УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ШКУРЫ С РЫБНОГО ФИЛЕ Российский патент 2008 года по МПК A22C25/17 

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно к области автоматизированного оборудования для снятия шкуры с рыбного филе, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах промыслового флота.

Производство рыбного филе является наиболее экономически целесообразным процессом обработки в рыбообрабатывающей отрасли. Заключительным этапом получения готового филе является процесс снятия шкуры. Исходным сырьем при этом являются рыбные филейчики, полученные при машинном филетировании рыбы. Несъедобная шкура снимается с филе и используется в качестве сырья для изготовления рыбной муки и клеевых продуктов.

Процесс снятия шкуры оказывает существенное влияние на качество готового филе. Снятие шкуры вручную является очень трудоемким процессом, в связи с чем существует технологическое оборудование для обесшкуривания. Большинство машин для снятия шкуры с рыбного филе работает по принципу вальцового прессования, при котором качающийся нож устанавливается в положение для резания, благодаря чему достигается относительно хорошая эффективность отделения шкуры от филе. Наряду с этим используются устройства, включающие охлаждаемый барабан, к поверхности которого примерзает шкура филе, а затем равномерно отделяется от мяса режущим инструментом. Устройства последнего типа не получили широкого распространения в связи с большим расходом энергетических и материальных ресурсов.

Основными проблемами реализации технологического процесса снятия шкуры с филе являются: обеспечение качества поверхности среза обесшкуренного филе, предотвращение выхватов мяса с поверхности филе; повышение производительности устройства для снятия шкуры с филе за счет увеличения быстродействия исполнительных механизмов; снижение износа режущих инструментов в процессе обработки и сокращение времени простоев оборудования вследствие замены изношенных режущих инструментов; снижение расхода электроэнергии в процессе обработки. При снятии шкуры с филе не должны допускаться разрывы сухожилий между шкурой и мясом, надрезы мяса, а также образование на филе участков с неудаленной шкурой. Не должно допускаться механическое повреждение мяса филе, его смятие и раздавливание.

С целью оптимизации параметров качества филе при обесшкуривании должна предусматриваться возможность изменения режима резания в зависимости от толщины и консистенции шкуры у обрабатываемого вида рыбы. В связи с тем, что для некоторых видов рыб требуется удаление вместе со шкурой подкожного слоя жира и темного мяса, также должна предусматриваться возможность изменения интенсивности и глубины врезания режущего инструмента в филе. Шкура должна сниматься с сохранением на филе серебристой пленки. Кроме того, должно обеспечиваться эффективное снятие шкуры у тех видов рыб, у которых между шкурой и мясом имеются толстые и прочные сухожилия.

Известно устройство для снятия кожи с парного филе (заявка №3433059 ФРГ, МКИ А22С 25/17, опубл. 18.04.1985), включающее барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси, на который филе опирается со стороны кожи, инструмент для снятия кожи с филе, прилегающей к боковой поверхности барабана, подающий конвейер, коромысло, стационарную опору. Инструмент для снятия кожи с филе имеет режущие кромки, раскрывающиеся под углом в направлении вращения барабана. В процессе работы устройства данный инструмент, выполненный в виде лемехового ножа, прижимается к боковой поверхности барабана. Устройство позволяет снимать кожу с парного филе, в котором полоска мяса, содержащая плавниковые лучи спинных плавников, предварительно надрезана с обеих сторон до внутренней стороны кожи.

К недостаткам данного устройства следует отнести необходимость подготовки филе к обработке, точную предварительную ориентацию филе по отношению к режущему инструменту, а также ненадежное прилегание кожи филе к барабану, в связи с чем возможно проскальзывание и застревание филе в устройстве. В процессе обработки филе испытывает сильное механическое давление со стороны барабана и подающего конвейера, что обусловлено конструкцией устройства, вследствие чего происходит механическое повреждение мяса. В связи с тем, что кромка режущего инструмента прижимается к боковой поверхности барабана, возможны сквозные прорезания снимаемой шкуры, что влечет за собой появление участков филе с неснятой шкурой. В случае, если кожа и мясо филе имеют сходную консистенцию, в устройстве возможно срезание полезного мяса вместе с кожей. Устройство более пригодно для обработки видов рыб, имеющих твердую кожу. Также в устройстве отсутствует конструктивная возможность оперативной подрегулировки глубины и интенсивности врезания режущего инструмента в филе, что может быть причиной неполного удаления слоя подкожного жира, сокращающего срок хранения готового филе. Вследствие этого существенно ограничивается универсальность, экономичность и надежность устройства. Конструкция режущего инструмента, выполненного в виде лемехового ножа, обусловливает неравномерный износ режущей поверхности, так как основное усилие резания сосредоточено на нижней угловой кромке, что создает определенные эксплуатационные трудности при периодической заточке ножа.

Известно устройство для обесшкуривания рыбы (акцепт. заявка №33455-85 Япония, МКИ А22С 25/17, опубл. 02.08.1985), включающее вращающийся барабан, оборудованный множеством сквозных отверстий в его цилиндрической поверхности, приспособление для подачи тушек рыбы наверх цилиндрической поверхности барабана, нож для снятия шкуры с тушек, приспособление для вакуумного притягивания тушек к поверхности барабана, прижимные ролики для прижимания тушки к поверхности барабана, подающий конвейер. Устройство позволяет обрабатывать виды рыб, имеющих твердую кожу, а также виды рыб, которые имеют в одинаковой степени мягкие кожу и мясо. Также устройство позволяет снимать слой подкожного жира

К основному недостатку данного устройства следует отнести невысокое качество снятия шкуры с тушки. По мере затупления ножа в процессе работы устройства снижается вероятность полного снятия шкуры без срезов полезного мяса. Производительность устройства ограничена скоростью вращения барабана, так как при увеличении скорости вращения существенно снижается надежность прилегания тушки к цилиндрической поверхности барабана. При попадании в устройство рыбы с прочными сухожилиями между шкурой и мясом возможен их разрыв, вследствие чего образуются выхваты мяса, снижается качество поверхности среза. Криволинейный характер движения тушки по поверхности барабана снижает точность установки ножа на экономичное срезание шкуры, усложняет подрегулировку толщины реза, что влечет за собой дополнительный расход полезного мяса и создает условия для прорезания шкуры и оставлению необработанных участков филе. Кроме того, при падении тушек с подающего конвейера на цилиндрическую поверхность барабана возможны перекосы тушки, что влечет ненадежное присасывание тушки вакуумом и неправильное снятие шкуры.

Наиболее близким техническим решением является устройство для обесшкуривания мяса рыбы (акцепт. заявка 33454-85 Япония, МКИ А22С 25/17, опубл. 02.08.1985), состоящее из ленты для перемещения тушки рыбы, снабженной сквозными отверстиями, ведомой и ведущей катушек, прижимной ленты для прижимания тушки рыбы к перемещающей ленте, режущего инструмента в виде пластинчатого ножа, который производит снятие шкуры с мяса рыбы, механизма для придания режущему инструменту низкочастотных колебательных движений, вакуумной камеры, предназначенной для удержания тушки рыбы на перемещающей ленте, прижимных роликов, конвейера отвода обесшкуренного филе, конвейера отвода шкур.

Основным недостатком вышеописанного устройства является невысокое качество поверхности получаемого рыбного филе, а также невысокая точность срезания шкуры, что приводит к большим отходам мяса рыбы, которое остается на шкуре, а из-за отсутствия возможности изменять режимы резания в устройстве нельзя выбрать оптимальный режим обработки и увеличить производительность. Кроме, того, устройство является энергоемким и не оборудовано приспособлением для очистки перемещающей ленты. По мере затупления пластинчатого ножа происходит снижение качества поверхности обесшкуренного филе и точности обработки. Придание режущему инструменту механических колебаний низкой частоты не позволяет обеспечить требуемое качество поверхности резания и повышение производительности устройства.

Постоянное поддержание низкого давления в вакуумной камере приводит к перерасходу электроэнергии, в то время как плотное прижатие шкуры филе к поверхности перемещающей ленты требуется непосредственно перед приближением передней кромки филе к режущему инструменту. При обработке филе с низкой производительностью, например лососевых видов рыб, поддержание постоянного вакуума между поступлением филе приводит к преждевременному износу перемещающей ленты. В устройстве не предусмотрена очистка перемещающей ленты от прилипшей снятой шкуры, в результате чего возможно попадание шкуры под филе, что снижает надежность устройства и качество обработки.

Изобретение решает задачу повышения качества поверхности филе, сокращения отходов мяса рыбы, увеличения скорости обработки и уменьшения энергоемкости устройства.

Для достижения необходимого технического результата в известном устройстве, включающем ленту для перемещения тушки рыбы, выполненную со сквозными отверстиями, ведомую и ведущие катушки, ленту для прижимания тушки рыбы к перемещающей ленте, режущий инструмент в виде пластинчатого ножа, механизм для придания режущему инструменту низкочастотных колебательных движений, вакуумную камеру, предназначенную для удержания тушки рыбы на перемещающей ленте, прижимные ролики, конвейер отвода обесшкуренного филе, конвейер отвода шкур, дополнительно смонтирован ленточный нож с механизмом для наложения на него ультразвуковых колебаний в плоскости резания, связанным с ультразвуковым генератором и блоком управления, который связан с оптическими датчиками контроля наличия филе, датчиком давления, вентилем и клапаном сброса вакуумной камеры, ультразвуковым генератором, а перемещающая лента снабжена приспособлением для очистки от шкур. Поверхности режущих инструментов выполнены с нитридтитановым покрытием.

Механизм для наложения на ленточный нож ультразвуковых колебаний в плоскости резания выполнен в виде электромеханического ультразвукового преобразователя, основанного на пьезоэлектрическом эффекте. Необходимая амплитуда и частота ультразвуковых колебаний задается блоком управления.

Для определения моментов подхода филе к вакуумной камере и выхода обесшкуренного филе из зоны резания, измерения давления в вакуумной камере устройство дополнительно снабжено датчиком давления и оптическими датчиками, включающими лазерные светодиоды и приемные фотодиоды, соединенные с управляющим блоком. Устройство дополнительно снабжено приспособлением для очистки перемещающей ленты от снятых шкур, вакуумным вентилем и клапаном сброса для управления вакуумной камерой, а также вакуумным фильтром, предотвращающим попадание частиц филе в вакуумную систему. Для повышения износостойкости режущих инструментов их поверхности покрыты нитридтитановой пленкой.

Наложение ультразвуковых колебаний на режущий инструмент позволяет повысить качество поверхности резания, существенно ускорить процесс резания, повышая тем самым производительность устройства.

Работа при резании мяса филе затрачивается, главным образом, на пластическую деформацию срезаемого слоя и на внешнее трение на рабочих гранях ножа. Ультразвуковые колебания, сообщаемые режущему инструменту, оказывают значительное влияние на обе основные составляющие работы резания. Создаваемые ультразвуком знакопеременные напряжения ускоряют движение и образование дислокации, обеспечивая возникновение пластической деформации при более низких напряжениях. Циклические перемещения контактных поверхностей вызывают периодический поворот векторов сил трения на рабочих гранях режущего инструмента, значительно уменьшающий сопротивление сходу шкуры и облегчающий процесс обесшкуривания филе. Кроме того, при резании мяса на рабочей поверхности инструмента часто возникает торможение срезаемого слоя, и наблюдается своеобразное трение покоя, сопровождающееся большой силой трения и ухудшением качества поверхности среза. Ультразвуковые колебания устраняют торможение мяса на режущем инструменте, уменьшают силу трения и улучшают качество поверхности среза. Наряду с этим нанесение на рабочие поверхности режущих инструментов нитридтитанового тонкопленочного покрытия также снижает силу трения и содействует улучшению качества поверхности филе.

Эффект действия ультразвуковых колебаний на процесс резания зависит от амплитуды и частоты колебаний, колебательной скорости режущего инструмента и скорости перемещения филе относительно инструмента, величины сечения срезаемого слоя, физико-механических и теплофизических свойств материала инструмента и мяса филе. При управлении амплитудой и частотой ультразвуковых колебаний имеется возможность управления режимом резания и его оптимизации в зависимости от консистенции шкуры для определенных видов рыб.

Промышленные исследования показывают, что наложение ультразвуковых колебаний на режущий инструмент позволяет повысить производительность устройства и износостойкость инструмента, увеличить качество поверхности обесшкуренного филе. Снижается адгезионный износ режущего инструмента, уменьшаются силы резания, улучшается микрогеометрия поверхности обесшкуренного филе. Наложение ультразвука сопровождается структурно-термической активизацией контактных поверхностей, повышением их энергетического состояния, что интенсифицирует образование в зоне контакта окисных и абсорбированных пленок, которые препятствуют адгезионно-усталостному изнашиванию режущего инструмента.

Применение двух оптических датчиков, включающих пару "лазерный светодиод - приемный фотодиод", а также наличие управляющего блока позволяют определять моменты подхода филе к вакуумной камере и выхода филе из зоны резания, что позволяет рассчитывать оптимальное время включения вакуумной камеры. Сокращение времени поддержания вакуума экономит электроэнергию, расходуемую вакуумным насосом, снижает износ перемещающей ленты.

Покрытие поверхностей режущих инструментов нитридтитановой пленкой придает им стойкость к воде, водяному пару, механическому истиранию. Снижается износ ножей в процессе снятия шкур с рыбного филе, происходит более медленное затупление режущих кромок, что сокращает время простоев оборудования для смены затупившихся рабочих органов. Нитридтитановое тонкопленочное покрытие повышает коррозионную стойкость режущих инструментов, улучшает внешний вид поверхности ножей, снижает силу трения при резании, что оказывает положительное влияние па качество филе.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для снятия шкуры с рыбного филе.

На фиг.2 представлен схематический вид устройства сзади.

На фиг.3 представлен схематический вид в разрезе главной части устройства.

На схемах приняты следующие обозначения;

1 - перемещающая лета;

2 - ведущая катушка;

3 - ведомая катушка;

4 - прижимная лента;

5 - катушка;

6 - вакуумная камера;

7 - вакуумный фильтр;

8 - вакуумный вентиль;

9 - клапан сброса;

10 - дроссель;

11 - регулятор давления;

12 - фильтр-влагоотделитель;

13 - вакуумный насос;

14 - ленточный нож;

15 - ведущая катушка ленточного ножа;

16 - ведомая катушка ленточного ножа;

17 - механизм для наложения на ленточный нож ультразвуковых колебаний (ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь);

18 - ультразвуковой генератор;

19 - управляющий блок;

20, 21 - лазерные светодиоды;

22, 23 - фотодиоды;

24 - датчик давления;

25 - пластинчатый нож;

26 - механизм для придания пластинчатому ножу низкочастотных колебательных движений;

27 - конвейер отвода обесшкуренного филе;

28 - конвейер отвода шкур;

29 - приспособление для очистки перемещающей ленты;

30 - прижимной ролик;

31 - филе;

32 - обесшкуренное филе;

33 - шкура.

В предлагаемом техническом решении повышение качества поверхности резания осуществляется за счет дополнительного введения ленточного ножа с наложением на него ультразвуковых колебаний от электромеханического ультразвукового преобразователя. Ленточный нож совершает колебания с ультразвуковой частотой в плоскости резания. Изменение режимов резания в зависимости от вида рыбы осуществляется за счет введения управляющего блока и управления с его помощью амплитудой и частотой ультразвуковых колебаний. Экономия электроэнергии достигается за счет автоматического управления работой вакуумной камеры в зависимости от наличия филе и производительности устройства при помощи оптических датчиков, включающих лазерные светодиоды, фотодиоды, а также вакуумного вентиля и клапана сброса. Повышение надежности отвода шкур достигается за счет введения приспособления для очистки перемещающей ленты от снятых шкур. Увеличение износостойкости режущих инструментов и снижение силы трения при резании достигается за счет нанесения на рабочие поверхности ножей нитридтитанового тонкопленочного покрытия.

В предлагаемом устройстве для снятия шкуры с филе имеется перемещающая лента 1, снабженная сквозными отверстиями. Перемещающая лента 1 натянута на ведущей катушке 2 и ведомой катушке 3, обеспечивающих ее вращение в устройстве. Прижимная лента 4 натянута на катушках 5, обеспечивающих ее вращение в устройстве и прижимание к поверхности филе. Вакуумная камера 6 прилегает к внутренней поверхности перемещающей ленты 1. Вакуумная камера 6 пневматически соединена с вакуумным фильтром 7, вакуумным вентилем 8, клапаном сброса 9, дросселем 10, регуляторами давления 11, фильтром-влагоотделителем 12, вакуумным насосом 13. Ленточный нож 14 натянут на ведущей катушке ленточного ножа 15 и ведомой катушке ленточного ножа 16. Осевая втулка ведомой катушки ленточного ножа 16 соединена с механизмом для наложения на ленточный нож ультразвуковых колебаний 17, выполненного в виде ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, который соединен с ультразвуковым генератором 18. Управляющий блок 19 соединен с ультразвуковым генератором 18, лазерными светодиодами 20 и 21, приемными фотодиодами 22 и 23, входящими в состав оптических датчиков и расположенными по краям перемещающей ленты 6, датчиком давления 24, вакуумным вентилем 8, клапаном сброса 9. Вакуумный вентиль 8 и клапан сброса 9 имеют прямое электромагнитное управление. Датчик давления 24 соединен с вакуумной камерой 6. Пластинчатый нож 25 соединен с механизмом для придания пластинчатому ножу низкочастотных колебательных движений. В устройстве также имеются конвейер отвода обесшкуренного филе 27, конвейер отвода шкур 28, приспособление для очистки перемещающей ленты от снятых шкур 29, подпружиненные прижимные ролики 30, прилегающие к внутренней поверхности прижимной ленты 4.

Работа устройства для снятия шкуры с рыбного филе осуществляется следующим образом.

Перемещающая лента 1 двигает филе 31, предварительно уложенное шкурой вниз, в сторону прижимной ленты 4. Филе 31 попадает в зазор между перемещающей лентой 1 и прижимной лентой 4 и затягивается между ними. Прижимные ролики 30, подпружиненные сверху, обеспечивают прилегание внешней поверхности прижимной ленты 4 к филе 31, причем вертикальное движение роликов повторяет контур филе 31. Филе 31 перед вакуумной камерой 6 перекрывает луч лазерного светодиода 20, в результате чего приемный фотодиод 22 передает сигнал наличия филе в управляющий блок 19. Управляющий блок 19 с временнóй задержкой передает команду включения на вакуумный вентиль 8 при приближении филе 31 к кромке ленточного ножа 14, в результате чего создается вакуум в вакуумной камере 6. Датчик давления 24 передает текущее значение давления в вакуумной камере 6 в управляющий блок 19. Управляющий блок 19 также подает команду включения на ультразвуковой генератор 18, задавая при этом необходимую амплитуду и частоту ультразвуковых колебаний. Шкура 33 присасывается при помощи вакуумной камеры 6 к внешней поверхности перемещающей ленты 1 и тем самым выравнивается. Ультразвуковой генератор 18 передает в механизм для наложения на ленточный нож ультразвуковых колебаний 17 переменное электрическое напряжение, соответствующее заданному режиму резания. Механизм для наложения на ленточный нож ультразвуковых колебаний 17 сообщает оси ведомой катушки ленточного ножа 16 ультразвуковые колебания, которые распространяются на ленточный нож 14. Таким образом, в результате наложения ультразвука ленточный нож 14 совершает механические колебания в плоскости резания с ультразвуковой частотой. После начала резания филе 31 ленточным ножом 14 перекрывается луч лазерного светодиода 21, в результате чего приемный фотодиод 23 передает сигнал в управляющий блок 19. Ленточный нож 14 врезается между шкурой и мясом филе. Шкура 33 отделяется от мяса и двигается на перемещающей ленте 1 в сторону ведущей катушки 2. Механизм для придания пластинчатому ножу низкочастотных колебательных движений 26 сообщает пластинчатому ножу 25 колебания, в результате чего пластинчатый нож 25 приподнимает обесшкуренную часть филе вверх, улучшая условия резания ленточным ножом 14 и снижая силу трения при протягивании обесшкуренного филе 32. Обесшкуренное филе 32, зажатое между прижимной лентой 4 и пластинчатым ножом 25, протягивается вверх, после чего перемещается на конвейер отвода обесшкуренного филе 27. После ухода обесшкуренного филе 32 из зоны резания появляется сигнал на приемном фотодиоде 23, который передается в управляющий блок 19. В случае отсутствия следующего филе 31 между лазерным светодиодом 20 и приемным фотодиодом 21 управляющий блок 19 отключает вакуумный вентиль 8 и включает клапан сброса 9, в результате чего в вакуумной камере 6 создается атмосферное давление, а также подает команду отключения на ультразвуковой генератор 18. В случае наличия следующего филе 31 между лазерным светодиодом 20 и приемным фотодиодом 21 текущий режим работы вакуумной камеры 6 сохраняется. Снятая шкура 33 перемещается под пластинчатым ножом 25 и падает на конвейер отвода шкур 28. Прилипшие к перемещающей ленте шкуры очищаются приспособлением для очистки перемещающей ленты от снятых шкур 29 и также падают на конвейер отвода шкур 28. Частицы филе, попадающие через сквозные отверстия перемещающей ленты 1 в вакуумную камеру 6, улавливаются вакуумным фильтром 7.

Изобретение относится к рыбной промышленности, к оборудованию для снятия шкуры с рыбного филе. Устройство включает ленту для перемещения тушки рыбы, выполненную со сквозными отверстиями, ведомую и ведущие катушки, ленту для прижимания тушки рыбы к перемещающей ленте, режущий инструмент в виде пластинчатого ножа и механизм для придания режущему инструменту низкочастотных колебательных движений. Устройство включает вакуумную камеру, предназначенную для удержания тушки рыбы на перемещающей ленте, прижимные ролики, конвейер отвода обесшкуренного филе и конвейер отвода шкур. Кроме того, устройство включает ленточный нож с механизмом для наложения на него ультразвуковых колебаний в плоскости резания, связанным с ультразвуковым генератором и блоком управления. Блок управления связан с оптическими датчиками контроля наличия филе, датчиком давления, вентилем и клапаном сброса вакуумной камеры и ультразвуковым генератором. Перемещающая лента снабжена приспособлением для очистки от шкур. Изобретение позволяет повысить качество поверхности филе при сокращении отходов и увеличении скорости обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для снятия шкуры с рыбного филе, включающее ленту для перемещения тушки рыбы, выполненную со сквозными отверстиями, ведомую и ведущие катушки, ленту для прижатия тушки рыбы к перемещающей ленте, режущий инструмент в виде пластинчатого ножа, механизм для придания режущему инструменту низкочастотных колебательных движений, вакуумную камеру, предназначенную для удержания тушки рыбы на перемещающей ленте, прижимные ролики, конвейер отвода обесшкуренного филе, конвейер отвода шкур, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено ленточным ножом, механизмом для наложения на него ультразвуковых колебаний в плоскости резания, связанным с ультразвуковым генератором и блоком управления, который связан с оптическими датчиками контроля наличия филе, датчиком давления, вентилем и клапаном сброса вакуумной камеры, ультразвуковым генератором, а перемещающая лента снабжена приспособлением для очистки от шкур.2. Устройство для снятия шкуры с рыбного филе по п.1, отличающееся тем, что поверхности режущих инструментов выполнены с нитридтитановым покрытием.