淡水鱼类前处理

淡水鱼前处理加工方法与加工设备的研究现状与趋势刘伟（华中农业大学工学院，武汉430070）摘要：我国是一个鱼类生产大国，淡水鱼的前处理加工是整个生产过程中的首要环节，对淡水鱼初加工的方法和设备的探讨可以

为相关加工设备的研究提供理论支持。为此，介绍了淡水鱼前处理加工原理以及国内外加工设备的现状，指出了淡水鱼加工设备将向着自动化、智能化和综合利用的方向发展。关键词：淡水鱼；加工方法；加工设备0引言我国是一个水产品生产大国，水产品的加工产量位于世界第一位。2008年我国生产加工总量为1367.7万吨，比2007年增加2.24%；其中淡水产品加工总量为200.8万吨，比2007年增加28.99%[9]。我国的淡水产品加行业工仍处于快速发展阶段，一方面，由于我国海岸线较长，有广阔的海水资源，沿海地区海洋产品业发展早于内陆地区的淡水产品业，因此我国的淡水产品加工产量仍然处于较低的水平，远少于海洋水产品的加工总量；但是在另外一方面，近几年淡水产品加工的发展比起海洋水产品较为迅速，在未来的一段时期有很大的发展潜力。2003年我国的淡水鱼加工比例约35%,与发达国家的60%〜90%相比，还有很大的差距[14]。此外，2000年以后我国的淡水鱼类加工设备仍然采用引进、吸收和模仿的方式，技术比较落后，理论的创新和发展不够迅速。[20]淡水鱼不仅含有丰富的蛋白质，具备较高的营养价值，而且经过加工和提炼还可以得到高价值的副产物，例如保健食品、生化药品、生化试剂、化工原料、饲料添加剂等多种产品。为了保证鱼肉味道鲜美，加工安全卫生，产品质量可靠，以及方便后续的冷藏和深加工处理，对鲜活的淡水鱼进行前处理加工，提高淡水鱼产品的附加值。淡水鱼前处理加工过程包括：去鱼头鱼尾、去鱼鳞、剖鱼腹、去内脏，若是要加工成鱼糜，还需要进行去鱼皮、切鱼片等操作。在国内，六十年代以前这些加工过程基本上是由手工操作完成的，不仅加工效率低下，而且加工出来的产品，在食品安全卫生等方面也是没有等级标准进行保障的。但是随着工业现代化自身的不断前进，机械化水平不断提高，逐步推动了农业产品机械化加工的发展。目前市场上已经出现了有与淡水鱼初加工过程相对应的配套机械设备，例如鱼类去鳞设备、剥鱼皮设备、去鱼头鱼尾设备，有的甚至已经综合化和系统化。有了相关机械化设备的广泛应用，淡水鱼前处理加工的效率有了很大的提高，其品质也日趋标准化。因此，对淡水鱼类前处理加工设备进行探讨，可以为相关加工处理设备的研究提供支持。1国内外淡水鱼类前处理加工原理和加工设备发展现状国外发展现状以欧洲和日本为代表的一些地区和国家，对于淡水鱼前处理加工研究起步较早，而且这些国家和地区的工业机械化发展较为迅速，从而带动了农业机械化的发展。另一方面，这些地区水资源丰富，渔业生产流通和消费的进一步拉动，因而在鱼类前处理加工设备研究方面处于领先地位。尤其是对理论创新和设备研究的重视，从而较早的实现了加工设备的综合化、自动化，并进一步向高级智能化的方向发展。国外一些研究机构在原有的加工理论和加工处理设备基础上，将鱼类前处理的各个环节有机的联系起来。在加工设备上，组合成切鱼头鱼尾、去鳞、剖腹去内脏、去皮、切片的一体化加工机械。在加工原理上，充分利用自身先进的已经拥有科学技术来实现加工自动化过程。近年来，由英国、丹麦、希腊和冰岛共同进行鱼类加工机器人的研制，在切鱼头加工方面已经达到了每1—2秒钟加工加工一条鱼的效果，视觉识别技术可以使鱼体准确定位并由机械手进行快速加工，新技术的应用使得鱼肉的保留量有所增加。二十世纪九十年代，加里宁格勒水产学院提出了一种新型的去于体内黑膜的方法。[27]基于物理反应和化学处理的相关原理，用激光对鱼体腹腔黑膜进行去色处理，从而代替传统的机械化刷黑膜过程。在鱼类综合加工方面，德国Baader公司研制的鱼类加工处理机系列中的“巴特尔”128型鱼片机由电子控制装置可以根据扫描不同鱼体的体型来准确地控制各个不同工序的切割位置，从而提高鱼肉完整率和纯度。在加工线上安置有12把圆盘刀具，分别用来切腹、切肋、分离肋骨、躯干切割、腹壁修切和切片。“巴特尔”485型自动鲱鱼分级机由隔板式提升机构和振动式分级机构两部分构成，可以将不同体型的同种鱼类进行有序的分级，效率约为6〜10吨/小时。[24]此外，国外一些研究机构在淡水鱼类前处理加工工艺流程方面也十分先进。在荷兰的鲆鲽类鱼的手工切片加工生产线上，有100多个操作工位，并配有相应的设备。整个流水线由三层功能各异的通道和灰、白两种颜色的周转箱有序组合而成，加工后的鱼放在灰色周转箱中，当其通过输送带上的电子称时，可以将生产量和每个工位的加工量记录下来。与自动加工设备相比，手工切片也有较高的效率，为每人每小时60〜150公斤。眈在北欧的一些港口，鲱鱼的加工生产线中，鲱鱼通过进料斗按体型由小到大数量均匀地滑落到输送带上。然后，排列无规则的鲱鱼在前端装有转向盘的定向振动通道中完成首尾定向。经过定向的鲱鱼在流水加工线上由人工或是专门设备进行去头尾、去内脏和切片操作。德国的Badderh和瑞典的Vmp自动加工设备，每组设备每小时可处理鲱鱼2500公斤。[26]国内发展现状我国的淡水鱼类前处理加工设备起步较晚，是从20世纪60年代才开始有所发展，随着不断的引进和吸收国外一些设备的加工原理和加工工艺，我国也开始独立研发一些鱼类前处理加工设备，有鱼类切头机、剖腹去内脏机、鱼类剥皮机、鱼类切片机、去鱼骨机等。同时，在结合现代先进技术与先进理论的基础上，与鱼类前处理加工过程相配套的鱼体定向技术、鱼类识别技术、鱼类分级技术、鱼体夹紧技术和鱼类下脚料回收应用技术，以及相关的理论也得到较快的发展。1990年浙江水产学院工学院的徐颂波和徐学渊研制了一种鱼体定向输送装置。利用鱼头和鱼尾的刚度不同，在同一压力下所受到的弯矩的不同，从而产生不同的弯曲形变，进而来确定鱼类的首尾定向。在腹背定向方面，一般是利用鱼体重心的位置通过输送滑道在不同阶段不同形状的变化来定位鱼体的腹背位置。[18]2004年华中农业大学工程技术学院的张均波研制了一种滚筒式机械去鳞机。实现了“除磷、分离、回收”一体化过程，利用鱼体与滚筒内部刀片的搓檫作用，将鱼鳞去除。通过有限元分析和正交试验得出，当转动时间为120s，滚筒转速为30s/min时，除鳞比为94.62%,效果最佳。[23]2009年洪湖市井力水产食品有限公司的胡勤斌等人共同设计的淡水鱼去鳞机。利用无级变速电动机试验得出去鳞最佳的滚筒转速，在去鳞滚筒中安装了拨杆，增大了鱼与鱼之间的接触频率，使鱼能够翻滚自如，加快了鱼体去鳞的速度。[3]2005年中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所的徐中伟研制了一种鱼类剥皮机。通过一个滚轮和一个压轮的相互配合将鱼体夹紧，再利用定位刀片将鱼皮从鱼体上剥下，这样简单的机构组合便可以将剥鱼皮的效率提高2〜3倍。接着他利用冷冻物体有粘连其他物体特性的这一原理，制作了冷冻剥皮机，其工作原理是利用冷冻的滚轮将鱼片粘连上去，再用刮刀把鱼肉与鱼皮分离开，而粘连在滚轮上的鱼皮用另外一片刮刀进行铲除收集。在提高剥鱼皮效率的同时，剥皮完整率也得到一定程度的提高。[19]2008年华中农业大学工程技术学院的朱国和谭鹤群运用有限元模拟鱼体在夹具中的状态，认为在鱼类初加工中应采用鱼体腹部向下的喂料方式，使鱼体所受的机械损伤最小的同时，降低鱼胆的破损率，改善鱼类加工的品质。[22]2008年华中农业大学工程技术学院的雷树德与谭鹤群研制了一种链式剖鱼机。在对鱼体结构分析的基础上，该机采用背部剖切方式，在较为彻底地剖切鱼体的同时保障了内脏的完整率，鱼体剖切率可达83.9%，剖切损失率为0.64%。另外，该机的鱼体夹具设计，是通过Pro-E三维建模软件仿形出鱼体夹片，更换不同规格的夹片来适应不同种类的鱼，从而提高了剖切完整率，加工效率约为800尾/阮⑸近几年，国内淡水鱼类前处理综合加工设备的研究也在稳步推进。2006年武汉工业学院的刘良忠等人共同研制了一种处理鱼鳞、内脏、黑膜的鱼加工机械。改机械由去鳞装置、剖切装置、撑开装置、去内脏装置和擦黑膜装置五大部分有序的组合而成。去鳞装置设在输送带旁边，由1〜3对去鳞刷对称的组合而成，在鱼体前进的过程中将鱼鳞去除。剖切装置由凸轮、复位弹簧、微型电机和圆盘切刀组成，其中凸轮和复位弹簧做往复式简谐运动，圆盘切刀有序地完成剖切鱼腹的任务。撑开装置是两块对称的薄板组合而成的“V”形的鱼腹撑开机构，从而方便后续的去内脏和去黑膜等工序环节。去内脏装置主要是通过一个带有缓冲弹簧呈“L”形的小铲或小钩，将撑开的鱼腹中的内脏带出；此外，取出的鱼体内脏送到一个收集装置里面，小铲或小钩复位再进行下一次去内脏操作。擦黑膜装置由一个倒锥形或圆形的黑膜刷通过在去除内脏后撑开的鱼腹中旋转，从而将黑膜刷去。这种综合型淡水鱼类前处理机械填补了我国在此领域研究上的空白，为后续设备的综合化和大型化研究提供了参考。[8]与国外一些先进的技术比较而言，我国的淡水鱼前处理加工设备仍然处于落后的地位，主要存在的问题有：加工设备比较老化，加工理论的创新能力不足，加工设备的综合能力不强，下脚料的回收利用仍有较大缺陷，与先进技术的配合应用较为缺乏，产品加工附加值较低2淡水鱼类前处理加工设备发展趋势2.1前处理加工理论创新淡水鱼前处理加工是一种机械加工方式，由于目前工业机械的发展处于一个集中饱和的状态，在单纯的原理上难以有很大的发现和创新。因此，为了提高研究水平和科研效率，可以在基于机械创新上的其他方面进行探索和突破。比如，传统的机械刮鱼鳞刀具是模仿人工去鳞的工具而制作的，但是为了提高去鳞的效率和保护鱼体其他部分的完整性，目前已经可以通过仿形技术生产出和鱼体相适应的刮鳞刀具。［11］另外一方面，让刀具加工日趋标准化，分别适应不同种类、不同体型、不同鳞片的待处理鱼。因此，在淡水鱼类前处理加工中加工机构或器械的模块化和加工过程的柔性化是值得进行探索的。目前在加工过程中常用的理论，是通过一些与鱼自身特征相关的物理学特性来对鱼类进行处理的，主要包括力学特性、动力学特性、传动学特性等。但是这些传统的物理特性已经成为了制约淡水鱼类前处理加工新设备向前发展的一个瓶颈，有必要在诸如化学特性、光学特性、电学特性、生物学特性等方面考虑与机械加工结合研究。比如，可以用一些特定的化学物质，在鱼类初加工前对其进行处理，在保证鱼体品质变化控制在一定范围的基础上，代替机械加工或是减小后续的机械加工强度。目前，已经有研究机构利用人・S1.398蛋白酶，在Ph值为6.5〜7.5、酶液浓度为1.5〜2.0%、酶液温度为50〜53°C、氯化钙添加量为0.05〜0.10%的工艺条件下，对太平洋柔鱼进行去皮处理，而且效果较为理想。［12］前处理加工方法创新传统的淡水鱼前处理加工工艺一般是按照去鱼鳞、切鱼头鱼尾、剖鱼腹、去内脏、去黑膜、去背鳍、去鱼骨、切鱼片、去鱼皮步骤逐一进行的，而且目前市场上已经形成了鱼类一体化加工流水线和生产出加工设备。但是我国的综合大型加工设备却一直处于较低水平，一般是引进国外先进的加工设备和吸收国外的先进技术，自主研发能力不足。另外一方面，随着国内市场的劳动力成本的不断提高和加工产品的质量标准日趋严格，我国现有的淡水鱼初加工设备还远不能满足市场的需求。尽管一些研究机构在这一领域有过很多的研究和探索，可是设计出的加工设备在实际应用情况中仍不够理想。基于国内外一些研究机构的选题取向以及我国的实际情况，在今后一段时期内，淡水鱼类前处理加工设备的研究应该沿着加工综合化、设备自动化和仪器智能化的方向发展。在加工设备综合性方面，传统的加工方式只考虑到淡水鱼的鱼肉加工过程，而对加工处理前、加工过程中和加工结束后存在的一些其他环节没有较为严谨详细的综合考虑。一些研究机构在对鱼类的鳞片和内脏等一些加工过程中的下脚料进行研究后，发现这些物质有较高的利用价值。据国内水产加工厂核算，如只加工鱼肉，则加工利润低于10%，如将下脚料加工成粗鱼粉，则利润为18%。若是对下脚料进行综合利用，还有更大的利润空间。淡水鱼肌肉部分仅为30〜50%，副产物却占50〜70%。鱼鳞中蛋白质占总重的70%，主要为胶原蛋白和鱼鳞角蛋白。鱼皮，其皮革有其特有的天然花纹，可替代鳄鱼皮，蛇皮。［6］因此，有必要在相应前处理加工工序上添加回收处理设备，从而获得高价值的鱼类副产品。在设备的自动化和智能化方面，日本等一些科技领先的国家已经将计算机视觉识别技术、传感器技术、无损检测技术等先进技术应用在其他农产品加工领域，获得了很好的经济效益。结合淡水鱼类前处理加工过程，在不同的工序上运用合适的先进技术配合加工，不断地提高设备的科技含量和精细程度，以适应日益提高的市场产品质量标准。其次，在加工工艺上，有必要依托现代工业管理理念和工业工程生产技术，不拘泥于现有的加工流水线，而要使加工流水线日益改进，不断完善。采用人机一体化技术，进一步提高加工效率，减少劳动力成本，努力实现人机和谐，提升产品质量。3.总结与展望基于国内外淡水鱼类前处理加工设备现状的分析，以及对相关加工方法和加工设备的初步探讨，可以得出以下结论：1） 由于我国是一个淡水鱼类养殖大国，基于目前国内外有关淡水鱼类前处理加工设备的发展现状，我国在这一方面的发展具备很大潜力。2） 鉴于淡水鱼类前处理加工设备在纯机械理论上出现的瓶颈，可以将物理学和化学等相关理论与传统的机械理论相结合，作为设备理论创新的突破口，从而不断地改进设备，提高产品的生产率和产品的质量。3） 由于工业设备的不断发展，促进着农业机械化装备也向着大型化、综合化、自动化和智能化的方向不断推进，因此，在研制淡水鱼类前处理加工设备时，可以将鱼类加工过程中产生的下脚料等物质的回收处理考虑在设计之内，以获得更大的产品附加值。4） 随着和谐社会理念的不断推广，人机和谐也是作为农产品装备设计中应该考虑的一个重要因素，以最低的劳动力成本获得最大限度的产品加工利润，同时保障人舒适的工作环境，提高设备的工作安全性能，促使人与机器协调工作。[参考文献]陈生，林国成•我国淡水鱼加工技术的现状及展望[J]•渔业机械仪器，1992，19(96)：15-18．庚莉萍•水产品加工市场发展综述[J].渔业致富指南,2005,3：15-18.胡勤斌，张怀斌，李家新等.淡水鱼去鳞机[P].中国专利，200920087780.2009-08-04.车文毅，吴光红.实用水产品加工技术70例[M].南京：江苏科技出版社，2000.雷树德，谭鹤群•链式剖鱼机的研制与试验研究[J]•农机化研究，2009，9：81-84.⑹李敏，邓放明，王乔隆•淡水鱼下脚料的综合利用[J]•中国食物与营养，2007，2： 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