pobrano z

Transkrypt

1 Andrzej DOWGIAŁŁO 1), Mariusz KOSMOWSKI 1), Jarosław DIAKUN 2) Andrzej DOWGIAŁŁO 1), Mariusz KOSMOWSKI 1), Jarosław DIAKUN 2) 1) Morski Instytut Rybacki - PIB, 2) Katedra Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego Politechnika Koszalińska, Urządzenie do podciśnieniowego patroszenia karpi Streszczenie W artykule, poprzez prezentację kolejnych wersji modeli badawczych, omówiono genezę konstrukcji urządzenia do podciśnieniowego patroszenia karpi. Wyniki przeprowadzonych z ich użyciem doświadczeń pozwoliły na sformułowanie założeń, stopniowe doskonalenie konstrukcji oraz budowę prototypu podciśnieniowej patroszarki karpi, dedykowanej dla małych i średnich przetwórni tych ryb. Słowa kluczowe: karp, obróbka, patroszenie Device for carp vacuum gutting Summary The article, through the presentation of subsequent versions of research models, discusses the genesis of construction of the device for carp vacuum gutting. The results of model experiments enable to make assumptions of the design and construction of the prototype of vacuum gutting machine for carps, dedicated to small and medium-sized processing these fish. Key words: carp, processing, gutting Wprowadzenie Patroszenie jest najstarszą operacją obróbki ryb całych lub uprzednio odgłowionych. Ma ono na celu usunięcie wnętrzności, szczególnie przewodu pokarmowego, najbardziej podatnych na niekorzystne zmiany powodujące obniżenie jakości surowca. W wyniku patroszenia uzyskiwany jest produkt handlowy ryba patroszona lub jej postać przejściowa w produkcji tuszek, filetów, płatów, dzwonek i farszu (Sikorski, 2004). Analizy pracochłonności obróbki wstępnej ryb wykazały, że patroszenie ze starannym oczyszczeniem jamy brzusznej trwa dłużej niż odgławianie łącznie z filetowaniem, zwłaszcza, że w przypadku ryb karpiowatych jest ono na ogół wykonywane ręcznie. Podejmowane próby zmechanizowania patroszenia ryb słodkowodnych, w tym karpiowatych, na drodze prostego adaptowania wielu eksploatowanych w przetwórstwie maszyn do patroszenia ryb morskich nie powiodły się ze względu na istotne różnice w ich budowie (Dowgiałło, 2012). Główne utrudnienie stanowią nie tylko zasadnicze różnice w ich budowie, ale i występujący w rybach karpiowatych twór kostny złożony z drobnych wypustek pierwszych 4 kręgów (aparat Webera), blokujący swobodny dostęp do jamy brzusznej (obszar a na rysunku 1) (Grodziński, 1981). Istniała więc potrzeba opracowania i wdrożenia stosownego urządzenia, przeznaczonego głównie dla karpi. Dokonano tego w MIR - PIB we współdziałaniu z Politechniką Koszalińską w ramach finansowanego przez Agencję Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa projektu Kompleksowy system przetwarzania karpi na nowoczesne produkty spożywcze i paszowe". Rys. 1. Tuszka karpia od strony głowowej na pierwszym planie aparat Webera Fig. 1. Deheaded and gutted carp in the foreground Weberian apparatus Materiał i metoda Przed podjęciem badań modelowych założono, że docelowe urządzenie przeznaczone będzie dla karpi wstępnie odgłowionych a patroszenie będzie składało się z dwóch klasycznych dla niego operacji - rozcięcia jamy brzusznej na odcinku otwór analny - początek tuszki i usunięcia zawartości jamy brzusznej. Stosowane zazwyczaj mechaniczne usuwanie wnętrzności (Kawka i Dutkiewicz, 1986) postanowiono zastąpić ich wyssaniem. Ze względu na ogólny zarys zaproponowanej koncepcji urządzenia, dla zbadania nie tylko dokładności patroszenia, ale i dla maksymalizacji łatwości jego obsługi, na jej bazie zbudowano szereg modeli badawczych umożliwiających zmechanizowane patroszenie karpi. Warto zaznaczyć, że pojęcie dokładności patroszenia nie jest jednoznacznie zdefiniowane i wymaga uściślenia przez okre- Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15) 5 Dowgiałło, A. i in. (2015). Urządzenie do podciśnieniowego patroszenia karpi. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, 3/4(15), 5-10.

2 ARTYKUŁ RECENZOWANY ślenie końcowego produktu obróbki. Wymogi patroszenia w przypadku produkcji płatów lub filetów nie są tak wysokie jak w przypadku tuszek kierowanych do produkcji dzwonek i farszu lub obrotu handlowego, kiedy zwracana jest szczególna uwaga na dokładne usunięcie nerki, krwi i błony otrzewnej. Wykorzystane w badaniach modele różniły się między sobą sposobem ułożenia ryby w czasie obróbki (w przesuwnej niecce centrująco-mocującej grzbietem lub brzuchem do góry), sposobem rozcinania jamy brzusznej (nożem obrotowym lub nieruchomym) oraz konstrukcją i kinematyką zespołu ssawki (ssawka obrotowa, nieruchoma bądź ręczna). Przeprowadzono również próbę z patroszeniem karpi z nierozciętą jamą brzuszną, manipulując nimi ręcznie wokół nieruchomej ssawki. Modele urządzeń do mechanicznego patroszenia karpi Rozcinanie jamy brzusznej Trudności z ręcznym operowaniem rybą o dużym ciężarze jednostkowym skłoniły do obróbki karpi w przesuwnej niecce centrująco-mocującej. Ze względu na przyjęty sposób rozcinania brzucha rybę w niecce układano grzbietem lub brzuchem do góry (rys. 2 5). Rys. 2. Rozcinanie jamy brzusznej nożem nieruchomym zintegrowanym z ssawką Fig. 2. Cutting up abdominal cavity with stationary knife integrated with suction nozzle Rys. 3. Model z rozcinaniem jamy brzusznej nożem zintegrowanym z ssawką Fig. 3. Full-scale model of device with stationary knife integrated with suction nozzle Najprostszym rozwiązaniem był nóż nieruchomy (rys. 2 i 3) zintegrowany z ssawką. Jednak duże opory przecinania szkieletu podstawy płetw brzusznych sprawiły, że korzystniejszym rozwiązaniem okazało się zastosowanie noża obrotowego (rys. 4), przy czym należy podkreślić, że ułożenie ryby grzbietem do dołu zwiększa dostępność do jamy brzusznej. Rys. 4. Rozcinanie jamy brzusznej nożem tarczowym usytuowanym pod niecką - ryba układana grzbietem do góry Fig. 4. Cutting up abdominal cavity - the knife is bellow fish and fish back is upward Rys. 5. Rozcinanie jamy brzusznej nożem tarczowym usytuowanym nad niecką - ryba układana grzbietem do dołu Fig. 5. Cutting up abdominal cavity - the knife is above fish and fish back is downward Usuwanie wnętrzności Model z nieruchomą ssawką Zastosowana ssawka pokazana jest na rysunku 6, wyposażony w nią model badawczy - na rysunku 7, a wypatroszona w modelu tuszka karpia - na rysunku 8. Rys. 6. Kształt końcówki nieruchomej ssawki Fig. 6. The shape of suction nozzle Rys. 7. Model z nieruchomą ssawką (ryba układana grzbietem do góry) Fig. 7. Full-scale model of device with stationary suction nozzle (fish back is upward) 6 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15)

3 Andrzej DOWGIAŁŁO 1), Mariusz KOSMOWSKI 1), Jarosław DIAKUN 2) Rys. 8. Tuszka wypatroszona w modelu przedstawionym na rysunku 7 Fig. 8. Fish gutted with model showed in Fig. 7 Nieruchoma ssawka, co ilustruje rysunek 8, nie zapewniała dokładnego oczyszczenia jamy brzusznej ryby z jej zawartości. Ponadto będące warunkiem wypatroszenia wprowadzenie nieruchomej ssawki do wnętrza jamy brzusznej wymagało użycia dużej siły, co utrudniało utrzymanie ryby w pożądanej pozycji w niecce. Niedogodność tę próbowano usunąć zastępując ssawkę nieruchomą ssawkami obrotowymi z różnie ukształtowanymi końcówkami. Modele z obrotową ssawką z końcówką śrubową Końcówka obrotowej ssawki śrubowej pokazana jest na rysunku 9, wyposażony w nią model - na rysunku 10, a na rysunku 11 - wypatroszona w modelu tuszka karpia. Rys. 9. Śrubowa końcówka obrotowej ssawki Fig. 9. Helical tip of rotary suction nozzle Rys. 10. Model z obrotową ssawką z końcówką śrubową (ryba ułożona grzbietem do góry) Fig. 10. Full-scale model of device with helical tip of rotary suction nozzle with cleaning rotary brush (fish back is upward) Rys. 11. Tuszka wypatroszona w modelu przedstawionym na rysunku 10 Fig. 11. Fish gutted with model showed in Fig. 10 Model z obrotową ssawką z końcówką koszowo-śrubową Końcówka obrotowej ssawki śrubowo-koszowej pokazana jest na rysunku 12, wyposażony w nią model - na rysunku 13, a na rysunku 14 - wypatroszona w modelu tuszka karpia. Rys. 12. Koszowo-śrubowa końcówka obrotowej ssawki Fig. 12. Helical-basket tip of rotary suction nozzle Rys. 13. Model z obrotową ssawką z końcówką śrubowo-koszową (ryba ułożona grzbietem do góry) Fig. 13. Full-scale model of device with helical-basket tip (fish back is upward) Rys. 14. Tuszka wypatroszona w modelu przedstawionym na rysunku 13 Fig. 14. Fish gutted with model showed in Fig. 13 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15) 7 Dowgiałło, A. i in. (2015). Urządzenie do podciśnieniowego patroszenia karpi. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, 3/4(15), 5-10.

4 ARTYKUŁ RECENZOWANY Model z obrotową ssawką z końcówką frezową Końcówka obrotowej ssawki frezowej pokazana jest na rysunku 15, wyposażony w nią model - na rysunku 16, a na rysunku 17 - wypatroszona w modelu tuszka karpia. Rys. 15. Frezowa końcówka obrotowej ssawki Fig. 15. Mill tip of rotary suction nozzle Rys. 16. Model z obrotową ssawką z końcówką frezową (ryba ułożona grzbietem do góry) Fig. 16. Full-scale model of device with mill tip of rotary suction nozzle (fish back is upward) Rys. 17. Tuszka wypatroszona w modelu przedstawionym na rysunku 16 Fig. 17. Fish gutted with model showed in Fig. 16 Model z obrotową ssawką z końcówką frezową i szczotką doczyszczającą Końcówka obrotowej ssawki frezowej ze szczotka doczyszczającą pokazana jest na rysunku 18, wyposażony w nią model - na rysunku 19, a na rysunku 20 - wypatroszona w modelu tuszka karpia. Rys. 18. Frezowa końcówka obrotowej ssawki ze szczotką doczyszczającą Fig. 18. Mill tip of rotary suction nozzle with cleaning rotary brush Rys. 19. Model z obrotową ssawką z końcówką frezową i szczotką doczyszczającą (ryba ułożona grzbietem do góry) Fig. 19. Full-scale model of device with mill tip of rotary suction nozzle with cleaning rotary brush (fish back is upward) Rys. 20. Tuszka wypatroszona w modelu pokazanym na rysunku 19 Fig. 20. Fish gutted with model showed in Fig. 19 Zastosowanie ssawek obrotowych z ukształtowanymi w różny sposób końcówkami miało na celu nie tylko ułatwienie ich wprowadzania do wnętrza jamy brzusznej, lecz również częściową degradację wnętrzności celem ułatwienia ich zasysania. Przeprowadzone próby wykazały, że jakkolwiek w stosunku do ssawki nieruchomej dokładność patroszenia wzrosła, to jednak w jamie brzusznej nadal pozostawały fragmenty wnętrzności. Ponadto ich fragmenty owijały się wokół końcówek ssawek. 8 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15)

5 Andrzej DOWGIAŁŁO 1), Mariusz KOSMOWSKI 1), Jarosław DIAKUN 2) Model z obrotową ssawką z ręczną manipulacją tuszką Stwierdzona w badaniach niezadowalająca dokładność patroszenia wynikała z ograniczonych możliwości penetracji jamy brzusznej ryby przez ssawki przemieszczające się liniowo względem umocowanych w niecce ryb. Dlatego też przeprowadzono próby patroszenia ryb wykonujących, poza wzdłużnym, także ruchy poprzeczne względem obrotowej ssawki (ręczna manipulacja rybami). Stanowisko, na którym przeprowadzono takie próby pokazane jest na rysunku 21, a wypatroszona na nim ryba - na rysunku 22. Rys. 21. Stanowisko do patroszenia z obrotową dyszą i ręcznym manipulowaniem rybą Fig. 21. Stand with rotary suction nozzle fish is hand operated Rys. 22. Tuszka wypatroszona na w modelu przedstawionym na rysunku 21 Fig. 22. Fish gutted with model showed in Fig. 21 Skuteczność tak przeprowadzonego patroszenia była wysoka, jednakże ręczne operowanie karpiami było uciążliwe. Model z ssawką ręczną Analiza wyników przeprowadzonych doświadczeń pozwoliła na sprecyzowanie trzech podstawowych założeń konstrukcji patroszarki do karpi: 1. ssawka powinna mieć trzy stopnie swobody, 2. rozcinanie jamy brzusznej powinno być zmechanizowane, 3. ręczne operowanie rybą powinno być ograniczone do minimum. Założenia te spełnia model przedstawiony na rysunku 23, w którym jama brzuszna ułożonej w przesuwnej niecce ryby rozcinana jest nożem tarczowym, a wnętrzności usuwane są ręczną ssawką (rys. 24). Rys. 23. Model z ułożeniem ryby brzuchem do góry, mechanicznym rozcinaniem jamy brzusznej i ssawką ręczną Fig. 23. Full-scale model of device with rotary knife and hand operated suction nozzle Rys. 24. Widok ssawki ręcznej Fig. 24. Hand operated suction nozzle Wypatroszona w modelu ryba przedstawiona jest na rysunku 25. Rys. 25. Tuszka wypatroszona na w modelu przedstawionym na rysunku 23 Fig. 25. Fish gutted with model showed in Fig. 23 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15) 9 Dowgiałło, A. i in. (2015). Urządzenie do podciśnieniowego patroszenia karpi. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, 3/4(15), 5-10.

6 ARTYKUŁ RECENZOWANY Prototyp Bazując na wynikach modelowych prób laboratoryjnych oraz mając na uwadze, że projektowane urządzenie, ze względu na możliwość jego zastosowania w małych przetwórniach kontenerowych, powinno składać się z modułów umożliwiających jego w miarę dowolną konfigurację przestrzenną, zaprojektowano i wykonano prototyp urządzenia do patroszenia karpi odgłowionych lub całych, pokazany na rysunku 26. Rys. 26. Prototyp patroszarki podciśnieniowej Fig. 26. Prototype of vacuum gutted machine Zastosowanie w konstrukcji patroszarki ruchomego wózka ułatwia przesuwanie ryb pomiędzy modułami rozcinania jamy brzusznej i jej czyszczenia. System patroszenia podciśnieniowego umożliwia szybkie i niebrudzące stanowiska obróbczego usuwanie zawartości jamy brzusznej poza jego obręb. Maszyna przeznaczona jest do obróbki ryb z głową lub odgłowionych (rys. 27). Rys. 27. Karpie wypatroszone w prototypie przedstawionym na rysunku 26 Fig. 27. Carps gutted with prototype showed in Fig. 26 Podstawowe parametry patroszarki są nastepujące: gabaryty (L B H) mm (bez zbiornika na odpady), moc: - 0,55 kw moc napędu noża, - 1,5 kw moc napędu pompy próżniowej, przepustowość - do 20 ryb min -1. obsługa - 1 osoba. Bibliografia Sikorski, Z.E. (2004). Ryby i bezkręgowce morskie. Pozyskiwanie, właściwości i przetwarzanie. WNT. Warszawa, ISBN X. Dowgiałło, A. (2012). Mechaniczna obróbka karpi. Morski Instytut Rybacki. Gdynia, ISBN Grodziński, Z. (1981). Anatomia i embriologia ryb. Wydanie III. PWRiL. Warszawa, ISBN Kawka, T., Dutkiewicz, D. (1986). Maszyny do obróbki ryb i kalmarów. Zarys konstrukcji. Wydawnictwo Morskie. Gdańsk, ISBN Andrzej Dowgiałło Morski Instytut Rybacki - Państwowy Instytut Badawczy ul. Kołłątaja 1, Gdynia andrzej.dowgiallo@mir.gdynia.pl 10 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2015(15)