蛤類滾筒式分級工藝參數(shù)優(yōu)化

鄭曉偉 歐陽杰 沈 建

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點開放實驗室，上海 200092；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092；3.國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心（上海），上海 200092）

蛤類滾筒式分級工藝參數(shù)優(yōu)化

鄭曉偉1，2，3歐陽杰1，2，3沈 建1，2，3

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點開放實驗室，上海 200092；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092；3.國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心（上海），上海 200092）

對蛤類滾筒式分級工藝參數(shù)進行研究。采用單因素試驗和正交試驗研究處理量、網(wǎng)板孔徑增量、滾筒轉(zhuǎn)速和滾筒直徑對分級準(zhǔn)確率的影響。結(jié)果表明：網(wǎng)板孔徑增量是影響分級準(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；滾筒；分級；網(wǎng)板孔徑；準(zhǔn)確率

蛤（clam）屬軟體動物門雙殼綱（bivalvia）無脊椎動物。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。蛤類含有豐富的蛋白質(zhì)、無機鹽類和多種維生素，在水產(chǎn)動物中具有很高的經(jīng)濟價值，倍受國內(nèi)外人們喜愛。對蛤類的產(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)殖和消費兩端的中間環(huán)節(jié)，貝類產(chǎn)品加工水平和流通狀況的發(fā)展無疑是提升產(chǎn)業(yè)層次、完善產(chǎn)業(yè)鏈條的核心內(nèi)容［8］。

將貝類按照大小規(guī)格分級即是鮮銷貝類產(chǎn)品的主要加工工序，是貝類凍制品、精加工制品加工過程中的前道工序，也是評判貝類產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一。目前中國國內(nèi)大多還是采用人工清洗、人工經(jīng)驗分級的生產(chǎn)模式，不僅生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品的穩(wěn)定性也差［9］。研制專用的蛤類分級設(shè)備，優(yōu)化機械分級工藝參數(shù)，是規(guī)范貝類前處理加工操作、提高貝類加工產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。

國外對貝類前處理技術(shù)的研究開展得較早，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)達國家均成功研制了貝類前處理加工專用設(shè)備，可實現(xiàn)牡蠣、蛤類、蜆類等貝類的機械化前處理加工，自動化程度高，處理效果好。在貝類分級技術(shù)方面國外還采用了機械視覺和稱重傳感等分級方式，滿足產(chǎn)品在形狀和重量等方面的精確要求。

中國貝類前處理加工技術(shù)研究起步較晚，前處理加工專用設(shè)備的開發(fā)研制相對缺乏。目前國內(nèi)市場上也出現(xiàn)一些用蔬果分級機改制的簡易貝類分級機，其結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用滾筒式或振動式［10，11］。若直接用于貝類分級，不僅分級效率低，分級的準(zhǔn)確率也較差、串級現(xiàn)象嚴(yán)重，使用效果并不理想。本試驗針對蛤類滾筒式分級技術(shù)進行研究，以分級準(zhǔn)確率為指標(biāo)優(yōu)化工藝參數(shù)，為貝類分級設(shè)備的研制及改進提供理論依據(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佰露海洋食品有限公司貝類凈化暫養(yǎng)基地；

蛤類清洗分級機：QFJ580型，上海華夏漁業(yè)機械儀器工貿(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，北京易爾豐德計量科技有限公司；

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

蛤類分級機：QFJ580型，上海華夏漁業(yè)機械儀器工貿(mào)公司。

1.2 試驗方法

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

圖1 分級機結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the grader

1.2.2 檢測計算方法

（1）材料規(guī)格：對應(yīng)白蛤以寬度尺寸為分級依據(jù)，等重量均分為3級。產(chǎn)品規(guī)格分別為一級（≤25mm）、二級（26～29mm）、三級（≥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)確率的計算：

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

1.2.3 滾筒分級工藝參數(shù)單因素試驗

（1）處理量對分級準(zhǔn)確率的影響：滾筒長度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時對蛤類分級準(zhǔn)確率的影響。

（2）網(wǎng)板孔徑增量對分級準(zhǔn)確率的影響：滾筒長度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?？疾旆旨墲L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）時對蛤類分級準(zhǔn)確率的影響。

（3）滾筒轉(zhuǎn)速對分級準(zhǔn)確率的影響：處理量5t／h，滾筒長度1 200mm，螺帶螺距200mm，網(wǎng)板孔徑增量0mm，滾筒直徑550mm?？疾旆旨墲L筒轉(zhuǎn)速分別為8，10，12，14，16r／min時對蛤類分級準(zhǔn)確率的影響。

（4）滾筒直徑對分級準(zhǔn)確率的影響：處理量5t／h，滾筒長度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時對蛤類分級準(zhǔn)確率的影響。

1.2.4 正交試驗 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，進行正交試驗研究，確定最佳分級工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛤類分級的單因素試驗

2.1.1 處理量的影響 由圖2可知，隨著處理量的增加，蛤類分級的準(zhǔn)確率逐漸下降；處理量在3～6t／h時，分級準(zhǔn)確率的下降趨勢較小，分級準(zhǔn)確率在93%～94%。當(dāng)處理量大于6t／h時，下降趨勢逐漸增大。說明處理量對分級準(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 處理量對分級準(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)板孔徑增量對分級準(zhǔn)確率有很大影響。在增量小于等于2mm時，隨著網(wǎng)板孔徑的增大分級準(zhǔn)確率逐漸增加，最高能達到98%；當(dāng)增量大于2mm時，隨著網(wǎng)板孔徑的增大分級準(zhǔn)確率呈現(xiàn)下降趨勢。由于蛤的幾何特征以及分級時在滾筒內(nèi)的翻滾狀態(tài)，分級網(wǎng)板的孔徑應(yīng)比分級寬度適當(dāng)增大，才能有效的實現(xiàn)貝類的篩分，增量控制在2mm較為合適。

圖3 網(wǎng)板孔徑增量對分級準(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，分級準(zhǔn)確率會有一定的提升，但提升的趨勢很小，可見滾筒轉(zhuǎn)速對分級準(zhǔn)確率的影響較小。轉(zhuǎn)速增大時滾筒周的扭矩會相應(yīng)減小，但過快的轉(zhuǎn)速會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)速對分級準(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，分級準(zhǔn)確率也逐漸上升。本試驗中，滾筒的長度固定為1 200mm，螺帶螺距200mm，增加滾筒直徑相當(dāng)于增加蛤與分級網(wǎng)板的接觸面積，對分級準(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 滾筒直徑對分級準(zhǔn)確率的影響Figure 5 Effect of roller diameter on the classification accuracy

2.2 蛤類滾筒分級的正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，對影響蛤類分級準(zhǔn)確率的各因素進行正交試驗（滾筒長度均為1 200mm，螺帶螺距200mm）參試因子和水平范圍（見表1），以蛤類分級準(zhǔn)確率為目標(biāo)進行正交試驗，確定蛤類滾筒式分級最佳工藝參數(shù)，結(jié)果見表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；各因素對蛤類分級準(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 正交試驗因素水平表Table 1 Values of factors and levels of the orthogonal experiment

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

用正交試驗得出的最佳組合參數(shù)進行3次驗證實驗，其蛤類分級準(zhǔn)確率的平均值為98.6%，說明本試驗結(jié)果可靠，為蛤類滾筒式分級設(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）通過調(diào)整機械滾筒式篩網(wǎng)的工藝參數(shù)，能有效實現(xiàn)蛤類的高效分級。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）在加工效率及分級準(zhǔn)確率等方面，蛤類滾筒式分級技術(shù)較目前人工分級的生產(chǎn)模式具有明顯的優(yōu)勢，處理量可達到6～8t／h，分級準(zhǔn)確率可達到98.6%。

（3）蛤類的前處理生產(chǎn)中，加工破損率是評價產(chǎn)品質(zhì)量另一重要參考指標(biāo)。因此在實際生產(chǎn)中處理量不宜過大、滾筒轉(zhuǎn)速也不能過快，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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2 Liu Baozhong，Dong Bo，Tang Baojun，et al.Effect of stockingdensity on growth，settlement and survival of clam larvae，Meretrixmeretrix［J］.Aquaculture，2006，258（4）：344～349.

3 赫崇波，叢林林，葛隴利，等.文蛤養(yǎng)殖群體和野生群體遺傳多樣性的AFLP分析［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2008，15（2）：215～221.

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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

國家863項目（編號：2011AA100803）；國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資金資助（編號：CARS－48－08B）

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

2012－02－15