正交試驗(yàn)優(yōu)化竹筴魚去臟加工工藝

胡曉亮，陳慶余，沈 建

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心，上海 200092）

隨著捕撈強(qiáng)度的增大，海洋漁業(yè)資源逐年衰減，海洋捕撈的中低值魚產(chǎn)量占比將呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)[1]。將低值魚進(jìn)行綜合加工與利用，制成魚糜、魚肉火腿腸、魚肉豆瓣、魚丸、魚干、魚糕等調(diào)理類食品上市，可大幅度提升海洋低值魚的身價(jià)，提高水產(chǎn)品加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2-4]。低值小雜魚深加工過程中，去鱗、去頭和去內(nèi)臟是原料魚前處理的關(guān)鍵工序，其中去內(nèi)臟環(huán)節(jié)的難度和要求相對(duì)較高，直接決定加工產(chǎn)品品質(zhì)[5]。

竹筴魚（Trachurus japonicus）隸屬于鱸形目（Perciformes），鲹科（Carangidae），竹筴魚屬（Tra?churus），廣泛分布于西北太平洋海域，在我國南海、東海、黃海、渤海均可捕獲[6]。竹筴魚市場(chǎng)需求大，群體產(chǎn)量高，生長繁殖速度快、口感鮮嫩、富含DHA和EPA兩種不飽和脂肪酸[7]。

目前國內(nèi)大部分水產(chǎn)品加工生產(chǎn)企業(yè)，由于加工技術(shù)和裝備等條件相對(duì)落后，大都采用人工去臟方式處理原料魚，人工操作具有勞動(dòng)量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低以及加工后的內(nèi)臟等廢棄物不能回收利用等缺點(diǎn)，制約海洋低值魚類加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展[8-11]。因此研發(fā)、生產(chǎn)操作簡便、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)的小雜魚去臟加工設(shè)備，是我國漁業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的客觀要求。

本文針對(duì)國內(nèi)海洋低值小雜魚的前處理加工機(jī)械化“短板”問題及加工設(shè)備短缺現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種適合小型魚類去臟加工要求剖腹及去臟機(jī)構(gòu)，通過對(duì)竹筴魚去臟效果的試驗(yàn)研究，確定傳送帶線速度、剖腹刀轉(zhuǎn)速和去臟輪轉(zhuǎn)速等去臟試驗(yàn)裝置關(guān)鍵零部件技術(shù)參數(shù)對(duì)去臟加工性能影響，得出適合竹筴魚去臟加工技術(shù)參數(shù)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)小雜魚剖切及去臟機(jī)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)原料魚選擇盛產(chǎn)于浙閩海區(qū)春季捕撈、具有典型形體特征的小雜魚：竹筴魚（平均體長：18.66±1.23 cm、體厚：1.99±0.35 cm、體高：5.16±0.55 cm、體重：87.05±7.24 g）。

1.2 設(shè)備

1.2.1 去臟試驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu)

小雜魚去臟試驗(yàn)臺(tái)主要由傳送機(jī)構(gòu)、裝夾機(jī)構(gòu)、剖腹機(jī)構(gòu)及去臟機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。

圖1 小雜魚機(jī)械去臟試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of trash fish machinery gutted test platform

小雜魚去臟試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，剖切刀和去臟輪分別安裝獨(dú)立的傳動(dòng)裝置并由變頻器控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，兩者的轉(zhuǎn)向與魚體傳送方向設(shè)置為逆向，去頭后的魚體由傳送帶從喂料機(jī)構(gòu)中送入剖腹和去臟機(jī)構(gòu)，通過繞傳動(dòng)輥輪的夾緊皮帶夾送魚體，保證魚體在剖切和去臟時(shí)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，剖切完成后，魚體通過去臟機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)去臟加工，剖切去臟后的魚體在重力和慣性力作用下脫離夾具，滑入卸料器[12-15]。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 竹筴魚剖切、去臟后可接受性評(píng)分測(cè)定

可接受性評(píng)分：5人組成評(píng)定小組，根據(jù)魚體剖切面的質(zhì)量、魚體剖切去臟后的損傷程度及內(nèi)臟去除程度綜合打分后取平均值。可接受性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.2 竹筴魚去臟效果單因素和正交試驗(yàn)

以魚體剖切后的質(zhì)量損失及內(nèi)臟去除程度作為魚體可接受性評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)傳送帶線速度、剖切刀轉(zhuǎn)速和去臟輪轉(zhuǎn)速等因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)。試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用3因素3水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以魚體去臟后的可接受性評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最優(yōu)去臟方案和去臟裝置關(guān)鍵零部件技術(shù)參數(shù)。

表1 竹筴魚可接受性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Scale for acceptability evaluation of Trachurus japonicus

1.3.3 統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 2003對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖；用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 11.5進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯著性分析；用正交試驗(yàn)助手軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 傳送帶線速度對(duì)去臟效果影響

研究不同傳送線速度（0.60、1.30、2.00、2.70、3.40 m·s-1）對(duì)竹筴魚去臟效果影響：試驗(yàn)過程中，將剖腹機(jī)構(gòu)和去臟機(jī)構(gòu)固定，選擇無齒圓盤刀作為剖切刀盤，剖腹刀轉(zhuǎn)速設(shè)為1 100.0 r·min-1，去臟輪轉(zhuǎn)速設(shè)為50.0 r·min-1、剖切刀和去臟輪轉(zhuǎn)向與魚體傳送方向設(shè)置為逆向，調(diào)節(jié)傳送帶線速度大小，每種線速度各剖切10尾魚并記錄去臟后可接受性評(píng)分，不同線速度對(duì)竹筴魚去臟效果影響如圖2。

Los表示：“客戶不是要一份過時(shí)的合規(guī)報(bào)告，顯示你即時(shí)打補(bǔ)丁，或者數(shù)月之久的滲透測(cè)試結(jié)果，他們想知道你的環(huán)境現(xiàn)在是健康和安全的。系統(tǒng)安全與系統(tǒng)健康緊密聯(lián)系，這兩者必須與分析平臺(tái)整合，例如與惠普OpsAnalytics平臺(tái)—提供實(shí)時(shí)性能遙測(cè)分析和全面的日志分析，讓用戶能夠確定是否有現(xiàn)實(shí)世界無法檢測(cè)的攻擊，或者說找出‘未知攻擊’?！?/p>

由圖2可知，不同傳送帶線速度對(duì)竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分有顯著影響（P＜0.05）。傳送帶線速度越快，越能實(shí)現(xiàn)較高生產(chǎn)率，但其必須與剖切刀轉(zhuǎn)速和去臟輪轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)亟M合與匹配，傳送帶線速度為2.00 m·s-1時(shí)對(duì)竹筴魚去臟效果最佳，可接受性評(píng)分可達(dá)96.4，魚體腹部完全剖開，剖面光滑而平整，內(nèi)臟去除完全，魚體幾乎無損傷。隨傳送帶線速度增加，竹筴魚剖切去臟損失率呈進(jìn)行性上升，傳送帶線速度過快易導(dǎo)致魚體在剖切及去臟過程中魚肉飛濺，損失率增大，剖切面粗糙，影響美觀。

2.2 不同剖切刀轉(zhuǎn)速對(duì)剖切效果試驗(yàn)

研究不同剖切刀轉(zhuǎn)速（500.0、700.0、900.0、1 100.0和1 300.0 r·min-1）對(duì)竹筴魚剖切效果影響：試驗(yàn)過程中，將剖腹機(jī)構(gòu)固定，選擇無齒圓盤刀作為剖切刀盤，傳送線速度設(shè)為2.00 m·s-1，去臟輪轉(zhuǎn)速設(shè)為50.0 r·min-1，剖切刀和去臟輪轉(zhuǎn)向與魚體傳送方向設(shè)置為逆向，調(diào)節(jié)剖切刀盤轉(zhuǎn)速大小，每種轉(zhuǎn)速各剖切10尾魚并記錄去臟后可接受性評(píng)分，不同剖切刀轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚去臟效果影響見圖3。

由圖3可見，不同的剖切刀轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分有著顯著影響（P＜0.05）。剖切刀轉(zhuǎn)速為1 100.0 r·min-1時(shí)對(duì)竹筴魚剖切效果最佳，魚體腹部完全剖開，剖面光滑而平整，魚體幾乎沒有損傷，可接受性評(píng)分達(dá)到94.2。當(dāng)剖切刀轉(zhuǎn)速較大時(shí)，魚體的前后平衡性及其夾送穩(wěn)定性和對(duì)中性都較好；當(dāng)剖切刀轉(zhuǎn)速低于700 r·min-1易發(fā)生魚體被牽拉撕斷的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生魚體掉出夾送帶現(xiàn)象，影響魚體去臟效果和感官質(zhì)量。

圖2 不同傳送帶線速度對(duì)竹筴魚可接受性評(píng)分影響Fig.2 Effects of different transmission speed on acceptability evaluation of Trachurus japonicus

圖3 不同剖切刀轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚可接受性評(píng)分影響Fig.3 Effects of different cut knife rotation speed on acceptability evaluation of Trachurus japonicus

2.3 不同去臟輪轉(zhuǎn)速對(duì)去臟效果試驗(yàn)

研究不同去臟輪轉(zhuǎn)速（50.0、200.0、350.0、500.0和650.0 r·min-1）對(duì)竹筴魚去臟效果影響：試驗(yàn)過程中，將剖腹、去臟機(jī)構(gòu)固定，選擇無齒圓盤刀作為剖切刀盤，傳送線速度設(shè)為2.00 m·s-1，剖切刀轉(zhuǎn)速設(shè)為1 100.0 r·min-1，剖切刀和去臟輪轉(zhuǎn)向與魚體傳送方向設(shè)置為逆向，調(diào)節(jié)去臟輪轉(zhuǎn)速大小，每種轉(zhuǎn)速各剖切10尾魚并記錄去臟后可接受性評(píng)分，不同去臟輪轉(zhuǎn)速對(duì)對(duì)竹筴魚去臟效果影響如圖4。

由圖4可見，不同的去臟輪轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分有著顯著影響（P＜0.05）。去臟輪轉(zhuǎn)速為50.0 r·min-1時(shí)達(dá)到可接受性評(píng)分的最大值94.6，此時(shí)魚體內(nèi)臟去除完全，魚體幾乎沒有損傷，去臟效果最佳。去臟輪低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)較高的魚體得率和較小的魚體損傷程度，綜合去臟效果比較理想；去臟輪轉(zhuǎn)速過高會(huì)導(dǎo)致魚體質(zhì)量的損失，魚體在剖切去臟過程中魚肉飛濺，造成原料浪費(fèi)。

2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以對(duì)竹筴魚去臟效果影響較大去臟機(jī)傳送帶線速度、剖切刀轉(zhuǎn)速、去臟輪轉(zhuǎn)速為試驗(yàn)因素，以竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分作為去臟效果評(píng)定指標(biāo)，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)，確定適合竹筴魚去臟加工最優(yōu)技術(shù)參數(shù)[16]。試驗(yàn)因素水平見表2。

圖4 不同去臟輪轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚可接受性評(píng)分影響Fig.4 Effects of different gutted wheel rotation speed on acceptability evaluation of Trachurus japonicus

表2 因素水平編碼表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

2.4.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

以魚體去臟后可接受性評(píng)分代表魚體去臟效果的指標(biāo)，對(duì)竹筴魚去臟加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，由正交試驗(yàn)結(jié)果（見表3）及方差分析結(jié)果（見表4）可知，傳送線速度、剖切刀轉(zhuǎn)速、去臟輪轉(zhuǎn)速對(duì)竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分的影響的主次順序?yàn)椋喝ヅK輪轉(zhuǎn)速（C）＞傳送帶線速度（A）＞剖切刀轉(zhuǎn)速（B）。方差分析可知，不同傳送帶線速度、去臟輪轉(zhuǎn)速變化對(duì)竹筴魚去臟后的可接受性評(píng)分具有極顯著影響；不同剖切刀轉(zhuǎn)速變化對(duì)竹筴魚去臟后的可接受性評(píng)分具有顯著影響，再比較極差大小得出：竹筴魚去臟最佳工藝應(yīng)為A2B2C1，即傳送線速度2.00 m·s-1、剖切刀轉(zhuǎn)速1 100.0 r·min-1、去臟輪轉(zhuǎn)速50.0 r· min-1。

2.4.2 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果：傳送線速度2.00 m·s-1、剖切刀轉(zhuǎn)速1 100.0 r·min-1、去臟輪轉(zhuǎn)速50.0 r·min-1；用此技術(shù)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，取竹筴魚樣本30尾，分3組進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)得竹筴魚去臟后的可接受性評(píng)分平均值為98.6，魚體腹部完全剖開，剖面光滑而平整，魚體幾乎沒有損傷。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)化預(yù)期結(jié)果基本相符，表明本試驗(yàn)得出工藝參數(shù)可應(yīng)用于竹筴魚機(jī)械去臟加工。

表3 L9（34）正交試驗(yàn)表及試驗(yàn)結(jié)果Table 3 L9（34）orthogonal list and the result of test

表4 3種因素對(duì)竹筴魚可接受性評(píng)分影響的方差分析Table 4 ANOVA of three treatment on acceptability evaluation of Trachurus japonicus

3 討論與結(jié)論

不同傳送帶線速度、剖切刀轉(zhuǎn)速和去臟輪轉(zhuǎn)速變化對(duì)竹筴魚去臟效果有顯著影響（P＜0.05）。各因素對(duì)竹筴魚去臟后可接受性評(píng)分影響大小依次為：去臟輪轉(zhuǎn)速（C）＞傳送帶線速度（A）＞剖切刀轉(zhuǎn)速（B）。當(dāng)剖切刀轉(zhuǎn)速較大時(shí)，魚體前后平衡性及其夾送穩(wěn)定性和對(duì)中性都較好，魚體去臟后質(zhì)量損失較小，綜合可接受性評(píng)分較高；剖切刀轉(zhuǎn)速較低和魚體夾持較松情況下，在刀力作用下魚體較容易發(fā)生下落現(xiàn)象。當(dāng)去臟輪轉(zhuǎn)速過大時(shí)，易發(fā)生魚體被牽拉撕斷和魚內(nèi)臟掛齒現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生魚體掉出夾送帶現(xiàn)象，不僅影響魚體去臟效果和感官質(zhì)量，而且有可能發(fā)生安全事故。此外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)魚體內(nèi)臟去除效果還同原料魚新鮮程度有關(guān)。原料魚新鮮度越高、肌肉組織硬度越大，魚體內(nèi)臟去除效果越好，魚體損傷也相對(duì)越小。

正交試驗(yàn)優(yōu)化可知，竹筴魚去臟的最佳工藝應(yīng)為：傳送線速度2.00 m·s-1、剖切刀轉(zhuǎn)速1 100.0 r·min-1、去臟輪轉(zhuǎn)速50.0 r·min-1。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，魚體腹部完全剖開，剖面光滑而平整，內(nèi)臟去除完全，魚體幾乎沒有損傷。

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