Расчет и подбор оборудования для обработки и переработки рыбы

Оборудование для транспортировки (конвейеры)

Конвейеры широко используют в пищевых производствах для транспортирования сырья и полуфабрикатов, инспектирования, они входят в состав многих машин.

Ленточный конвейер. Расчет ленточного конвейера состоит в определении производительности, мощности электродвигателя. Производительность конвейера определяется уравнением:

(5.106)

где П – производительность по продукту, кг/ч;

v – скорость движения ленты (v = 0,5 - 1,2 м/с, для инспекционных конвейеров v = 0,15-0,25 м/с);

q – удельная нагрузка рыбы на ленту, кг/м²;

В – ширина ленты конвейера, м;

φ – коэффициент заполнения ленты продуктом, φ = 0,7-0,9.

По заданной массе одной рыбы определяют удельную нагрузку (табл. 5.96).

Таблица 5.96

Удельная нагрузка на ленту конвейера, кг/м²

Скорость конвейера, м/с	Масса рыбы, кг/шт
0,1	0,25	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0
0,5-1,2	9-10
0,15-0,25	5,0	7,0				18,5

Если известна производительность П, то из уравнения (1) можно определить ширину ленты В.;

Цепной конвейер. Конвейеры, в которых тяговым элементом является 2 цепные передачи, с находящимися между ними кассетами, широко используются в рыборазделочных машинах (машины ИРПС, ИРА-128 и т.д).

Оборудование для сортирования

Сортированием гидробионтов называется разделение их на группы (фракции) в зависимости от видового состава, качества, размера, массы, пола, цвета для последующей переработки.

Сортирование, как и мойка, относится к подготовительным процессам первичной обработки гидробионтов и применяется в производстве всех видов вырабатываемой продукции. Многообразие видов, размеров и форм сырья затрудняет механизацию сортирования.

Сортирование на фракции проводят при выработке охлажденной, мороженой, соленой, маринованной, пряной, копченой, сушеной, консервированной продукции, икры, а также кормовой и технической продукции.

Гидробионты сортируют вручную и машинами.

Вручную сортируют в основном по видам и по качеству, а машинами — по размерам. При сортировании отделяют рыбу с механическими повреждениями (срывы кожи, лопнувшее брюшко и др.), ранениями, пораженную гельминтами, а также прилов других рыб, беспозвоночных и водорослей. Рассортированную рыбу разных размерных групп и видов направляют на обработку отдельными партиями.

Сортирование рыбного сырья по видам — наиболее сложная задача. Один из путей ее решения — создание банка данных о геометрических размерах рыб и внесение его в память компьютера. Все большее применение находит сортирование рыбы по половому признаку для отделения экземпляров с икрой.

В рыбоводных хозяйствах сортируют живую рыбу — молодь и товарную по массе.

В производстве икры ястыки сортируют по качеству в зависимости от их окраски, прочности оболочки и состояния икры (зерна). Ястыки от светло-оранжевого до оранжевого цвета, с упругой оболочкой и рассыпчатым зерном направляют для выработки икры первого сорта. Ястыки темно-оранжевого цвета с ослабевшей оболочкой, плохо рассыпающимся зерном и слизью на поверхности используют для изготовления зернистой икры второго сорта. При сортировании ястыки ополаскивают в чистой пресной воде температурой 5 ⁰С, удаляя при этом оставшиеся на них кусочки пленок, слизь и кровь.

Сортирование применяют в производстве кормовой муки после ее измельчения для выявления частиц, размеры которых превышают допустимые. При производстве кулинарной рыбной продукции просеивают муку и панировочные сухари перед панировкой для удаления посторонних примесей и комков. Одновременно с просеиванием осуществляют магнитную сепарацию ферромагнитных примесей.

Нерыбные объекты (креветка, крабы, моллюски, водоросли) сортируют по размеру и массе сразу после вылова или предварительной обработки. Сортирование креветки по размеру после вылова имеет ряд преимуществ, в частности улучшает работу панциросъемных (шелушильных) машин.

В рыбной отрасли в основном применяют машины для сортирования рыбы по размерам прямым и косвенным способами. Наибольшее распространение получил косвенный способ, при котором рыбу сортируют по толщине, связанной с длиной определенной зависимостью. Точность косвенного способа зависит от точности соотношения длины и толщины.

Сортирование по размерам необходимо для обеспечения устойчивой работы рыборазделочных машин.. Использование рассортированной рыбы позволяет механизировать процесс упаковывания готовой продукции, при посоле более равномерно просолить каждый экземпляр, при холодном копчении и вялении достигнуть равномерного удаления влаги, при горячем копчении обеспечить одинаковую провариваемость и т.п.

Сортировочные машины предназначены для разделения гидробионтов на фракции (видовые, размерные, массовые и др.). Они делятся на две группы: машины для сортирования рыбы и нерыбных объектов

Механизм сортирования сортировочных машин для гидробионтов состоит из комбинированных рабочих органов, представляющих собой калибрующие щели, которые образуются: вибрирующими веерообразными направляющими; расходящимися конвейерными лентами (V-образные желоба); веерообразно расположенными вращающимися ролами; вращающимися параллельными роликами; системой, состоящей из конвейера и вращающихся над ним роликов.

Зазоры между расходящимися рабочими органами (направляющими, конвейерами, ролами) постоянно расширяются от места загрузки и регулируются. Направляющие и ролики устанавливают с наклоном к горизонту в сторону выгрузки.

Сортирование рыбы происходит следующим образом. Рыба для сортирования накапливается в бункере и равномерно подается в машину. При движении по рабочему полотну рыба проваливается в калибровочные щели механизма сортирования в зависимости от ее толщины, попадает в накопительные и отводящие конвейеры, число которых определяет количество фракций.

Самая крупная фракция выходит в торец машины, не проваливаясь в щели. В начале каждой фракции в сборник попадает мелкая рыба, а в конце — более крупная. Современные машины сортируют рыбу на 2...5 размерные фракции. Для устойчивой работы сортировочных машин применяют загрузочные конвейеры с бункерами-накопителями, лотки и ориентаторы, так как они обеспечивают равномерную подачу сырья.

Сортировочные и просеивающие машины классифицируют: по способу сортирования — на машины, сортирующие от мелкого к крупному и от крупного к мелкому; по способу перемещения рыбы в калибровочной щели — конвейерно-ленточные, конвейерно-винтовые и вибрационные; по способу регулирования размера калибровочной щели — с регулируемым и нерегулируемым размером; по конструкции механизма сортирования — машины с вибрирующими веерообразно расположенными направляющими, с расходящимися конвейерными лентами, с системой конвейера и вращающимися над ним роликами, с расходящимися веерообразно расположенными вращающимися роликами, с параллельно вращающимися роликами, с сортировочными барабанами. Рассмотрим типовые конструкции и принцип действия сортировочных машин.

Расчеты сортировочных машин

Производительность машин для сортирования рыбы:

(5.107)

где G_ШТ – производительность машин для сортирования, шт/с;

z- число калибрующих щелей;

ν - скорость перемещения рыбы вдоль щели, м/с;

t - шаг расположения рыбы вдоль щели

В машинах с калибрующими органами конвейерного типа скорость рыбы принимают равной скорости тягового органа (ленты).

В машинах с вращающимися роликами (ролами) скорость перемещения рыбы можно определить по уравнению:

(5.108)

где ν – скорость перемещения рыбы, м/с;

n- число оборотов ролика, мин^-1;

R_p - радиус рола, м;

α- угол наклона калибрующего сита к горизонтали.

Рабочая длина калибрующей щели:

(5.109)

где L – рабочая длина калибрующей щели,, м

m – число фракций;

B_i – разность между максимальной B_imax и минимальной B_imin толщиной рыб во фракции, м;

φ – угол расхождения сторон щели в плане. Для B_i = 3...9мм угол расхождения сторон щели находится в пределах 1...2°20' и зависит от вида рыбы [ φ = аВ; + b, где а и b опытные коэффициенты (табл. 5.97)].

Таблица 5.97

Коэффициенты а и b*

Рыба	а	b
Сельдь Скумбрия Ставрида Салака	0,284 0,411 0,222 0,269	0,166 0,333 -0,266 0,217
*Процессы и аппараты рыбообрабатывающих производств/ Под ред. Н.В.Стефановской.-М.:Легкая и пищ. промышленность. 1984. – 240 с.

Оборудование для мойки.

Оборудование для мойки применяется при реализации каждой технологии. Мойка относится к подготовительным процессам первичной обработки гидробионтов и применяется при производстве всех видов продукции. Кроме этого, на предприятиях отрасли моют наполненную продуктом и пустую жестяную и стеклянную потребительскую тару, транспортную тару (ящики, бочки, инвентарные формы) и оборудование.

Мойка гидробионтов представляет собой гидромеханическое воздействие для удаления загрязнений и посторонних веществ, ухудшающих внешний вид и вкусовые качества сырья и готовой продукции. При мойке удаляют слизь, чешую, остатки соли и т. д. На мойку направляют рыбу-сырец, охлажденную, размороженную на воздухе перед обработкой, а также предварительно разделанную рыбу. После разделки рыбу также обязательно промывают.

Способы мойки гидробионтов: орошение водой, опускание в тур-булизованный поток воды и комбинирование этих способов. Процесс мойки состоит из операций собственно мойки и ополаскивания водой, используемой для технологических целей. Для мойки применяют также морскую воду, которую предварительно обеззараживают. Температура воды для мойки должна быть не выше 15 ⁰С.

Рыбу моют в чистой проточной или часто сменяемой воде в специальных моечных машинах или ванных. Подачу воды в моечную машину регулируют таким образом, чтобы обеспечить полное удаление с рыбы крови, слизи, песка, ила, тщательно промывают брюшную полость. Расход воды для мойки рыбы в среднем составляет 0,7...2,0 л на 1 кг рыбы. Качество мойки оценивают визуально. Воду в моечных машинах заменяют по мере ее загрязнения.

При мойке сырья в моечных машинах создают относительное движение рыбы и воды, рыбы и поверхности, о которую трется рыба. Поверхностями трения могут быть внутренние поверхности барабанов, щетки и поверхность других рыб. В результате такого трения рыба не только очищается, но и частично освобождается от непрочно сидящей чешуи.

Крупную рыбу моют поштучно струей воды из шланга. Рыбу моют также на конвейерах с помощью душирующих устройств. В морских условиях выловленную рыбу моют на палубе судна, поливая ее морской водой из шланга.

Моечные машины подразделяются по назначению - на машины для мойки сырья, тары, инвентаря и оборудования; по принципу действия — на периодически и непрерывнодеиствующие; по характеру действия моющей жидкости на сырье - погружные, оросительные и комбинированные, в которых совмещаются оба указанных выше способа.

По конструкции моечные машины бывают конвейерного и барабанного (роторного) типов.

Для мойки тары (банок) используют погружные, струйные и щеточные машины. В погружных машинах банка движется в моечном растворе; в струйных мойка осуществляется орошением банок струями моечного раствора, иногда в комбинации с ошпариванием, а в щеточных машинах производится комбинированная мойка щетками и моечным раствором. По конструкции моечные машины для банок бывают линейными, карусельными, барабанными.

Машина для мойки рыбы конвейерного типа (марки МР-3) непрерывного действия предназначена для мойки целой и разделанной свежей или охлажденной средней по размерам рыбы разных видов Рыба моется в потоке циркулирующей воды, уровень которой поддерживается постоянным. Выходящая из ванны рыба ополаскивается водой на рабочем полотне конвейера. После мойки тушка с конвейера попадает на скат и рольгангом передается на следующую технологическую операцию.

Машина оросительного типа с непрерывным движением конвейера предназначена для мойки тушек тунца после разделки и зачистки внутренней полости.

Машина барабанного типа (В5-ИРМ, Н3-ИМР) непрерывного действия служит для мойки минтая, окуня, камбалы, сельди и других подобных видов рыб

Машина роторного вертикального типа цикличного действия предназначена для мойки сельдевых, тресковых, лососевых видов рыбы и камбалы.

Машина Н3-ИМБ барабанного типа предназначена для мойки кальмаров перед разделкой или после нее.

Машину вихревого типа непрерывного действия применяют для мойки свежей, соленой и охлажденной мелкой и средней рыбы разных видов: кильки, скумбрии, сардинеллы (разделанной и кусочками).

Машина Н2-ИМА-202 для мойки рыбы и морепродуктов в турбулизованном потоке воды

Расчеты моечных машин.

Основными характеристиками моечной машины являются производительность, расход воды, затраты электроэнергии поэтому расчет моечных машин заключается в определении мощности электродвигателя; расхода воды.

Если процесс мойки осуществляется душированием воды через отверстия трубопровода, то расход воды, подаваемый через отверстия (гидронасадку) определяют по уравнению:

(5.110)

где W – расход воды, м³/с;

d – диаметр отверстий, м (обычно d= 0,001-0,002 м);

z – количество отверстий в трубе;

µ - коэффициент расхода (для круглого отверстия µ = 0,83; для насадка цилиндрической или конической формы µ = 0,82-0,94;

υ - скорость истечения жидкости из насадка, м/с, определяют по уравнению

, (5.111)

где φ – коэффициент скорости истечения гидроструи (при орошении φ =1,0; для насадка цилиндрической или конической формы φ = 0,82…0,94);

P – давление жидкости, Па (P принимают равным (1,0…1,5)х10⁵ Па);

ρ - плотность жидкости, кг/м³.

Расход воды, подаваемой насосами, определяется с учетом геометрических размеров сопел по уравнению (7), диаметр сопел (форсунок) обычно составляет 0,001 – 0,0015 м, в зависимости от размера ванны количество сопел составляет 2 - 5 штук и давление в водной магистрали 0,3 МПа.

Расход воды в машинах циклического (периодического действия) определяется с учетом геометрических размеров ванны (бачка) по уравнению:

(5.112)

где W - расход воды в машинах циклического (периодического) действия, м³/с;

V - объем ванны (бачка);

β - коэффициент заполнения водой (β = 0,3-0,5);

k -коэффициент сменяемости воды (k = 1,0 – 1,5);

τ - продолжительность мойки, с.

Машины конвейерного типа. Производительность машины определяют по уравнению:

(5.113)

где П – производительность машины, кг/ч;

В — ширина ленты конвейера, м;

h — высота слоя рыбы, м;

υ — скорость движения ленты конвейера, м/с;

ρ — насыпная масса рыбы (ρ = 800 кг/м³);

φ — коэффициент заполнения ленты (φ = 0,12...0,2).

Машины барабанного типа. Моечный барабан в машинах барабанного типа может быть со спиральным поясом и без него. Внутренний диаметр спирального пояса принимают из условия обеспечения 25%-ного заполнения барабана рыбой (d =0,65D). При заполнении рыбой более 25 % объема барабана появляются застойные зоны, а также возрастает процентный выход рыбы с механическими повреждениями. При отсутствии спирального пояса коэффициент заполнения барабана составляет 0,12 – 0,2.

Производительность моечной машины барабанного типа находят по уравнению:

(5.114)

где П – производительность моечной машины барабанного типа, кг/ч;

G_р – масса рыбы, единовременно находящейся в барабане, кг;

τ - продолжительность мойки, с. Для качественной мойки обычно принимают продолжительность процесса 180 – 300 с (3 – 5 мин).

Массу рыбы единовременно находящейся в барабане, определяют по уравнению:

(5.115)

где G_P – масса рыбы единовременно находящейся в барабане, кг;

D – диаметр моечного барабана, м;

L – длина барабана, м;

ρ – насыпная масса рыбы (ρ =850 кг/м²);

ψ – коэффициент заполнения барабана рыбой (ψ = 0,15…0,22)

Оборудование для разделки рыбы

В настоящее время практически для всех видов рыб, имеющих промысловое значение, созданы технические средства, позволяющие механизировать большинство операций разделки. Рыбу разделывают на рыборазделочных машинах и агрегатах с совмещением на отдельных операциях механизированного и ручного способов или вручную.

Вручную рыбу разделывают на инспекционно-разделочных конвейерах. Кроме разделки на этих конвейерах инспектируют разделанную рыбу, транспортируют ее для дальнейшей обработки и отводят отходы после разделки.

При машинном способе разделка рыбы выполняется в следующей последовательности: в начале удаляется голова, затем внутренности и хвостовой плавник. В некоторых машинах предусмотрена дополнительная операция — порционирование тушек. В филетировочных машинах также вырезаются хребтовая и реберные кости.

Рыборазделочное оборудование состоит из двух основных групп: однооперационные и многооперационные машины. Однооперационные — это такие машины, которые выполняют только одну операцию, связанную с разделкой рыбы. К многооперационным относят машины для обработки рыб одного диапазона видового и размерного состава: например, машины для разделки сайры, салаки, хека, окуня, лососевых и других рыб.

Многооперационные машины, кроме основных, могут иметь дополнительные съемные устройства и узлы, называемые модулями. Устанавливая или снимая эти модули, можно использовать одну и ту же машину для осуществления различных видов разделки.

По размерному составу обрабатываемых рыб рыборазделочные машины можно подразделить на три группы: для разделки мелкой рыбы (килька, хамса, салака и др.); для разделки средней рыбы (сардина, скумбрия, ставрида и т. д.); для разделки крупной рыбы (треска, окунь и т. д.).

В зависимости от видового состава сырья рыборазделочные машины подразделяют на машины для разделки одного вида рыбы (окунь, хек и др.); машины для разделки нескольких видов рыб и универсальные машины для разделки рыб одной формы тела (веретенообразной, плоской, стреловидной). Если в одной машине осуществляется одновременно одна и та же операция с двумя, тремя или несколькими рыбами, то такую машину называют двух-, трех-, многопоточной. В этой машине создаются два, три и более потоков рыбы со своими рабочими органами и отдельными для каждого потока устройствами перемещения рыбы в машине.

По способу транспортирования сырья рыборазделочные машины разделяются на три группы. В машинах первой группы рыба транспортируется ремнями различных конструкций: клиновыми с зубчатыми планками, резиновыми лентами с различными типами рифлений, цепными конвейерами с иглами. Этот последний способ не рекомендуется для перемещения рыбы со слабой консистенцией мяса. В машинах второй группы рыба транспортируется за хвостовой плавник с помощью захватов по направляющим раз личных типов. В машинах третьей группы транспортирующим органом служит каретка, закрепленная на конвейере.

В зависимости от схемы расположения операционного конвейера рыборазделочные машины можно разделить на машины линейного (конвейерного) и роторного типов. В линейных машинах рыба перемещается вдоль технологических узлов с помощью конвейера с кассетами или захватами. В машинах роторного типа кассеты закреплены на операционном барабане, ось вращения которого может быть как вертикальной, так и горизонтальной в зависимости от принятой схемы. Наиболее широко в существующих конструкциях применяется линейная схема, так как эти машины удобнее загружать и они хорошо вписываются в технологические линии. Если рыборазделочную машину укомплектовать двумя операционными конвейерами (один из них установлен на машине), то на ней можно обрабатывать мелкую рыбу и рыбу средних размеров.

По способу удаления внутренностей рыборазделочные машины подразделяют на три группы: с механическим удалением внутренностей (при вскрытом или не вскрытом брюшке); при помощи вакуума и гидровымывом. Применение вакуума и гидровымыва не требует разрезания брюшка, так как внутренности удаляются через головной срез. Удаление внутренностей при помощи вакуума применяют при разделке мелких видов рыб, при этом положение рыбы при подходе к вакуумной насадке не имеет значения. Вакуумный способ менее эффективен, чем механический, при разделке рыб средних размеров кровяная почка и черная пленка остаются.

Удаление внутренностей с помощью гидровымыва требует определенного положения рыбы в кассете операционного конвейера, так как струя воды должна быть точно направлена в брюшную полость. Для гарантированного удаления всех внутренностей вместе с гидровымывом применяют дополнительную дозачистку внутренностей механическим способом или перед гидровымывом надрезают брюшко в районе анального отверстия для нарушения связи внутренностей с брюшной полостью. Изменение геометрических размеров рыб практически не влияет на эффективность действия струи при гидровымыве; однако в этом случае остается значительная доля ручного труда на дозачистке внутренностей.

Механический способ удаления внутренностей получил наибольшее распространение. При этом способе удаления внутренностей без вскрытия брюшной полости все механизмы узла удаления у большинства машин сходны: голова надрезается с двух сторон или надсекается со стороны спинки и оттягивается в сторону от тушки, а внутренности за пищевод вытягиваются из тушки. Окончательная дозачистка осуществляется парой рифленых валиков, между которыми зажимаются остатки внутренностей. При вскрытии брюшка внутренности удаляются различными вращающимися щетками, скребками и т. п.

По функциональному признаку машины подразделяют на чешуесъемные барабаны (устройства); плавникорезки; рыборезки; порционирующие машины; машины для обезглавливания, потрошения и порционирования; машины (устройства) для удаления костных наростов («жучек», шипов) с кожи рыбы; машины для специальной разделки (на балык, пласт и др.); филетировочные; машины для обесшкуривания и др.

По способу настройки рабочих органов машины разделяют на две группы: без автоматической настройки и автоматически настраивающиеся на размер рыбы. Система автоматической настройки обеспечивает экономичную разделку рыбы без ее сортирования по размерам. Работа системы автоматической настройки основана на использовании внутривидового морфологического подобия тел рыб и их физико-химических свойств.

Измерение объекта обработки в системе автоматической настройки может быть прямым и косвенным. При прямом измерении определяется размер элемента объекта, который необходим для выполнения операции. Косвенное измерение предусматривает определение размера объекта, связанного с настраиваемым размером постоянной эмпирической зависимостью. Работа рыборазделочных машин базируется в основном на косвенном измерении обрабатываемого объекта. Обычно измеряется толщина или ширина рыбы, а настройка рабочих органов осуществляется на отрезание головы, удаление внутренностей и другие операции.

Настраивание на выполнение технологической операции системой автоматической настройки осуществляется двумя способами: объект (рыба) передвигается относительно рабочего органа, например дискового ножа, и рабочий орган перемещается относительно объекта. Первый способ проще по конструктивному решению, поэтому он применяется чаще.

Основную часть рыборазделочного оборудования составляют многооперационные машины. Типовые конструкции многооперационных машин.

Машины для разделки мелкой рыбы (сардины, сайры, салаки, кильки, мойвы и др.) по конструкции весьма сходны. Они непрерывного действия, в основном линейного типа с поперечным движением рыбы в кассетах или захватах операционного конвейера, которым она перемещается вдоль исполнительных механизмов, расположенных обычно вдоль верхней ветви конвейера.

Машины загружают как вручную, так и с помощью питателей, которые обеспечивают первичное дозирование рыбы ковшовыми конвейерами, ее ориентацию в продольном направлении, т. е. в одну сторону, поштучное разделение и загрузку в кассеты операционного конвейера. Рыба обезглавливается одним или двумя вращающимися дисковыми ножами с зазором между режущими кромками, который препятствует перерезанию пищевода, что важно при последующем удалении внутренностей. Ножи могут быть снабжены обмеряющим устройством, которое регулирует расположение подрезающего ножа в зависимости от толщины тушки.

Внутренности удаляются механическим, гидравлическим или вакуумным способом. Тушки порционируются (при необходимости) вращающимися дисковыми ножами, установленными параллельно друг другу с расстоянием, равным длине порционируемых кусочков.

Самый трудоемкий вид разделки — разделка на филе. Трудоемкость ее более чем в 4 раза превышает трудоемкость разделки на тушку, при этом около трети трудоемкости приходится на обесшкуривание филе.

Машины для филетирования рыбы разделяют на две группы: сложные многооперационные, предназначенные для филетирования одного-двух видов рыбы, и простые по конструкции, более универсальные однооперационные устройства. Филетировочные машины бывают роторного и линейного типов. Они непрерывного действия с продольным перемещением рыбы транспортирующими органами между технологическими операциями. Режущим механизмом в этих машинах служат дисковые вращающиеся ножи, которые устанавливают под определенным углом друг к другу.

Однооперационные филетировочные устройства обеспечивают обработку различных видов рыб. Производительность их ниже, чем у машин, но универсальность выше, поэтому такие устройства целесообразнее использовать при филетировании рыбы немассовых видов, разнообразных по видовому составу и ценных в пищевом отношении. На филетировочных устройствах вырезается хребтовая кость с частью мяса, реберные кости и черная пленка не удаляются и поэтому требуется ручная дозачистка.

Оборудование для дозирования

Дозирование - это отмеривание, выдача и наполнение определенным количеством сырья, продукции и вспомогательных материалов тары, упаковки. Применение ручного дозирования нарушает поточность производства, ограничивает возможность роста производительности труда и снижение себестоимости продукции, не всегда обеспечивает необходимую точность отмеривания дозы.

Дозирование может быть объемным, весовым, штучным и по заданному уровню дозируемой жидкости. Объемное дозирование выполняется более простыми, надежно работающими механизмами и производительнее весового, хотя при весовом дозировании погрешность составляет 0,1...0,5%, а при объемном — 2...3 %. По принципу действия различают дозировочно-наполнительные машины периодического и непрерывного действия; по виду обрабатываемого продукта — наполнители для штучной, жидкой, вязкой, сыпучей продукции; по способу дозирования — машины, дозирующие по объему, заданному уровню наполнения жидкостью и поштучно. По движущей силе дозирования дозаторы бывают гравитационные, центробежные, вибрационные; по конструкции — барабанные, дисковые, бункерные, шахтные, желобчатые. К кусковым продуктам относятся: порционированный кусок, тушка рыбы после разделки, целая, разделанная или неразделанная рыба. Кусковые продукты дозируют по массе, объему и поштучно. По массе кусковые продукты дозируют при заполнении ящиков, бочек, блок-форм, морозильных аппаратов рыбой. Обязательная операция при поштучном дозировании — ориентирование тушек или рыбы головой в одну сторону.

Для дозирования кусковых продуктов применяют набивочные или укладочные машины непрерывного или циклического действия. В машинах непрерывного действия банки во время укладки движутся без остановок, в машинах циклического действия укладка порции рыбы производится во время выстоя банки.

Дозирование может производиться ориентированно и неориентированно. Машины с объемным дозированием применяют при неориентированном дозировании разделанной и неразделанной рыбы и тушек и при неориентированном и ориентированном дозировании порционной рыбы. Машины со штучным дозированием применяют только при ориентированном дозировании тушек или неразделанной рыбы. Существуют машины, в которых сочетаются операции разделки и укладки.

Машины для дозирования жидких продуктов (воды, растительного масла, соуса, маринада, рыбьего жира, растворов тузлука и сахара) в производстве консервов и пресервов получили название заливочных. В консервном производстве наибольшее распространение получили объемное дозирование и до заданного уровня. По конструктивному исполнению заливочные машины разделяют на карусельные многопозиционные и линейные.

Карусельные многопозиционные и линейные машины применяют для заливки горячего растительного масла, томатного, пряного, горчичного, фруктового соусов, тузлука, экстрактов специй, сахара в цилиндрические, фигурные и стеклянные банки.

Набивочная машина ИНА-104. В машине применен принцип объемного дозирования, имеется три электродвигателя, которые обеспечивают работу рыбовода, дискового ножа для отрезания дозы и приводят в движение механизмы порционирования и укладки.

Оборудование для тепловой обработки

Тепло- и массообменные процессы протекают с изменением физического состояния распределяемого компонента и сопровождаются затратой и высвобождением значительного количества теплоты фазового перехода. Их целью может быть подготовка сырья к дальнейшей переработке, доведение продукта до состояния готовности к употреблению в пищу, предотвращение или уничтожение развития микрофлоры в полуфабрикате, готовом продукте или при его хранении, выделение из сырья его составных компонентов, изменение структурного состояния продукта. К тепло-массообменным процессам относятся: замораживание, размораживание, варка, бланширование, запекание, обжаривание, стерилизация, сушка, вяление и др.

Большое значение для обоснования конструкции и расчета теплового оборудования имеют теплофизические свойства гидробионтов, а также свойства среды, применяемой для передачи или отвода тепла (таблицы 5.98, 5.99).

Таблица 5.98

Теплофизические характеристики мышечной ткани гидробионтов

Гидробионт	Темпера-тура, 0С	Массовая доля влаги, %	ρ кг/м3	С, Дж/кг·К	λ, Вт/м·К	а·108, м2/с
Треска		-			0,54	14,4
					0,46	12,1
	—				0,54	14,7
		—			0,45	11,7
Лосось	-				0,50	14,4
Судак		—			0,43	12,5
					0,52	14,0
		—			0,47	12,0
Сазан		—			0,44	11,3
Осетр		—			0,43	11,3
Креветки*	0…27	76,8-83	1358*	3559-3601	-	-
Кальмар		20,1	1060,6		0,83	24,5

Таблица 5.99

Значения коэффициента теплоотдачи для типовых процессов теплообмена*

Процесс теплообмена	а, Вт/(м 2 · К)
Нагревание и охлаждение газов при атмосферном давлении	10-50
Нагревание и охлаждение воды при свободной циркуляции	350-1800
Нагревание и охлаждение воды при принудительной циркуляции	700-3500
Кипение: воды, растительного масла томатной пасты (содержание сухих веществ 12 %)	6000…12000 800…480 550…2300
Конденсация: водяного пара паров органических жидкостей	4000…15000 500…2000

*Чупахин В.М. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. — М.: Пищевая промышленность, 1976. — 472 с.

Оборудование для размораживания

Охлаждение, замораживание – процессы, применяемые для временного сохранения сырца перед переработкой на пищевой продукт.

При охлаждении происходит снижения температуры до криоскопической за счет отвода теплоты от поверхности гидробионтов без изменения их агрегатного состояния. Криоскопическая температура для разных видов рыбы находится в диапазоне 0,5...-2,3 °С, для инженерных расчетов ее принимают равной минус 1 °С. Охлаждение может быть основным, промежуточным либо завершающим процессом переработки.

Диапазон температур процесса охлаждения в зависимости от его технологического назначения широк: для рыбы-сырца он составляет от 1 до 5 °С, жареной и копченой рыбы - со 100 °С и более до 8 ⁰С, соленую сельдь — до температуры хранения 0...5 °С, консервы в зависимости от их вида после стерилизации — до 25...40° С и др.

Замораживание — комплексный тепломассообменный процесс понижения температуры ниже криоскопической, при котором большая часть воды, содержащейся в тканях гидробионтов, превращается в лед. В рыбной отрасли замораживают гидробионты, полуфабрикаты и готовую продукцию для сохранения их качества при хранении и транспортировании, а также воду при производстве льда.

Количественно процесс оценивают по скорости замораживания. Международный институт холода (МИХ) в зависимости от средней скорости замораживания классифицирует процесс как: медленный — до 0,5 см/ч; быстрый — от 0,5 до 5 см/ч; сверхбыстрый — от 5 до 10 см/ч и ультрабыстрый — от 10 до 100 см/ч. Современные морозильные установки обеспечивают скорость замораживания не менее 3...5 см/ч.

На береговых предприятиях для выпуска продукции используют в основном замороженную рыбу, которая поступает в блоках по 27-33 кг, упакованных в полиэтиленовые вкладыши массой 9-11 кг и картонную тару.

Размораживание — технологический процесс, с которого начинается любая технологическая схема, характеризует процесс превращения льда, содержащегося в тканях замороженных гидробионтов, в воду.. Конечная температура размороженного сырья должна быть близкой к криоскопической, т. е. к 0 °С.

Для размораживания гидробионтов применяют два способа. Первый способ заключается в передаче теплоты внешним источником от поверхности рыбы к ее внутренним слоям. В продукте возникает температурный градиент, который служит движущей силой процесса (конвективный и кондуктивный нагрев). При втором способе размораживания теплота внешнего источника используется для равномерного объемного нагрева продукта, т. е. безградиентно. По первому способу замороженные гидробионты обрабатывают в воздушной и жидкой средах, во льду и в среде конденсирующегося пара под вакуумом, по второму их размораживают электрическими токами промышленной частоты, высокой и сверхвысокой частоты.

Размораживание в воздушной среде применяют в условиях свободного или вынужденного движения воздуха. Рыбу раскладывают на полках стеллажей (крупные экземпляры в один слой) в камере размораживания с температурой воздуха 8...20 °С и относительной влажностью 90...95 %.

Размораживание в воздушной среде вследствие плохой теплопроводности воздуха и его низкой теплоемкости протекает медленно и может продолжаться до 30 ч, при этом наблюдается потеря массы из-за усушки. Коэффициент теплопередачи от воздуха при естественной конвекции 5 Вт/(м² • К). Для интенсификации размораживания блоки рыбы помещают в туннели (камеры), в которых повышают влажность и скорость воздуха или давление. Рекомендуемая скорость потока влажного теплого воздуха 5...6 м/с.

Размораживание в жидкой среде проводят в ваннах, специальных аппаратах или машинах различной конструкции. В качестве жидкой среды используют воду или раствор NaCl. Водой рыбу размораживают орошением или погружением. При размораживании в воде соотношение массы рыбы и воды должно быть 1: 4... 1: 5 и температуре воды не выше 15...20°С. Продолжительность размораживания в воде мелкой рыбы не более 2 ч, крупной — не более 6 ч. Расход воды в среднем составляет 6...8 л на 1 кг размораживаемой рыбы. Для ускорения размораживания блоки с рыбой устанавливают под распылительными устройствами, в которые подают водопроводную воду, либо используют ванны с проточной водой.

Преимущества размораживания в воде заключаются в том, что теплообмен между рыбой и водой протекает интенсивнее, чем в воздухе. Однако при этом способе размораживания происходит экстрагирование азотистых веществ водой и набухание рыбы, причем с повышением температуры воды эти процессы протекают интенсивнее.

Более благоприятные условия размораживания создаются, когда вместо воды используют 4%-ный раствор NaCl, поскольку это способствует набуханию белков и поглощению ими влаги. Размораживание рыбы в водном растворе NaCl целесообразно при производстве продукции горячего копчения и кулинарных изделий. Совмещение размораживания и посола сокращает цикл производства, повышает производительность и позволяет экономить энергоресурсы.

Размораживание конденсирующимся паром вод вакуумом происходит за счет использования теплоты конденсирующегося пара на холодной поверхности продукта в герметичном объеме. При температуре конденсации пара 20 °С давление пара в камере размораживания должно составлять 2,34 кПа.

К достоинствам этого способа размораживания относятся: отсутствие локального перегрева продукта, потерь массы и опасности бактериального загрязнения, сохранение качества продукта, высокая скорость размораживания. Кроме этого температура размораживающей среды во всем объеме аппарата остается постоянной независимо от того, в каком месте и сколько теплоты поглощается.

Размораживание электрическим током промышленной частоты (электротермический способ) заключается в том, что через замороженный продукт пропускают переменный электрический ток, который вызывает его нагревание. При размораживании блока рыбы к нему снизу и сверху прикладывают электроды (металлические пластины), к которым подводят переменный электрический ток напряжением 220 или 380 В. Достоинство способа состоит в высокой скорости размораживания и сохранении качества продукта. Недостатки способа — большой расход электроэнергии, воды, местный перегрев (провар) поверхностных слоев продукта. Это способ не нашел промышленного применения.

Размораживание токами высокой частоты (микроволновый способ) основано на использовании диэлектрических свойств замороженного продукта. Если частота электрического поля составляет до 300 МГц, то размораживание осуществляют в поле конденсатора и источником электрических колебаний при этом является генератор. При сверхвысоких частотах, более 300 МГц, размораживание происходит в поле объемного резонатора или излучателя и источником электрических колебаний служит магнетрон. К достоинствам этого способа относятся высокая скорость процесса при сохранении качества продукта, полное исключение использования на технологические цели пара, сжатого воздуха, воды и затрат на ее очистку, бактерицидный эффект, сокращение производственных площадей, экологическая чистота процесса. Недостатки способа — необходимость ограничения конечной температуры продукта при размораживании минус 4 °С для исключения его локального перегрева в связи с неоднородностью и неправильностью геометрической формы сырья, а также высокая стоимость.

Для размораживания гидробионтов используют дефростеры. Их классифицируют: по виду обрабатываемого сырья — для рыбы, нерыбных объектов и комбинированные; по принципу действия — периодического и непрерывного действия; по способу нагрева — поверхностного и объемного нагрева; по виду размораживающей среды — воздушные, жидкостные, паровакуумные и электрические (электротермические и микроволновые); по виду контакта с размораживающей средой — бесконтактные и контактные (погружные, оросительные и комбинированные); по характеру циркуляции размораживающей среды — с естественной и принудительной циркуляцией; по конструктивному признаку — конвейерные, камерные, туннельные, роторные; по способу механизации — немеханизированные и механизированные; по виду загрузки —с загрузкой блоками, поштучно, навалом; по виду транспортных средств перемещения размораживаемого продукта — тележечные, контейнерные, конвейерные и гравитационные. Кроме этого дефростеры могут быть составными частями установок для размораживания и мойки, размораживания и посола.

Оборудование для бланширования

Варка, бланширование, запекание и обжаривание — это процессы тепловой обработки, связанные с нагревом гидробионтов до заданной температуры с целью доведения сырья до состояния кулинарной готовности.

Варку применяют при производстве рыбных консервов, кулинарных изделий, кормовых и технических продуктов, переработке ракообразных, головоногих моллюсков, иглокожих. В результате коагуляции белков и нарушения целостности клеток в процессе варки из мяса рыбы выделяются жир, азотистые водорастворимые вещества и соли.

Гидробионты варят при температуре теплоносителя 100... 120 ⁰С в пресной и морской воде, 3...4%-ном водном растворе NaCl, щелочном водном растворе, растительном масле, а также водяным паром прямым или непрямым контактом, смесью насыщенного водяного пара и воздуха. Наибольшее распространение получила варка в воде или в 3...4%-ном водном растворе NaCl.

Обжаривание используют при производстве рыбных консервов и кулинарных изделий. Рыбу обжаривают в растительном масле при температуре более 140 °С. При обжаривании мясо рыбы теряет влагу и впитывает растительное масло. Мясо тощих рыб впитывает 7...9, а жирных — 3...5 % растительного масла к массе сырых кусков. При обжаривании в масле температурой 170 °С в течение 10 мин потери массы составляют 18 %.

Запекание применяют при производстве кулинарных изделий. В процессе запекания рыбы ее нагревают горячим воздухом или инфракрасными лучами при температуре 140... 190 ⁰С. Прогрев мяса рыбы сопровождается коагуляцией мышечных белков и частичным гидролизом белков соединительной ткани. По сравнению с бланшированием при запекании интенсивнее протекают процессы гидролиза и окисления жира. Для варки и бланширования гидробионтов применяют котлы, ванны, бланширователи, варильники, крабоварки, термокоагуляторы.

Для варки гидробионтов в воде, приготовления маринадов, сиропов, заливок, подогрева бульонов используют котлы различной вместимости с загрузкой и выгрузкой вручную и специальными устройствами, с опрокидывающимся и неопрокидывающимся резервуаром. Котлы в зависимости от способа нагрева бывают паровые и электрические; по расположению — горизонтальные и вертикальные; по исполнению — открытые и вакуумные; по форме резервуара — цилиндрической, прямоугольной, сферической или сложной формы; по конструкции с паровой рубашкой (двутельные) и без нее; по наличию перемешивающих устройств — с мешалками и без мешалок.

Бланширователи классифицируют: по способу передачи теплоты — конвекционные, инфракрасные, ТВЧ, комбинированные, по конструкции — шкафные и туннельные, по степени механизации — механизированные и немеханизированные. В бланширователи рыбу загружают в банках, в противнях или насыпью в специальных сетках. Они снабжены устройствами для транспортирования рыбы. Движение транспортирующего органа в аппарате может быть горизонтальным, вертикальным или комбинированным. Банки с рыбой при обработке могут находиться в положении дном вверх или дном вниз. В последнем случае для удаления выделившегося бульона банки опрокидывают и выдерживают на решетках или сетчатом сливном конвейере.

Аппараты для обжаривания и запекания применяют при производстве кулинарной продукции. К ним относятся обжарочные печи непрерывного действия и жарочные аппараты периодического действия, пекарные и жарочные шкафы, шкафы для производства печеной рыбы, тушения овощей, электроплиты, электросковороды, фритюрницы и др.

Для обжаривания рыбы применяют печи различных конструкций. В зависимости от вида теплоносителя, соприкасающегося с продуктом, его обжаривают в масле, в потоке горячего воздуха с последующим погружением в масло и при воздействии инфракрасных лучей. Наибольшее распространение получили обжарочные печи, в которых рыбу обжаривают в слое растительного масла, нагреваемого паром или электричеством при атмосферном давлении или под вакуумом.

В конструкциях обжарочных печей применяют три типа поверхности нагрева: внешнюю, погружную и выносную. В основном эксплуатируют печи с погружными поверхностями для нагрева масла, но применяют и печи с внешними поверхностями нагрева.

Продукт может перемещаться в печи на сетчатом конвейере, приводном рольганге, перфорированных противнях, укладываемых, подвешиваемых или закрепляемых на цепном конвейере, в лотках, сетках и сплошным слоем. Для характеристики обжарочных печей используют понятие сменяемости масла, которое оценивают коэффициентом сменяемости к_см – отношение массы растительного масла, добавляемого в печь за период работы, к общему количеству масла, вмещающегося в печь. Чем больше к_см, тем лучше сохраняется масло в печи. Масло в печь добавляют либо периодически, либо непрерывно. В паромасляных печах периодического действия к_см = 0,3...0,4, в механизированных печах к_си = 0,5...0,6, в печах с электрообогревом к_см ⁼ 0,8... 1,8. Расход масла зависит от размеров рыбы, типа печи, способа обогрева, метода доливания масла. Качество масла при обжаривании улучшают путем повышения коэффициента его сменяемости в печи, очистки от загрязнений во время работы и устранения пригорания органических веществ на поверхности греющих элементов печи.

Для стерилизации пищевых продуктов применяют тепловое (действие высоких температур, применение электрических токов различной частоты), механическое (использование ультразвука), радиационное (обработка инфракрасными, ионизирующими лучами) воздействия.

В зависимости от вида теплоносителя и организации давления в аппарате тепловую стерилизацию консервов из гидробионтов проводят в основном двумя способами: острым насыщенным паром без противодавления (консервы в металлической таре) и водой, подогреваемой паром с противодавлением (консервы в стеклянной и металлической таре).

Стерилизация без противодавления заключается в том, что после прогрева автоклава температуру пара повышают до температуры стерилизации и с этого момента ведут процесс в соответствии с режимом стерилизации. По окончании процесса прекращают подачу пара и осторожно выпускают его остаток и конденсат из автоклава, так как резкий сброс пара может привести к нарушению герметичности банок. Стерилизованные консервы охлаждают в проточной воде, чаще всего в том же автоклаве (вертикальном) до температуры содержимого банок 45...50 ⁰С, затем выгружают корзины с продуктом. Этот способ стерилизации применяют для консервов в металлической таре вместимостью до 350 мл при температуре стерилизации не выше 112 ⁰С.

Стерилизацию с паровоздушным противодавлением и водяным охлаждением применяют при выработке консервов в металлической таре большой вместимости и при более высокой температуре стерилизации. Постоянное давление в автоклаве при стерилизации поддерживают регулируемой подачей пара и сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха в ресивере должно быть на 0,08...0,1 МПа выше, чем давление в автоклаве. Во избежание деформации тары противодавление устанавливают в автоклаве в период собственно стерилизации. По окончании стерилизации автоклав в течение 3...5 мин наполняют холодной водой под давлением на 0,04...0,05 МПа выше давления в автоклаве и охлаждают консервы в проточной воде, снижая давление в автоклаве в соответствии с понижением в нем температуры.

При стерилизации горячей водой с водяным противодавлением корзины с банками загружают в автоклав, наполненный водой так, чтобы она покрывала верхний слой банок на 10...15 см. Температура воды должна быть на 10...15 ⁰С выше температуры продукта в стеклянных банках, а жестяные банки загружают в кипящую воду. После загрузки и закрытия автоклава подают пар, создавая необходимую постоянную температуру и противодавление в течение всего времени стерилизации. После окончания стерилизации отключают подачу пара, одновременно сливают горячую воду и холодной водой для охлаждения создают противодавление в аппарате.

При стерилизации консервов в горячей воде с воздушным противодавлением загружают автоклав и снизу через барботер подают смесь пара и воздуха. После достижения необходимого давления подачу воздуха прекращают, продолжая нагревать воду паром до температуры, соответствующей режиму стерилизации. Заключительные стадии стерилизации аналогичны стерилизации с водяным противодавлением.

Важным параметром процесса является общее избыточное давление в банке при температуре стерилизации.

Для расчета избыточного давления в банке при стерилизации предложено несколько формул. Для практических расчетов избыточное давление в банке, определяют по формуле:

(5.116)

где р – избыточное давление в банке, Па;

р_П — парциальное давление водяного насыщенного пара, Па;

р_в — остаточное давление после вакуумирования и закатывания, Па;

Т, Т_с — соответственно абсолютная температура продукта в банке во время закатывания и при стерилизации, К;

0,8 — коэффициент, учитывающий изменения вакуума при стерилизации за счет выделения газов.

Для тепловой стерилизации применяют аппараты периодического и непрерывного действия — автоклавы или стерилизаторы, их классифицируют: по расположению — на вертикальные и горизонтальные; по способу загрузки банок с продуктом — навалом, в корзинах, сетках, на тележках, кассетах; по числу загружаемых корзин — с одной, двумя и четырьмя корзинами; по давлению стерилизующей среды — на работающие при атмосферном давлении и при давлении, превышающем атмосферное; по виду стерилизующей среды — на водяные, паровые, паровоздушные, паровоздушные с водяным орошением, воздушные, газовые; по способу герметизации — на аппараты с механическим и гидростатическим затвором жидкости; по способу перемещения банок при стерилизации — на конвейерные, роторные и аппараты, в которых банка неподвижна.

Для контроля за основными параметрами стерилизации (температура, давление и продолжительность) и обеспечения точного соблюдения режима стерилизации аппараты оборудуют индикаторными, регистрирующими и записывающими приборами, позволяющими записывать изменения температуры в процессе стерилизации в термограммах.

Расчеты теплового оборудования заключаются в определении:

- расхода тепла на процесс;

- расхода теплоносителя (пара или воды);

- расхода электроэнергии на привод транспортирующего устройства и кинематического расчета привода (для непрерывно-действующего оборудования);

- конструктивного расчета (определение диаметра патрубков или насадков для подвода воды, пара).

Расход воды при охлаждении (нагревании) определяют исходя из уравнения теплового баланса:

(5.117)

где W* - расход воды при охлаждении (нагревании), м³/ч;

c_пр, - теплоемкость охлаждаемого (нагреваемого) продукта, кДж/кг К;

m_пр - масса продукта, кг/ч;

t₁, t₂ – начальная и конечная температуры продукта, К;

c_в - теплоемкость воды, кДж/кг·К;

ρ_в. - плотность воды при температуре t_в.ср =0,5(t_в2 + t_в1), кг/м³ ;

t_в2, t_в1 – конечная и начальная температура воды, К;

При размораживании рыбы удельный расход воды в среднем составляет (6…8)х10^-3 м³/кг.

Расход пара определяют из уравнения теплового баланса:

(5.118)

где D – расход пара, кг/ч;

∑Q – расход тепла на нагрев продукта, тары, транспортирующего органа и компенсацию потерь в окружающую среду, кДж/ч;

i_п, i_к – энтальпия пара, конденсата, кДж/кг (табл. 5.100)

Таблица 5.100

Насыщенный водяной пар (по давлению)

Давление, Р·105, Па	Температура насыщения, 0С	Удельный объем, , м3/кг	Энтальпия, кДж/кг
жидкости; i'	пара, i"
	69,12	5,226	289,3
	72,02	4,650	301,5
	75,88	3,994	317,7
	78,75	3,574	329,6
	81,35	3,239	340,6
	85,95	2,732	360,0
	89,97	2,364	376,8
	93,52	2,087	391,8
	96,72	1,869	405,3
1,00	99,64	1,694	417,4
1,50	109,82	1,2897	461,1
2,00	120,63	0,8854	504,8
3,00	133,54	0,6057	561,4
4,00	143,62	0,4624	604,7
5,00	151,84	0,3747	640,1
6,00	158,84	0,3156	670,5

Расход тепла Q_i, кДж, на нагрев:

- продукта, тары, транспортирующего органа:

(5.119)

- на компенсацию потерь в окружающую среду, кДж::

(5.120)

где F - поверхность аппарата, м²;

a - суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Дж/м² с.К;

При температуре стенки меньше 150 ⁰С:

(5.121)

где – продолжительность теплоотдачи, с;

t_ст, t_в - температура поверхности стенки и окружающего воздуха; в расчетах согласно СНиП принимают t_{с т} = 50 ⁰С, t_в = 20…25 ⁰С.

В конце данного раздела составляется циклограмма работы оборудования по проектируемому цеху (например, рисунок 5).