彭三河 (長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,湖北荊州434023)

不少魚產(chǎn)品在深加工或烹飪前需要擦去魚腔內(nèi)壁上的黑膜,但目前國內(nèi)多數(shù)水產(chǎn)品加工企業(yè)仍采用手工方式擦黑膜,生產(chǎn)效率低、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不易控制,尤其是在處理大量原料時(shí),需要投入大量人力物力,而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大[1]。但截止目前,市面上還沒有相應(yīng)的擦黑膜裝置。本研究設(shè)計(jì)了一種擦黑膜裝置,通過在魚加工聯(lián)合預(yù)處理設(shè)備中,利用帶有一定剛度柔性刷毛的轉(zhuǎn)盤在一定的轉(zhuǎn)速下對(duì)魚體內(nèi)腔表面進(jìn)行搓擦擦,并對(duì)一定規(guī)格范圍的鰱魚進(jìn)行多因素的正交試驗(yàn),以尋求其擦黑膜的最佳控制參數(shù)值。

1 擦黑膜裝置結(jié)構(gòu)及工作過程

圖1為擦黑膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 擦黑膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該裝置由輸送固魚部分、擦黑膜盤部分、支撐部分等幾部分組成。固魚裝置由固魚齒及輸送帶組成,具有一定彈性的固魚齒固連在定制的輸送帶外表面兩側(cè),用于魚體的固緊和輸送。擦黑膜盤為一錐形盤,盤外包有一定剛度的柔性刷毛,擦黑膜盤通過軸與電機(jī)相連,支撐壓縮彈簧通過支撐板保證魚體與擦黑膜盤有適當(dāng)?shù)慕佑|力,使得工作時(shí)擦黑膜盤對(duì)不同大小魚體的擠壓力基本一致,從而保證擦黑膜性能的穩(wěn)定。

魚體在輸送帶上由固魚齒夾持往前移動(dòng),在前面經(jīng)過剖腹及魚腹撐展后[2],進(jìn)入擦黑膜區(qū),轉(zhuǎn)動(dòng)的擦黑膜盤進(jìn)入被撐開的內(nèi)腔,擦去魚腔內(nèi)壁上的黑膜。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

供試魚為新鮮白鰱,規(guī)格2～5kg。

2.2 試驗(yàn)方法

影響擦黑膜效果的因素很多,如擦黑膜盤轉(zhuǎn)速、輸送帶速度、支撐壓縮彈簧剛度、擦黑膜盤外包材質(zhì)等。經(jīng)預(yù)試驗(yàn)擦黑膜盤外包材質(zhì)選擇工程硬塑料較好。因此影響擦黑膜性能的主要因素有擦黑膜盤轉(zhuǎn)速、輸送帶速度、支撐壓縮彈簧剛度。為了確定影響擦黑膜性能的各因素的主次關(guān)系,找出最佳參數(shù)組合,本研究利用擦黑膜裝置進(jìn)行了正交試驗(yàn)和方差分析。試驗(yàn)時(shí),通過調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變擦黑膜盤轉(zhuǎn)速,通過更換與輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的傳動(dòng)部分的帶輪改變輸送帶速度,通過更換預(yù)先設(shè)計(jì)制造的幾種不同的壓縮彈簧改變支撐壓縮彈簧的剛度。

通過前期單因素試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)擦黑膜盤轉(zhuǎn)速較好的范圍是840～960r/min,小于840r/min,擦凈率很低,高于960r/min,損失率太大;輸送帶速度主要取決于人夾魚送料的適應(yīng)性及加工效率,綜合二者,帶速在0.12～0.24m/s范圍比較適宜;彈簧剛度過小,除凈率低,剛度過大,損失率太高,彈簧剛度在80～160N/mm時(shí)效果較好。試驗(yàn)因素及水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平表

選用L18(2×37)正交表安排試驗(yàn)[3]。選定黑膜擦凈率c和魚體損傷率s作為試驗(yàn)指標(biāo)。黑膜擦凈率為每個(gè)工況隨機(jī)選擇60條魚試驗(yàn)取平均值。魚體損傷率按如下方法確定,每工況準(zhǔn)備重量和數(shù)量一樣的2份待加工的原材料,一份由樣機(jī)進(jìn)行擦黑膜加工,另一份由人工擦黑膜,分別稱其擦黑膜后的魚體重量,2份重量之差與原重之比即為損傷率[4-5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 黑膜擦凈率試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2,黑膜擦凈率試驗(yàn)的方差分析結(jié)果見表3。由表3可知,支撐彈簧剛度k、魚體輸送帶速度v和擦黑膜盤轉(zhuǎn)速n的F值都大于F0.01(2,11)=7.81值,說明這3個(gè)因素對(duì)黑膜擦凈率的影響都很明顯;因?yàn)閺椈蓜偠萲的F值最大,輸送帶速度v的F值次之,擦黑膜盤轉(zhuǎn)速n的F值最小,所以這3個(gè)因素對(duì)魚鱗除凈率的影響順序?yàn)?支撐彈簧剛度k的影響最大,魚體輸送帶速度v的影響次之,擦黑膜盤轉(zhuǎn)速n的影響最小。

因?yàn)椴梁谀けP轉(zhuǎn)速n和魚體輸送帶速度v的交互作用項(xiàng)n×v的均方差小于黑膜擦凈率的剩余均方差,所以,此2項(xiàng)對(duì)黑膜擦凈率沒有交互作用。結(jié)合表2可以得出,黑膜擦凈率的最佳水平組合為k2v1n2,即支撐彈簧剛度為120N/mm,輸送帶速度為0.12m/s,擦黑膜盤轉(zhuǎn)速為900r/min。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 黑膜擦凈率試驗(yàn)方差分析

3.2 魚體損傷率試驗(yàn)

魚體損傷率試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表4。由表4可知,支撐彈簧剛度k和擦黑膜盤轉(zhuǎn)速n的F值都大于F0.01(2,7)=9.65;魚體輸送帶速度v的F值大于F0.05(2,7)=4.84,而小于F0.01(2,7)=9.65,說明魚體輸送帶速度對(duì)損傷率有顯著影響,由于擦黑膜盤轉(zhuǎn)速n的F值最大,支撐彈簧剛度k的F值次之,魚體輸送帶速度v的F值最小,所以,這3個(gè)因素對(duì)魚體損傷率影響順序?yàn)?擦黑膜盤轉(zhuǎn)速對(duì)損傷率影響最大,支撐彈簧剛度的影響次之,魚體輸送帶速度的影響最小。

因?yàn)椴梁谀けP轉(zhuǎn)速n和魚體輸送帶速度v的交互作用項(xiàng)n×v的F值小于F0.01(4,7)=3.21的值,所以,此2項(xiàng)對(duì)損傷率有交互作用,但影響很小,表現(xiàn)不顯著。結(jié)合表2可以得出,魚體損傷率的最佳水平組合為k3n2v2(5號(hào)試驗(yàn)),即支撐彈簧剛度為160N/mm,擦黑膜盤轉(zhuǎn)速為900r/min,魚體輸送帶速度為0.18m/s。

表4 魚體損傷率試驗(yàn)方差分析

4 小結(jié)

本研究表明,裝有固魚齒的輸送帶夾持并輸送魚體的方法簡單可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、夾魚方便。利用帶有一定剛度柔性刷毛的轉(zhuǎn)盤,在一定的轉(zhuǎn)速下對(duì)魚體內(nèi)腔表面搓擦進(jìn)行擦黑膜的工作模式,可以取得較好的擦黑膜效果。

通過樣機(jī)試驗(yàn),此類裝置對(duì)擦黑膜效果起主要影響的因素是魚體輸送帶速度、擦黑膜盤轉(zhuǎn)速及支撐彈簧剛度,從方差分析結(jié)果可以看出,將3因素調(diào)至合理范圍,擦黑膜效果的主要指標(biāo)擦凈率、損傷率及感官度等有一個(gè)較好的綜合體現(xiàn),完全可以滿足魚加工企業(yè)對(duì)擦黑膜環(huán)節(jié)的工作要求。

[1]趙正龍.鯪魚的機(jī)械化加工[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2005,(3):36-37.

[2]彭三河,劉良忠.魚加工預(yù)處理機(jī)的研制[J].食品與機(jī)械,2010,26(4):84-86.

[3]李云雁.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[4]朱 國.小型淡水魚剖魚機(jī)設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[5]張均波.淡水魚機(jī)械除鱗技術(shù)研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.