蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)工藝參數(shù)優(yōu)化

鄭曉偉 歐陽(yáng)杰 沈 建

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，上海 200092；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092；3.國(guó)家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心（上海），上海 200092）

蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)工藝參數(shù)優(yōu)化

鄭曉偉1，2，3歐陽(yáng)杰1，2，3沈 建1，2，3

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，上海 200092；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092；3.國(guó)家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心（上海），上海 200092）

對(duì)蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)工藝參數(shù)進(jìn)行研究。采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究處理量、網(wǎng)板孔徑增量、滾筒轉(zhuǎn)速和滾筒直徑對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響。結(jié)果表明：網(wǎng)板孔徑增量是影響分級(jí)準(zhǔn)確率的主要因素，其次是滾筒直徑，再次是處理量，影響最小的是滾筒轉(zhuǎn)速。最佳工藝參數(shù)為處理量6t／h，網(wǎng)板孔徑增量2mm，滾筒轉(zhuǎn)速12r／min，滾筒直徑600mm。

蛤類(lèi)；滾筒；分級(jí)；網(wǎng)板孔徑；準(zhǔn)確率

蛤（clam）屬軟體動(dòng)物門(mén)雙殼綱（bivalvia）無(wú)脊椎動(dòng)物。多分布在較平坦的河口附近、沿岸內(nèi)灣的潮間帶、以及淺海區(qū)域的細(xì)沙、泥沙灘中。蛤類(lèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和多種維生素，在水產(chǎn)動(dòng)物中具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，倍受?chē)?guó)內(nèi)外人們喜愛(ài)。對(duì)蛤類(lèi)的產(chǎn)業(yè)化研究目前主要集中在養(yǎng)殖生物學(xué)［1，2］、群體遺傳［3，4］、以及活性成分與免疫［5－7］等方面，而在貝類(lèi)加工、流通技術(shù)設(shè)備方面則很少涉及。作為銜接養(yǎng)殖和消費(fèi)兩端的中間環(huán)節(jié)，貝類(lèi)產(chǎn)品加工水平和流通狀況的發(fā)展無(wú)疑是提升產(chǎn)業(yè)層次、完善產(chǎn)業(yè)鏈條的核心內(nèi)容［8］。

將貝類(lèi)按照大小規(guī)格分級(jí)即是鮮銷(xiāo)貝類(lèi)產(chǎn)品的主要加工工序，是貝類(lèi)凍制品、精加工制品加工過(guò)程中的前道工序，也是評(píng)判貝類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)大多還是采用人工清洗、人工經(jīng)驗(yàn)分級(jí)的生產(chǎn)模式，不僅生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品的穩(wěn)定性也差［9］。研制專(zhuān)用的蛤類(lèi)分級(jí)設(shè)備，優(yōu)化機(jī)械分級(jí)工藝參數(shù)，是規(guī)范貝類(lèi)前處理加工操作、提高貝類(lèi)加工產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。

國(guó)外對(duì)貝類(lèi)前處理技術(shù)的研究開(kāi)展得較早，已形成成熟的加工工藝技術(shù)、完善的生產(chǎn)加工流程和管理體系。加拿大、澳大利亞、日本以及英美等發(fā)達(dá)國(guó)家均成功研制了貝類(lèi)前處理加工專(zhuān)用設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)牡蠣、蛤類(lèi)、蜆類(lèi)等貝類(lèi)的機(jī)械化前處理加工，自動(dòng)化程度高，處理效果好。在貝類(lèi)分級(jí)技術(shù)方面國(guó)外還采用了機(jī)械視覺(jué)和稱(chēng)重傳感等分級(jí)方式，滿(mǎn)足產(chǎn)品在形狀和重量等方面的精確要求。

中國(guó)貝類(lèi)前處理加工技術(shù)研究起步較晚，前處理加工專(zhuān)用設(shè)備的開(kāi)發(fā)研制相對(duì)缺乏。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也出現(xiàn)一些用蔬果分級(jí)機(jī)改制的簡(jiǎn)易貝類(lèi)分級(jí)機(jī)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用滾筒式或振動(dòng)式［10，11］。若直接用于貝類(lèi)分級(jí)，不僅分級(jí)效率低，分級(jí)的準(zhǔn)確率也較差、串級(jí)現(xiàn)象嚴(yán)重，使用效果并不理想。本試驗(yàn)針對(duì)蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)技術(shù)進(jìn)行研究，以分級(jí)準(zhǔn)確率為指標(biāo)優(yōu)化工藝參數(shù)，為貝類(lèi)分級(jí)設(shè)備的研制及改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

白蛤：采自山東濰坊龍威集團(tuán)佰露海洋食品有限公司貝類(lèi)凈化暫養(yǎng)基地；

蛤類(lèi)清洗分級(jí)機(jī)：QFJ580型，上海華夏漁業(yè)機(jī)械儀器工貿(mào)公司；

電子秤：JPS－300K，上海恒津電子設(shè)備有限公司；

電子秒表：SJ9－2型，上海振宇化工有限公司；

帶表四用卡尺：（0～150）mm，北京易爾豐德計(jì)量科技有限公司；

數(shù)位式轉(zhuǎn)速計(jì)：RM－1500，泰儀電子股份有限公司；

蛤類(lèi)分級(jí)機(jī)：QFJ580型，上海華夏漁業(yè)機(jī)械儀器工貿(mào)公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蛤類(lèi)分級(jí)工藝 原料貝經(jīng)清洗后濾水稱(chēng)重，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)經(jīng)由輸送帶分批送入清洗滾筒，貝在滾筒內(nèi)翻滾清洗的同時(shí)完成大小分級(jí)并按個(gè)體大小分別掉入滾筒下方的水槽，分級(jí)后不同規(guī)格的貝由出料輸送機(jī)送出水槽。分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1 分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the grader

1.2.2 檢測(cè)計(jì)算方法

（1）材料規(guī)格：對(duì)應(yīng)白蛤以寬度尺寸為分級(jí)依據(jù)，等重量均分為3級(jí)。產(chǎn)品規(guī)格分別為一級(jí)（≤25mm）、二級(jí)（26～29mm）、三級(jí)（≥30mm），以25，30mm作為區(qū)分3種規(guī)格產(chǎn)品的分界寬度。

（2）產(chǎn)品規(guī)格準(zhǔn)確率的計(jì)算：

（3）樣品組成：稱(chēng)取等重量的兩種規(guī)格貝類(lèi)，均勻混合后進(jìn)行分級(jí)試驗(yàn)，按式（1）計(jì)算其分級(jí)（共兩種相鄰尺寸組合，一二級(jí)與二三級(jí)）準(zhǔn)確率并取其平均值。

1.2.3 滾筒分級(jí)工藝參數(shù)單因素試驗(yàn)

（1）處理量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響：滾筒長(zhǎng)度1 200mm，螺帶螺距200mm，網(wǎng)板孔徑增量0mm（比規(guī)格分界寬度大0 mm），滾筒轉(zhuǎn)速11.5r／min，滾筒直徑550mm?？疾焯幚砹糠謩e為3，4，5，6，7t／h時(shí)對(duì)蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響。

（2）網(wǎng)板孔徑增量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響：滾筒長(zhǎng)度1 200mm，螺帶螺距200mm，滾筒轉(zhuǎn)速11.5r／min，處理量5t／h，滾筒直徑550mm?？疾旆旨?jí)滾筒上網(wǎng)板孔徑增量分別為0，1，2，3mm（比產(chǎn)品規(guī)格分界寬度大Xmm）時(shí)對(duì)蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響。

（3）滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響：處理量5t／h，滾筒長(zhǎng)度1 200mm，螺帶螺距200mm，網(wǎng)板孔徑增量0mm，滾筒直徑550mm?？疾旆旨?jí)滾筒轉(zhuǎn)速分別為8，10，12，14，16r／min時(shí)對(duì)蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響。

（4）滾筒直徑對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響：處理量5t／h，滾筒長(zhǎng)度1 200mm，螺帶螺距200mm，網(wǎng)板孔徑增量0mm，滾筒轉(zhuǎn)速11.5r／min?？疾鞚L筒直徑分別為400，500，600，700，800mm時(shí)對(duì)蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)研究，確定最佳分級(jí)工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛤類(lèi)分級(jí)的單因素試驗(yàn)

2.1.1 處理量的影響 由圖2可知，隨著處理量的增加，蛤類(lèi)分級(jí)的準(zhǔn)確率逐漸下降；處理量在3～6t／h時(shí)，分級(jí)準(zhǔn)確率的下降趨勢(shì)較小，分級(jí)準(zhǔn)確率在93%～94%。當(dāng)處理量大于6t／h時(shí)，下降趨勢(shì)逐漸增大。說(shuō)明處理量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率有一定的影響，綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量與加工效率，處理量控制在6t／h為宜。

圖2 處理量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響Figure 2 Effect of handling capacity on the classification accuracy

2.1.2 網(wǎng)板孔徑增量的影響 由圖3可知，網(wǎng)板孔徑增量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率有很大影響。在增量小于等于2mm時(shí)，隨著網(wǎng)板孔徑的增大分級(jí)準(zhǔn)確率逐漸增加，最高能達(dá)到98%；當(dāng)增量大于2mm時(shí)，隨著網(wǎng)板孔徑的增大分級(jí)準(zhǔn)確率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由于蛤的幾何特征以及分級(jí)時(shí)在滾筒內(nèi)的翻滾狀態(tài)，分級(jí)網(wǎng)板的孔徑應(yīng)比分級(jí)寬度適當(dāng)增大，才能有效的實(shí)現(xiàn)貝類(lèi)的篩分，增量控制在2mm較為合適。

圖3 網(wǎng)板孔徑增量對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響Figure 3 Effect of the increment of Sieve aperture on the classification accuracy

2.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的影響 由圖4可知，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的增大，分級(jí)準(zhǔn)確率會(huì)有一定的提升，但提升的趨勢(shì)很小，可見(jiàn)滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響較小。轉(zhuǎn)速增大時(shí)滾筒周的扭矩會(huì)相應(yīng)減小，但過(guò)快的轉(zhuǎn)速會(huì)增加蛤之間的沖擊力，更容易造成貝的破損。綜合考慮，選取轉(zhuǎn)速為12r／min較為合理。

圖4 滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響Figure 4 Effect of roller speed on the classification accuracy

2.1.4 滾筒直徑的影響 由圖5可知，隨著滾筒直徑的增加，分級(jí)準(zhǔn)確率也逐漸上升。本試驗(yàn)中，滾筒的長(zhǎng)度固定為1 200mm，螺帶螺距200mm，增加滾筒直徑相當(dāng)于增加蛤與分級(jí)網(wǎng)板的接觸面積，對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率有較大的影響?？紤]到設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)和制造難度，滾筒的直徑控制在1 000mm以下較為合適。

圖5 滾筒直徑對(duì)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響Figure 5 Effect of roller diameter on the classification accuracy

2.2 蛤類(lèi)滾筒分級(jí)的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)影響蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的各因素進(jìn)行正交試驗(yàn)（滾筒長(zhǎng)度均為1 200mm，螺帶螺距200mm）參試因子和水平范圍（見(jiàn)表1），以蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率為目標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)最佳工藝參數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，最優(yōu)工藝參數(shù)組合為處理量6t／h，網(wǎng)板孔徑增量2mm，滾筒轉(zhuǎn)速12r／min，滾筒直徑600mm；各因素對(duì)蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的影響次序依次為網(wǎng)板孔徑增量＞滾筒直徑＞處理量＞滾筒轉(zhuǎn)速。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Values of factors and levels of the orthogonal experiment

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results of the orthogonal experiment

用正交試驗(yàn)得出的最佳組合參數(shù)進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其蛤類(lèi)分級(jí)準(zhǔn)確率的平均值為98.6%，說(shuō)明本試驗(yàn)結(jié)果可靠，為蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)設(shè)備的研發(fā)和制造提供了理論依據(jù)與技術(shù)參考。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)調(diào)整機(jī)械滾筒式篩網(wǎng)的工藝參數(shù)，能有效實(shí)現(xiàn)蛤類(lèi)的高效分級(jí)。其最優(yōu)工藝參數(shù)組合為處理量6t／h，網(wǎng)板孔徑增量2mm，滾筒轉(zhuǎn)速12r／min，滾筒直徑600mm。

（2）在加工效率及分級(jí)準(zhǔn)確率等方面，蛤類(lèi)滾筒式分級(jí)技術(shù)較目前人工分級(jí)的生產(chǎn)模式具有明顯的優(yōu)勢(shì)，處理量可達(dá)到6～8t／h，分級(jí)準(zhǔn)確率可達(dá)到98.6%。

（3）蛤類(lèi)的前處理生產(chǎn)中，加工破損率是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量另一重要參考指標(biāo)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中處理量不宜過(guò)大、滾筒轉(zhuǎn)速也不能過(guò)快，以免增加貝與貝或貝與設(shè)備之前的碰撞，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。

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Process parameter optimization of cylinder separator for clams

ZHENG Xiao－wei1，2，3OUYANG Jie1，2，3SHEN Jian1，2，3

（1.Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering，Ministry of Agriculture，Shanghai200092，China；2.Fishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai200092，China；3.National R＆D Branch Center for Aquatic Product Processing Equipment（Shanghai），Shanghai200092，China）

Process parameters of classification of clams in drum－type was carried on by single－factor experiments and orthogonal test by processing capacity，increment of sieve aperture，roller speed and roller diameter.The results showed that：the increment of Sieve aperture was the main factor－effecting the classification accuracy rate，followed by the drum diameter and handling capacity thirdly，the impact of roller speed is minimal.The optimum parameters was as follow：processing capacity 6t／h，increment of sieve aperture 2mm，roller speed 12r／min，roller diameter 600mm.

clams；roller；classification；sieve aperture；accuracy

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.03.001

國(guó)家863項(xiàng)目（編號(hào)：2011AA100803）；國(guó)家貝類(lèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資金資助（編號(hào)：CARS－48－08B）

鄭曉偉（1982－），男，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院助理研究員。E－mail：zhengxiaowei＠fmiri.ac.cn

2012－02－15