УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ РЫБНОГО ФИЛЕ
FISH FILLET CUTTING DEVICE

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно, к области автоматизированного оборудования для резки рыбного филе на ломтики, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах промыслового флота.
В настоящее время одним из наиболее востребованных продуктов рыбной отрасли является обесшкуренное рыбное филе. Экономически выгодным является изготовление порционированного филе, нарезанного на ломтики. Наиболее привлекательными и доступными для потребителей являются ломтики филе, имеющие малую толщину и небольшой вес.
Исходным сырьем при этом являются обесшкуренные рыбные филейчики, полученные при машинном филетировании рыбы и обесшкуривании филе. Готовым продуктом являются ломтики рыбного филе, предназначенные для дальнейшей упаковки, охлаждения, транспортировки и реализации потребителю. Процесс резки филе на ломтики оказывает существенное влияние на качество и потребительские достоинства готового продукта. Резка филе вручную является очень трудоемким и травмоопасным процессом, в связи с чем необходимо соответствующее технологическое оборудование. Таким образом, большое значение имеют технологические возможности, эффективность и качество работы оборудования для нарезки на ломтики рыбного филе.
От величины механического воздействия на мышечную ткань рыбы существенно зависит качество готовой продукции, поскольку при силовых нагрузках снижается влагоудерживающая способность филе, снижается эластичность и прочность тканей, возрастают потери массы при хранении, увеличивается содержание азота летучих оснований, ухудшаются органолептические оценки качества мяса. Вместе с вытекающим мышечным соком при обработке и хранении рыбы теряются вкусовые и питательные вещества (белки, азотистые и минеральные вещества).
Сопротивление движению ножа, как результирующая сила, противодействующая равномерному движению лезвия в продукте, возникает вследствие динамического взаимодействия между поверхностью ножа и мышечной тканью филе. Сила сопротивления резанию зависит от геометрической формы профиля ножа и реологических параметров сырья. При одинаковой массе ножа и заданной скорости резания требуемая движущая сила будет тем больше, чем больше сила сопротивления, поскольку обе эти силы являются противодействующими. При прочих равных параметрах затрачиваемая мощность привода и качество поверхности реза целиком зависит от сил сопротивления. Следовательно, с ростом сопротивления резанию и увеличении шероховатости среза ухудшается качество продукции, происходят потери массы из-за снижения влагоудерживающей способности ткани, увеличиваются эксплуатационные расходы, повышается себестоимость рыбных изделий, понижается рентабельность производства. Вместе с тем, для заданной консистенции филе существует наилучшая форма профиля режущего органа, при которой силы сопротивления являются минимальными. Таким образом, для обеспечения ресурсосбережения при резании рыбы необходимо использовать режущий инструмент с наилучшей формой профиля, которая обеспечивает минимальное сопротивление резанию при данных реологических параметрах сырья.
Известно устройство для резки филе рыбы на ломтики (RU №1621834, МПК А22С 25/18, опубл. 23.01.1991 г.), включающее загрузочное приспособление, барабан с ячейками и ножевой вал, набранный из дисковых ножей, установленных с постоянным шагом.
Решающим недостатком, ограничивающим применение данного устройства, является резка рыбного филе на ломтики только одной заданной толщины. Для изменения толщины ломтиков требуются демонтаж и замена ножевого вала. Кроме того, качество и скорость резания являются низкими, поскольку филейчики прижимаются к дисковым ножам только под действием силы веса филе. В устройстве не предусмотрены приспособления для измерения размеров и консистенции сырья.
Известно устройство и способ для разделывания мяса, в частности рыбы (US №8968059, МПК А22С 25/18, опубл. 03.03.2015 г.), предназначенное для резки рыбы на кусочки заданной толщины. Устройство содержит режущий инструмент, приводной блок, соединенный с режущим инструментом для его перемещения из исходного положения в положение обработки, а также управляющее приспособление, соединенное с приводным блоком для управления режущим инструментом. Приводной блок содержит два пневматических цилиндра, имеющих отдельные контуры управления.
Решающим недостатком, ограничивающим применение данного устройства, является отсутствие возможности смены рабочего органа. В конструкции не предусмотрено измерительное приспособление для получения информации о размерах филе и его консистенции. Кроме того, устройство обладает невысокой производительностью, что обусловлено конструкцией приводного блока и низким быстродействием пневматических цилиндров.
Наиболее близким техническим решением является устройство для резки пищевых продуктов (RU №2671900, МПК А22С 25/18, опубл. 07.11.2018 г.), содержащее снабженные приводами подающее приспособление и отводящее приспособление, режущее приспособление, измерительный блок, состоящий из лазерного источника и фотоприемника, а также вычислительный блок. Режущее приспособление включает, по меньшей мере, два режущих инструмента серповидной формы, закрепленных с возможностью встречного движения с взаимным перекрещиванием режущих кромок. Подающее и отводящее приспособления выполнены в виде двух линий конвейеров.
Недостатком данного устройства является то, что филе нарезается на ломтики рабочими органами с одной формой профиля. В устройстве отсутствует приспособление для измерения консистенции сырья, в связи с чем, реологическое состояние продукта при обработке не учитывается. Это приводит к снижению качества поверхности реза и перерасходу энергии вследствие увеличения сил сопротивления резанию при изменении консистенции продукта.
Изобретение решает задачи улучшения качества среза рыбного филе и снижения расхода электроэнергии за счет снижения сил сопротивления резанию путем измерения консистенции и определения реологических свойств поступившего на обработку сырья и подбора оптимального рабочего органа.
Для достижения технического результата устройство для резки рыбного филе, включающее снабженные приводами подающее и отводящее приспособления в виде двух линий конвейеров, режущее приспособление, измерительное приспособление, вычислительный блок, режущие инструменты, предлагается дополнительно снабдить прибором для измерения консистенции рыбного филе, установленным после измерительного приспособления над подающим приспособлением и связанным с вычислительным блоком. Кроме того, устройство предлагается дополнительно снабдить ротором с установленными на нем сменными рабочими органами, при этом, ротор закрепить на отводящем приспособлении и снабдить отдельным приводом, связанным с вычислительным блоком. Режущее приспособление установить на подающем приспособлении и снабдить связанным с вычислительным блоком отдельным приводом, обеспечивающим перемещение режущего приспособления для смены рабочего органа. Вал привода режущего приспособления предлагается выполнить полым и снабдить зажимным приспособлением для установки и фиксации вала рабочего органа.
Сменные рабочие органы имеют формы профиля, соответствующие различным диапазонам реологических параметров сырья, которые определяются при помощи прибора для измерения консистенции рыбного филе. В результате получения информации о реологических параметрах мышечной ткани определяется текущий диапазон их значений, которому наилучшим образом соответствует определенная форма профиля режущего органа. При изменении диапазона значений консистенции сырья и несоответствии этого диапазона находящемуся в действии рабочему органу осуществляется его автоматическая смена на орган с более эффективным профилем, что позволяет существенно минимизировать силы сопротивления резанию.
Прибор для измерения консистенции содержит свободно падающий шток, который соединен с датчиком положения и расположен внутри катушки индуктивности. При опускании штока на поверхность рыбного филе в результате механического взаимодействия шток отскакивает вверх на высоту, значение которой определяется консистенцией сырья. При помощи катушки индуктивности шток устанавливается в исходное положение и удерживается до поступления следующего образца филе. Диапазон значений реологических параметров определяется вычислительным блоком после серии измерений нескольких образцов филе, и зависит от температуры сырья, времени хранения, предварительной технологической обработки и т.д.
Описание изобретения иллюстрируется прилагаемыми схемами, где на:
фиг.1 - предлагаемое устройство для резки рыбного филе, общий вид со стороны режущего приспособления;
фиг. 2 - предлагаемое устройство для резки рыбного филе, общий вид со стороны вычислительного блока;
фиг. 3 - предлагаемое устройство для резки рыбного филе, вид слева;
фиг. 4 - предлагаемое устройство для резки рыбного филе, вид справа;
фиг. 5 - предлагаемое устройство для резки рыбного филе, вид сверху;
фиг. 6 - ротор и режущие приспособления;
фиг. 7 - нож, вид спереди, вид слева, вид сзади;
фиг. 8 - профили ножей.
На схемах приняты следующие обозначения:
1 - конвейер подающего приспособления;
2 - конвейер отводящего приспособление;
3, 4 - привод конвейера;
5 - измерительное приспособление;
6 - источник света;
7 - прибор для измерения консистенции рыбного сырья;
8 - шток прибора для измерения консистенции рыбного сырья;
9 - филе рыбное;
10 - ломтик филе;
11 - привод режущего приспособления;
12 - полый вал привода режущего приспособления;
13, 14, 15, 16 - нож;
17 - направляющая режущего приспособления;
18 - ротор;
19 - вычислительный блок;
20 - зажимное приспособление;
21 - штифт;
22 - паз зажимного приспособления;
23 - направляющая ротора;
24 - паз ротора;
25 - привод линейного перемещения;
26 - привод ротора;
27 - противовес;
28 - вал ножа;
29 - опорная рама.
В предлагаемом техническом решении введение прибора для измерения консистенции сырья позволяет передавать информацию о реологических параметрах филе в вычислительный блок для выбора оптимального рабочего органа. Улучшение качества среза продукта и снижение расхода энергии достигается за счет автоматического извлечения из набора режущих инструментов и закрепления в режущем приспособлении рабочего органа, профиль которого наилучшим образом соответствует консистенции сырья с точки зрения минимизации сил сопротивления резанию. Возможности перемещения режущего приспособления и вращения ротора от отдельных приводов позволяют обеспечить автоматическое снятие и установку рабочего органа. Наличие зажимного приспособления позволяет удерживать орган на приводе режущего приспособления в рабочем положении. Установка оптимального рабочего органа значительно снижает силы сопротивления резанию, что создает наилучшие условия резания и улучшает качество поверхности ломтиков.
В предлагаемом устройстве для резки рыбного филе конвейер 1 подводящего приспособления и конвейер 2 отводящего приспособления соединены с неподвижной опорной рамой 29. С конвейером 1 соединен привод 3, с конвейером 2 соединен привод 4. На конвейере 1 закреплены измерительное приспособление 5, источник света 6, прибор 7 для измерения консистенции сырья и вычислительный блок 19. В приборе 7 для измерения консистенции сырья закреплен с возможностью перемещения шток 8. Также на конвейере 1 закреплена направляющая 17 режущего приспособления, соединенная с приводом 25 линейного перемещения. В направляющей 17 закреплен с возможностью перемещения привод 11 режущего приспособления, вал 12 которого выполнен полым. Привод 11 режущего приспособления соединен с приводом линейного перемещения 25. В полом вале 12 привода 11 режущего приспособления посредством зажимного приспособления 20 закреплен вал 28 ножа 13. В зажимном приспособлении 20 выполнен паз 22, в котором закреплен с возможностью перемещения штифт 21, соединенный с полым валом 12 привода 11 режущего приспособления. На конвейере 2 закреплен привод 26 с ротором 18. В роторе 18 выполнены пазы 24 и направляющие 23, в которых закреплены с возможностью перемещения ножи 14, 15, 16. На ножах 13, 14, 15, 16 закреплены противовесы 27. Ножи 13, 14, 15, 16 имеют различные профили, соответствующие различным параметрам консистенции сырья. Вычислительный блок 19 соединен с приводом 3 конвейера 1, приводом 4 конвейера 2, измерительным приспособлением 5, источником света 6, прибором для измерения консистенции сырья 7, приводом 11 режущего приспособления, приводом линейного перемещения 25, приводом 26 ротора 18.
Описание работы устройства для резки на ломтики рыбного филе.
Оператор включает вычислительный блок 19 и укладывает рыбное филе 9 на конвейер 1 подающего приспособления. Вычислительный блок 19 подает команды включения на привод 3 конвейера 1, привод 4 конвейера 2, измерительное приспособление 5, источник света 6, прибор 7 для измерения консистенции сырья. Конвейер 1 приводится в движение приводом 3, конвейер 2 приводится в движение приводом 4. Рыбное филе 9 перемещается в поле зрения измерительного приспособления 5 и освещается источником света 6. Измерительное приспособление 5, выполненное, например, в виде видеокамеры, формирует видеоизображение рыбного филе 9 и передает его в вычислительный блок 19. Далее рыбное филе 9 перемещается конвейером 1 к прибору 7 для измерения консистенции сырья. По команде вычислительного блока 19 шток 8 прибора 7 для измерения консистенции сырья падает на рыбное филе и отскакивает. Значение высоты отскока штока 8 передается прибором 7 для измерения консистенции сырья в вычислительный блок 19. По полученным от измерительного приспособления 5 и прибора 7 для измерения консистенции сырья данным вычислительный блок 19 определяет геометрическую форму и размеры рыбного филе 9, а также его консистенцию. По данным о геометрической форме и размерам рыбного филе 9 вычислительный блок рассчитывает требуемые координаты линий резания и время включения привода 11 режущего приспособления. Далее рыбное филе 9 перемещается к приводу 11 режущего приспособления. Вычислительный блок 19 подает команду на привод 11 режущего приспособления, который совершает заданное число вращений. В результате нож 13 разрезает рыбное филе 9 на ломтики 10, которые перемещаются на конвейер 2 отводящего приспособления и выводятся из устройства. В случае если профиль ножа 13 не соответствует параметрам консистенции рыбного филе 9 после измерений нескольких экземпляров филе, вычислительный блок 19 выполняет автоматическую смену ножа 13. Для этого после измерения консистенции рыбного филе 9 вычислительный блок подает команду остановки на привод 3 конвейера 1 и привод 4 конвейера 2. Далее вычислительный блок 19 в случае необходимости подает команду на привод 26 ротора 18, в результате чего ротор 18 вращается до тех пор, пока напротив привода 11 режущего приспособления не окажется пустой паз 24 ротора 18. Также вычислительный блок 19 подает команду на привод 11 режущего приспособления, в результате чего привод 11 вращается до тех пор, пока нож 13 не займет крайнее нижнее положение. После остановки ротора 18 и привода 11 режущего приспособления вычислительный блок 19 подает команду на привод линейного перемещения 25, который перемещает привод 11 режущего приспособления к ротору 18. В результате перемещения привода 11 в направляющей 17 режущего приспособления вал 28 ножа 13 входит в направляющую 23 и паз 24 ротора 18 и удерживается в нем в нижнем вертикальном положении. Далее вычислительный блок 19 подает команду на привод 11 режущего приспособления. Поскольку нож 13 удерживается в соответствующих направляющей 23 и пазе 24 ротора 18, при повороте привода 11 режущего приспособления штифт 21 перемещается в пазе 22 зажимного приспособления 12. В результате зажимное приспособление 12 перестает удерживать вал 28 ножа 13 в полом вале 12 привода 11 режущего приспособления. После поворота и остановки привода 11 режущего приспособления привод линейного перемещения 25 по команде вычислительного блока 19 отводит привод 11 режущего приспособления от ротора 18, а нож 13 остается закрепленным в пазе 24 ротора 18. По результатам серии измерений консистенции филе 9 рыбного посредством прибора 7 вычислительный блок 19 выбирает из ножей 14, 15, 16 нож 14 с наилучшем профилем. По команде вычислительного блока 19 привод 26 поворачивает ротор 18 до тех пор, пока напротив привода 11 режущего приспособления не окажется требуемый нож 14 с оптимальным профилем, соответствующим диапазону измеренных параметров консистенции сырья. После остановки ротора 18 привод линейного перемещения 25 по команде вычислительного блока 19 перемещает привод 11 режущего приспособления к ротору 18, в результате чего вал 28 ножа 13 входит в полый вал 12 привода 11. По команде вычислительного блока 19 привод 11 поворачивается, штифт 21 перемещается в пазе 22 зажимного приспособления 20, и зажимное приспособление 20 начинает удерживать вал 28 ножа в полом вале 12 привода 11 режущего приспособления. Далее вычислительный блок 19 подает команду на привод линейного перемещения 25, который отводит привод 11 режущего приспособления с закрепленным на нем ножом 14 от ротора 18. После этого вычислительный блок подает команду включения на привод 3 конвейера 1 и привод 4 конвейера 2 и цикл резки рыбного филе 9 повторяется.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства, по сравнению с устройством, описанным в ближайшем аналоге, обеспечиваются улучшение качества среза ломтиков и снижение расхода энергии при резке рыбного филе. Как показывают промышленные исследования, расход электроэнергии сокращается на 25%. Количество брака сокращается на 40%. Это позволяет обеспечить ресурсосбережение на производстве.
Устройство обеспечивает качественную резку рыбного филе на ломтики, что позволяет исключить трудоемкие операции ручной обработки, улучшить потребительские качества готового продукта, а также сократить количество персонала на производстве.