой термокамеры [5, 6].

Рисунок 1 - Паровая термокамера для копчения рыбы, использует дым от горения древесины

Наиболее актуальным методом копчения рыбы и рыбной продукции является использование специализированных автоматических электрокоптильных систем (рисунок 2). Основными достоинствами данного метода являются точность регулировки степени копчения за счет использования датчиков дыма и температуры, равномерность копчения и быстродействие системы, которое достигается за счет высокого КПД электронагревательных элементов.

Рисунок 2 -Электрокоптильня для производства копчёной рыбы

Данные электротехнологические установки позволяют осуществлять процесс копчения полностью в автоматическом режиме согласно установленным параметрам для данного вида рыбы. После окончания технологического процесса копчения продукция должна в обязательном порядке проходить контроль, так как размеры и масса одного и того же вида рыбы могут различаться, а соответственно могут возникать отклонения от заданных требований по вкусовым, санитарно-гигиеническим, структурно-механическим показателям качества [7].

В данном случае возникает необходимость контроля качества готовой продукции. В настоящее время контроль осуществляется посредством проведения лабораторного анализа отдельной партии готовой продукции, однако он не всегда информативен и не может обеспечить надлежащее качество всей продукции, потому что для лабораторных исследований используются выборочные партии копчёной рыбы. Поэтому для осуществления эффективного контроля качества копчёной рыбной продукции эффективно применение оптико-электронных методов анализа.

Цель работы - определение рациональных параметров и режимов работы оптико-электронной установки для контроля качества копчёной рыбы, установленной непосредственно после электрокоптильни.

Методика. Исследование параметров и режимов работы электрокоптильных установок проводилось на примере устройства электростатического копчения УЭК-1, в котором технологический процесс осуществляется непрерывно и полностью в автоматическом режиме за счет контроля условий копчения посредством датчи-

ков температуры, влаги, дыма [8]. Для осуществления контроля качества готовой продукции актуально использование специализированного оптико-электронного контроля, который осуществляется на выходе из устройства электростатического копчения УЭК-1. В целях достижения требуемых рациональных параметров копчения нами была разработана принципиальная схема управления электрокоптильни с оптико-электронным контролем, которая представлена на рисунке 3.

Данная схема построена таким образом, что возможно регулирование начальных задаваемых параметров процесса копчения в зависимости от массы, размера и вида рыбы, а также одно-тактное управление электростатическим полем обмоток, осуществляющих нагрев. Контроль температуры копчения осуществляется посредством датчиков температуры, которые установлены непосредственно в камере установки.

При копчёнии в электростатическом поле высокого напряжения процесс проникновения коптильных веществ по своей природе близок к традиционному способу копчения, но за счет ионизации компоненты дымовоздушной смеси бомбардируют поверхность продукта и продолжительность копчения сокращается с нескольких суток (традиционное копчение) до одного часа. Дальнейшая необходимая стадия — выдержка в холодильной камере с целью проникновения коптильных веществ внутрь продукта.

Кроме того, электрическое поле и ионизированная среда оказывают губительное действие на кишечную палочку EscherichiaColi. Эффективность воздействия повышается с увеличением времени обработки: через 3 мин погибает 63,5%, через 10 мин — 68,3%, через 45 мин — 75,4% микроорганизмов. После 55-минутной обработки все микроорганизмы, как и предусмотрено ветеринарно-санитарными требованиями, уничтожаются полностью.

Установка электростатического копчения имеет небольшие габариты, максимальная потребляемая мощность 540 Вт, оснащена встроенным электрическим дымогенератором, подключается к источнику электроэнергии 220 В, 50 Гц с заземлением, проста и удобна в эксплуатации. Выбросы дыма минимальны, так как практически все компоненты дыма осаждаются на поверхность продукта.

После завершения процесса копчения согласно заданной программе рыбная продукция подается на установку оптико-электронного анализа и контроля качества копчёной рыбы,

Рисунок 3 - Принципиальная схема управления электрокоптильни с оптико-электронным контролем

технологическая схема которой приведена на рисунке 4. Алгоритм работы установки включает в себя цветовой анализ поверхности рыбы, который успешно применяется для анализа и распознавания других сельскохозяйственных продуктов (семян, куриных яиц) [9, 10, 11, 12].

з _эвм

2

Рисунок 4 - Технологическая схема установки оптико-электронного анализа и контроля качества копчёной рыбы

Данная установка согласно заданным параметрам осуществляет цветовой анализ по-

верхности копчёной рыбы и на основании результатов анализа сортирует продукцию на 2 группы: рыбная продукция, готовая к реализации, и продукция, требующая повторного копчения. Из электрокоптильни 1 рыба попадает на подающее устройство 2 (транспортер), которое перемещает продукцию в зону анализа. Рабочая зона анализа включает в себя источники освещения 3 для создания оптимального фона (светодиодные лампы) и оптические средства детектирования (фотокамеры) 4. В зоне анализа происходит захват изображения объекта (рыба), которое передается на аналитический блок 5 (компьютер с программным обеспечением для цветового анализа объектов). Аналитический блок на основании входных параметров, установленных для данного вида рыбы (требования к качеству анализируемой продукции), проводит анализ полученного изображения и выдает результат- какого качества копчёная рыба. Если рыба соответствует заданным требованиям по вкусовым, санитарно-гигиеническим, структурно-механическим показателям качества, то исполнительный механизм 7 отправляет продукцию на упаковочный конвейер. Если рыба не

соответствует заданным требованиям, то исполнительный механизм 7 отправляет продукцию в электрокоптильню 1 для повторного копчения.

Внешний вид и конструкция оптико-электронной установки для анализа и сортировки копчёной рыбы показаны на рисунках 5, 6, 7.

Рисунок 5 - Внешний вид и конструкция технологической линии сортировки копчёной рыбы с оптико-электронным контролем

Рисунок 6 - Внешний вид и конструкция технологической линии сортировки копчёной рыбы с оптико-электронным контролем

Результаты. Исследование параметров и режимов работы оптико-электронной установки для анализа копчёной рыбы проводились в 2 этапа:

1. Определение рациональных параметров проведения цветового анализа изображения копчёной рыбы, полученного оптико-электронной установкой.

2. Определение рациональных режимов работы оптико-электронной установки для анали-

за копчёной рыбы, позволяющих определить ее качество.

Рисунок 7 - Внешний вид технологической линии сортировки копчёной рыбы с оптико-электронным контролем

Для проведения первого этапа исследования был использован копчёный серебристый карп (толстолобик). Для определения рациональных параметров цветового анализа поверхности копчёной рыбы было проведено компьютерное распознавание 100 изображений разных частей рыбы. В основе цветового анализа объекта лежит выделение отдельных областей на поверхности рыбы и вычисление средних значений цветовых параметров R, G, B при помощи программы AlexeySoft Color Picker Pro (рисунок 8).

Рисунок 8 - Цветовой анализ выделенной области поверхности копчёной рыбы

Определение рациональных параметров цветового анализа осуществлялось посредством определения граничных значений копчёной рыбы высшего класса, соответствующей всем требованиям к качеству копчёной продукции согласно ГОСТ, продукции, неготовой к употреблению по ряду параметров, и граничных значений копчёной рыбы, на поверхности которой были обнаружены вредоносные микроорганизмы и вирусы (рисунки 9 и 10).

Основные дефекты и пороки рыбы холод-

ного копчения: белобочка, подпаривание, рапа, плесневение, тусклая и темная поверхность, смолистые натеки, невыраженный запах копчёности, кислый запах в жабрах, посторонние запахи, окисление жира, горький вкус, дряблая и сухая консистенция мяса, повышенное содержание влаги в рыбе. Эти пороки появляются в результате нарушения технологических процессов и режима хранения рыбных товаров. Об этой проблеме упоминается не только в отечественных литературных источниках, но и в зарубежных [13].

Рисунок 9 - Цветовой анализ рыбы, пораженной плесенью

jtrffa И ■ «

Рисунок 10 - Цветовой анализ рыбы, не соответствующей показателям качества по содержанию соли на поверхности

Данные дефекты копчёной рыбы успешно определяются оптико-электронным методом за счет того, что эти дефекты напрямую влияют на цветовые параметры поверхности рыбы. Так, например, для доброкачественной рыбы наружные покровы золотистые или желтовато-коричневые (в зависимости от вида рыбы), иногда имеются небольшие светлые незакопчённые места; чистые, сухие или несколько увлажненные. Для недоброкачественной рыбы наружные покровы грязно-золотистые, влажные, с острым затхлым запахом. Для устранения вышеописанных несоответствий заданным показателям

качества копчёной рыбы возможно применение озоно-воздушной смеси, которая не только обеззараживает поверхность продукта, но и улучшает ее вкусовые качества [14]. Аналогично отражается на цветовых параметрах поверхности рыбы и содержание соли и других добавок. Результаты экспериментального исследования параметров цветового анализа поверхности копчёной рыбы на предмет наличия отклонений от нормируемых показателей качества продукции приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты исследования параметров цветового анализа поверхности копчёной рыбы

Вид рыбы Цветовой параметр R Цветовой параметр G Цветовой параметр B

R . min R ср R max R . min R ср R max R . min R ср R max

Доброкачественная 185 200 225 104 111 118 79 82 85

Недоброкачественная (вредные микроорганизмы) 162 176 190 152 156 160 154 164 174

Недоброкачественная (повышенное содержание соли) 240 248 256 216 224 232 148 156 164

Недоброкачественная (недостаточная степень копчения) 132 154 176 80 85 90 70 74 78

Анализируя полученную таблицу, было установлено, что оптимальные цветовые параметры RGB копчёной рыбы находятся в диапазоне (185, 200; 104, 118; 79, 85). На основе данных параметров возможна разработка рационального алгоритма цветового анализа для идентификации копчёной рыбы.

Для определения рациональных режимов работы оптико-электронной установки для анализа и сортировки копчёной рыбы были проведены экспериментальные исследования эффективности работы установки при работе с разными видами рыб с разными размерами и массой. Были исследованы следующие виды копчёной рыбы: серебристый карп (толстолобик) и лещ. Для определения точности идентификации показателей качества копчёной рыбы проводилось контрольное определение параметров, определяющих качество продукции согласно ГОСТ, в

лаборатории. Результаты проведенного исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты исследования режимов работы оптико-электронной установки для анализа и сортировки копчёной рыбы

Вид рыбы Масса и размеры Производительность оптико-электронной установки, кг/ч Количество рыбы, проходящее зону анализа за единицу времени, шт/мин Точность идентификации показателей качества рыбы,%

Малые 30 15 95%

(масса до 50 20 92%

го 1 кг) 120 26 85%

> ^ ы Средние 30 13 94%

1— о и (масса от 1 50 18 92%

р ю до 5 кг) 120 21 89%

<В о Большие 30 10 96%

(масса 50 14 91%

более 5 кг) 120 18 89%

Малые 30 20 97%

(масса до 50 24 94%

0,5 кг) 120 28 91%

Средние 30 18 96%

<в (масса от 50 21 91%

0,5 до 1,5 кг) 120 24 89%

Большие 30 14 95%

(масса 50 18 92%

более 1,5 кг) 120 20 89%

Проводя анализ полученных результатов, приходим к выводу, что наиболее рациональным является режим средней производительности, потому что он обеспечивает высокую пропускную способность рыбы (50 кг/ч) через зону анализа и достаточно высокую точность цветового анализа (выше 90%).

Стоит отметить, что предлагаемое оптико-электронное устройство для анализа и контроля качества копчёной рыбы способно не только проводить исследование основных показателей качества рыбы, но и определять массу и размеры сортируемого продукта. Соответствующий алгоритм работы оптико-электронной установки для определения массы успешно применяется в пчеловодстве [15, 16].

Выводы. Использование метода оптико-электронного анализа продукции при производстве копчёной рыбы при правильно выбранных параметрах и режимах работы способно повысить качество и сократить затраты на лабораторный анализ готовой продукции.

Проведя анализ научно-технической литературы, была разработана методика проведе-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ния цветового анализа копчёной рыбы и определены рациональные параметры, позволяющие с достаточно высокой точностью проводить оптико-электронный бесконтактный анализ показателей качества рыбы. Также был определен наиболее рациональный режим работы установки оптико-электронного анализа и контроля качества копчёной рыбы: производительность -50 кг/ч, точность анализа - более 90%.

Список литературы

1 ГОСТ 31795-2012 Рыба, морепродукты и продукция из них. Метод определения массовой доли белка, жира, воды, фосфора, кальция и золы спектроскопией в ближней инфракрасной области. М.: Стандартинформ, 2013. 13 с.

2 Буяров В.С., Юшакова Ю.А., Родимцев С.А., Буяров А.В. Рыбоводно-биологическая оценка сеголеток судака, выращенных по разным технологическим схемам // Вестник Курганской ГСХА. 2017. № 4 (24). С. 24-26.

3 ГОСТ 7631-2008 Рыба, нерыбные объекты и продукция из них. Методы определения ор-ганолептических и физических показателей. М.: Стандартинформ, 2011. 11 с.

4 Результаты исследований процессов обезвоживания при тепловой обработке рыбы/ М.В. Вотинов [и др.] // Молодой учёный. 2012. № 6. С. 487-490.

5 Физика: учебно-методическое пособие для студентов направления 35.03.04 «Агрономия (Защита растений)» / Д.В. Лебедев [и др.]. Краснодар, 2020. 106 с.

6 Лебедев Д.В., Рожков Е.А. Физика: учебно-методическое пособие для студентов направления 36.03.02 «Зоотехния (Технология производства продуктов животноводства)». Краснодар, 2020. 130 с.

7 Корнелаева Р. П., Степаненко П.П., Павлова Е.В. Санитарная микробиология сырья и продуктов животного происхождения / под ред. Р.П. Корнелаевой. М.: ООО "Полиграфсервис", 2006. 407 с.

8 Устройство электростатического копчения УЭК-1 «ИДИЛЛИЯ». Руководство по эксплуатации. Северодвинск, 2003. 64 с.

9 Устройство для сортировки яиц: пат. RU 2654328 С1 Рос. Федерация № 2017128373 / Лебедев Д.В., Лебедев И.Д., Лебедев В.Д., Яншин А.В.; заявл. 08.08.2017; опубл. 17.05.2018.

10 Устройство для сортировки яиц: пат. RU 2504149 С1 Рос. Федерация № 2012128404/13 / Лебедев Д.В., Якименко М.О., Кузьменко П.С.; заявл. 05.07.2012; опубл. 20.01.2014.

11 Лебедев Д.В., Рожков Е.А. Отсортировка по цвету зараженных фузариозом и головней семян пшеницы в многокритериальном фотоэлектронном сепараторе // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. № 4 (37). С. 25-29.

12 Лебедев Д.В., Цыганков Б.К. Оптико-электронный экспресс-анализ семенного материала: монография. Краснодар: Кубанский государственный университет, 2013. 178 с.

13 Kathiravan, Krishnamurthy. Infrared Heatingin Food Processing: An Overview / Kathiravan Krishnamurthy, Harpreet Kaur Khurana, Soojin Jun, Joseph Irudayaraj, Ali Demirci // Comprehen-sivere view sin food science and food safety.2008. № 7. Рр. 2-13. Available at: http://onlinelibrary.wi-ley.com/ (accessed 20 December 2014).

14 Озонатор: пат. RU 2523805 C1 Рос. Федерация № 2013105279/05 / Лебедев Д.В., Кузь-менко П.С., Якименко М.О., Лебедев И.Д.; заявл. 07.02.2013; опубл. 27.07.2014.

15 Устройство для контроля массы сотовых рамок улья: пат. RU 2692919 C1 Рос. Федерация № 2018122189 / Лебедев Д.В., Матишев Д.А., Матишев А.А., Лебедев И.Д., Лебедев В.Д., Дай-бова Л.А.; заявл. 15.06.2018; опубл. 28.06.2019.

16 Устройство для контроля состояния массы улья: пат. RU 2561462 C1 Рос. Федерация № 2014122592/13 / Лебедев Д.В., Михайлов А.А., Лебедев И.Д., Михайлов Д.А., Максименко М.Н.; заявл. 03.06.2014; опубл. 27.08.2015.

List of references

1 GOST 31795-2012 Fish, seafood and products from Them. Method for determining the mass fraction of protein, fat, water, phosphorus, calcium and ash by spectroscopy in the near-infrared region. M.: Standardinform, 2013. 13 p.

2 Buyarov V.S., Yushakova Yu.A., Rodimt-sev S.A., Buyarov A.V. Rybovodno-biological assessment of sudak girls grown according to various technologic schemes // Vestnik Kurganskoj GSKHA. 2017. № 4 (24). Pp. 24-26.

3 GOST 7631-2008 Fish, non-fish objects and products from them. Methods for determining organoleptic and physical indicators. M.: Standardtinform, 2011. 11 р.

4 Results of studies of dehydration processes during heat treatment of fish / M.V. Votinov [et al.] // Young scientist. 2012. № 6. Рр. 487-490.

5 Physics: educational and methodological

manual for students of the 35.03.04 "Agronomy (Plant Protection) "/ D.V. Lebedev [et al.]. Krasnodar, 2020. 106 p.

6 Lebedev D.V., Rozhkov E.A. Physics: educational and methodological manual for students of the 36.03.02 «Zootechny (Technology for the production of livestock products)». Krasnodar, 2020. 130 p.

7 Kornelaeva R.P., Stepanenko P.P., Pavlova E.V. Sanitary microbiology of raw materials and animal products / edited by R.P. Kornelaeva. M.: Polygraphservice LLC, 2006. 407 p.

8 Electrostatic smoking device y3K-1 «IDYLLIA». Operational Management. Severodvinsk, 2003. 64 p.

9 Egg sorting device: patent RU 2654328 C1 Russian Federation № 2017128373 / Lebedev D.V., Lebedev I.D., Lebedev V.D., Yanshin A.V.; declared 08.08.2017; published by 17.05.2018.

10 Egg sorting device: patent RU 2504149 C1 Russian Federation № 2012128404/13 / Lebedev D.V., Yakimenko M.O., Kuzmenko P.S.; declared 05.07.2012; published by 20.01.2014.

11 Lebedev D.V., Rozhkov E.A. Sorting by color of fusariozom and head wheat seeds in a multicriterial photoelectron separator // Electrical engineering and electrical equipment in agriculture. 2019. № 4 (37). Pp. 25-29.

12 Lebedev D.V., Tsygankov B.K. Optical-electronic rapid analysis of seed material: monograph. Krasnodar: Kuban State University, 2013. 178 p.

13 Kathiravan, Krishnamurthy. Infrared Heating in Food Processing: An Overview / Kathiravan Krishnamurthy, Harpreet Kaur Khurana, Soojin Jun, Joseph Irudayaraj, Ali Demirci // Comprehensive reviews in food science and food safety. 2008. № 7. Pp. 2-13. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com/ (accessed 20 December 2014).

14 Ozonator: patent RU 2523805 C1 Russian Federation № 2013105279/05 / Lebedev D.V., Kuzmenko P.S., Yakimenko M.O., Lebedev I.D.; declared 07.02.2013; published by 27.07.2014.

15 Device for controlling the mass of honeycomb frames of the hive: patent RU 2692919 C1 Russian Federation No. 2018122189 / Lebedev D.V., Matishev D.A., Matishev A.A., Lebedev I.D., Lebedev V.D., Daibova L.A.; declared 15.06.2018; published by 28.06.2019.

16 Hive mass control device: patent RU 2561462 C1 Russian Federation № 2014122592/13 / Lebedev D.V., Mikhailov A.A., Lebedev I.D., Mikhai-lov D.A., Maksimenko M.N.; declared 03.06.2014; published by 27.08.2015.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.