萬(wàn) 鵬，汪 榮，李夢(mèng)珂，雷 翔，李 平，朱 明

·農(nóng)產(chǎn)品加工工程·

鮮活黃鱔剖切裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

萬(wàn) 鵬1,2,3，汪 榮1,2，李夢(mèng)珂1,2，雷 翔1,2，李 平4，朱 明1,2,3

（1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，武漢 430070；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；4. 荊州市集創(chuàng)機(jī)電科技股份有限公司，荊州 434025）

針對(duì)目前鱔鰍類(lèi)淡水魚(yú)類(lèi)人工剖切勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、安全性差等問(wèn)題，該研究以黃鱔（）為試驗(yàn)對(duì)象，基于黃鱔生活習(xí)性及魚(yú)體特征，在黃鱔魚(yú)體夾持受力特性分析的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了黃鱔魚(yú)體頭尾及腹背定向和魚(yú)體夾送剖切方法研究，設(shè)計(jì)并研制了鮮活黃鱔剖切裝置。剖切裝置由傾斜料斗、進(jìn)魚(yú)通道、夾持對(duì)輥、剖切刀盤(pán)等組成，其中進(jìn)魚(yú)通道長(zhǎng)180 mm，入口處直徑28 mm；夾持輥邊緣為上寬下窄的鋸齒狀結(jié)構(gòu)；剖切刀盤(pán)直徑114 mm。以?shī)A持輥直徑、夾持輥初始間隙、夾持輥轉(zhuǎn)速、刀盤(pán)露出高度為影響因素，以剖切可接受性評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，通過(guò)單因素試驗(yàn)探究了各因素對(duì)黃鱔剖切效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)夾持輥直徑為180 mm時(shí)夾送效果較好；夾持輥初始間隙為8 mm時(shí)魚(yú)體腹部剖面感官評(píng)分最高；夾持輥直徑一定時(shí)，高轉(zhuǎn)速下的夾送效果明顯優(yōu)于低轉(zhuǎn)速；隨著刀盤(pán)露出支撐面高度的增加，黃鱔腹部剖切效果的感官評(píng)分逐漸增加。正交試驗(yàn)結(jié)果表明：夾持輥轉(zhuǎn)速為180 r/min、刀盤(pán)露出支撐面高度為22 mm、夾持輥初始間隙為8 mm時(shí)，黃鱔腹部剖切效果的感官評(píng)分最高；通用性試驗(yàn)結(jié)果表明：該裝置能夠較好地適用于不同規(guī)格大小的黃鱔，滿(mǎn)足實(shí)際加工要求，生產(chǎn)量可以達(dá)到24.3條/min。研究結(jié)果可為鱔鰍類(lèi)淡水魚(yú)剖切裝置的研發(fā)提供參考。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；設(shè)計(jì)；試驗(yàn)；剖切裝置；鮮活黃鱔

0 引 言

黃鱔（）是重要的經(jīng)濟(jì)性魚(yú)類(lèi)，廣泛分布于除西北高原外各淡水水域。黃鱔刺少肉厚、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富、藥用價(jià)值高，深受群眾喜愛(ài)。2020年全國(guó)黃鱔養(yǎng)殖產(chǎn)量為30.72萬(wàn)t，其中僅湖北省產(chǎn)量就達(dá)到了13.36萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的43.49%[1]。黃鱔魚(yú)體細(xì)長(zhǎng)無(wú)鱗片，體表光滑附有粘液，這導(dǎo)致黃鱔魚(yú)體難以抓取及剖切。目前國(guó)內(nèi)淡水魚(yú)類(lèi)前處理加工技術(shù)和裝備的發(fā)展相對(duì)落后，基本以手工作業(yè)為主[2]，針對(duì)黃鱔等特種經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)的前處理加工裝備更是缺乏。人工作業(yè)不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而且黃鱔不易抓取，導(dǎo)致加工安全性差，這極大限制了黃鱔前處理加工及深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此研發(fā)工作性能穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單的黃鱔剖切設(shè)備，對(duì)于促進(jìn)黃鱔養(yǎng)殖業(yè)及加工業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。

黃鱔屬于淡水魚(yú)中的特種經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，其前處理加工與淡水魚(yú)類(lèi)似，包括清洗、分級(jí)、剖切、去頭尾、去內(nèi)臟等步驟[3-5]。國(guó)外科研單位和企業(yè)較早開(kāi)展了魚(yú)類(lèi)前處理加工裝備相關(guān)研究[6]。Hermann等[7]設(shè)計(jì)了一種魚(yú)體去頭裝置，利用固定于裝置頂端的刀具對(duì)豎直旋轉(zhuǎn)的魚(yú)體進(jìn)行去頭。Urushibara等[8]設(shè)計(jì)了臥式夾持輸送去頭除臟裝置，利用獨(dú)特的除臟輥通過(guò)擠壓的方式從去頭后的魚(yú)體斷口處排出內(nèi)臟。Grosseholz等[9]設(shè)計(jì)了一款機(jī)械臂形式的剖切機(jī)，可對(duì)豎直裝夾于V形夾槽中的魚(yú)體實(shí)現(xiàn)剖切。此外，日本東洋水產(chǎn)機(jī)械株式會(huì)社[10]、瑞典ARENCO公司[11]等企業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)了魚(yú)體前處理生產(chǎn)線，可以實(shí)現(xiàn)魚(yú)體的剖切、除臟、去頭、切塊等連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)淡水魚(yú)前處理加工機(jī)械化程度較低，目前研究主要集中在去頭去內(nèi)臟部分。張華等[12]設(shè)計(jì)了一種利用定位桿實(shí)現(xiàn)魚(yú)體定位、對(duì)傳送中的魚(yú)體進(jìn)行剖切、去臟的剖魚(yú)機(jī)。雷樹(shù)德等[13-14]研發(fā)了一種鏈?zhǔn)狡属~(yú)機(jī)，采用小齒刀盤(pán)從背部對(duì)魚(yú)體進(jìn)行剖切。陳慶余等[15-17]設(shè)計(jì)并優(yōu)化了剖魚(yú)裝置結(jié)構(gòu)、刀具構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)了某些小雜魚(yú)的低損傷剖切去臟。此外，黃鵬飛等[18-19]對(duì)帶式夾送淡水魚(yú)剖魚(yú)機(jī)、鄒偉等[20-21]對(duì)連續(xù)式魚(yú)體去頭尾裝置等進(jìn)行了研發(fā)。以上裝置都是針對(duì)常見(jiàn)淡水魚(yú)類(lèi)，對(duì)黃鱔等經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)沒(méi)有適用性；同時(shí)，現(xiàn)有的黃鱔剖切裝置也存在剖切效率不高、易漏剖、易堵塞魚(yú)體通道等問(wèn)題[22-24]，不能滿(mǎn)足黃鱔的機(jī)械化加工生產(chǎn)需求。

本文以鮮活黃鱔為研究對(duì)象，針對(duì)黃鱔前處理加工工序，根據(jù)黃鱔喜愛(ài)鉆洞的生活習(xí)性和魚(yú)體細(xì)長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)進(jìn)魚(yú)通道，在分析魚(yú)體受壓力學(xué)特性的基礎(chǔ)上提出一種黃鱔機(jī)械化剖切方法，并設(shè)計(jì)試制了相應(yīng)剖切裝置，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)。

1 剖切裝置總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 剖切裝置總體結(jié)構(gòu)

黃鱔喜愛(ài)鉆洞，受到外界驚擾等應(yīng)激時(shí)具有選擇洞穴逃避、利用肌肉收縮鉆洞爬行前移的生活習(xí)性，且黃鱔魚(yú)體細(xì)長(zhǎng)柔軟呈蛇形、體表富有粘液[25]。本文基于黃鱔的生活習(xí)性及魚(yú)體特征設(shè)計(jì)了黃鱔剖切裝置，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.機(jī)架 2.夾持輥電機(jī) 3.夾持輥電機(jī)支座 4.滑臺(tái) 5.滑臺(tái)支座 6.同步帶輪1 7.剖切刀盤(pán)安裝架 8.剖切刀盤(pán) 9.同步帶 10.同步帶輪2 11.剖切電機(jī)及支座 12.夾持輥1 13.滑桿 14.剖切通道 15.彈簧 16.夾持輥2 17.擋片 18.限位裝置 19.傾斜料斗

剖切裝置主體材料采用304不銹鋼，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 工作原理

黃鱔魚(yú)體按頭尾順序和腹下背上定向輸送是黃鱔剖切裝置工作的前提，本文根據(jù)黃鱔的生活習(xí)性、魚(yú)體特征實(shí)現(xiàn)黃鱔魚(yú)體的頭尾排序和腹背定向。工作時(shí)，將黃鱔倒進(jìn)傾斜料斗，利用料斗傾斜使黃鱔向進(jìn)魚(yú)通道聚集；通過(guò)剖切裝置的機(jī)械振動(dòng)及人工隨機(jī)攪動(dòng)，使黃鱔受到外界驚擾應(yīng)激進(jìn)入進(jìn)魚(yú)通道；在進(jìn)魚(yú)通道內(nèi)，黃鱔肌肉收縮向前爬行，在爬行過(guò)程中魚(yú)體腹部與通道接觸，在通道兩側(cè)支持力作用下向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)頭尾排序和腹背定向。同時(shí)，進(jìn)魚(yú)通道為圓形進(jìn)口—類(lèi)橢圓形出口的漸變結(jié)構(gòu)，沿程截面逐漸縮小，黃鱔依次從進(jìn)魚(yú)通道鉆出后，立即被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的夾持輥夾住并隨夾持輥轉(zhuǎn)動(dòng)在魚(yú)體支撐板上快速向前輸送；當(dāng)魚(yú)體經(jīng)過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剖切刀盤(pán)時(shí)，刀盤(pán)作用于魚(yú)體，從腹部將黃鱔剖開(kāi)，并從出料口輸出。

表1 黃鱔剖切裝置主要技術(shù)參數(shù)

2 剖切裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 喂入部件

喂入部件包括傾斜料斗和進(jìn)魚(yú)通道，使聚集的黃鱔魚(yú)體依次進(jìn)入剖切部件。喂入部件的傾斜料斗中設(shè)置有均勻分布的3根立柱，可以避免黃鱔相互纏繞；進(jìn)魚(yú)通道的入口與傾斜料斗末端連接，是圓形進(jìn)口—類(lèi)橢圓形出口的漸變結(jié)構(gòu)，利用黃鱔受到外界驚擾等應(yīng)激時(shí)鉆洞逃逸的生活習(xí)性，借助漸變結(jié)構(gòu)使黃鱔在進(jìn)魚(yú)通道內(nèi)向前爬行并保持魚(yú)體腹部朝下背部朝上狀態(tài)。進(jìn)魚(yú)通道是黃鱔剖切裝置的關(guān)鍵部件之一，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

注：P1、P2為進(jìn)魚(yú)通道對(duì)魚(yú)體兩側(cè)的支持力，N；G為魚(yú)體自身重力，N。

為保證黃鱔能順利進(jìn)入進(jìn)魚(yú)通道且只有1條黃鱔通過(guò)，進(jìn)魚(yú)口直徑應(yīng)大于單條黃鱔魚(yú)體平均直徑而小于2條黃鱔魚(yú)體疊加后的平均直徑，即進(jìn)魚(yú)通道只能供1條黃鱔魚(yú)體通過(guò)，即：

式中表示魚(yú)體平均體寬，mm；表示進(jìn)魚(yú)通道進(jìn)魚(yú)口直徑，mm。

本文通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得黃鱔平均體寬為14.2 mm，故設(shè)計(jì)通道口直徑為28 mm。根據(jù)黃鱔國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22911—2008[26]，最小魚(yú)體體長(zhǎng)180 mm，故設(shè)計(jì)進(jìn)魚(yú)通道長(zhǎng)度為180 mm，以保證單條黃鱔通過(guò)。

2.2 夾持部件

夾持部件由夾持輥、電機(jī)、滑臺(tái)及滑臺(tái)支座、間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，主要實(shí)現(xiàn)黃鱔魚(yú)體的夾持輸送，并保證在剖切過(guò)程中魚(yú)體姿態(tài)不發(fā)生變化。黃鱔夾持部件的電機(jī)安裝于滑臺(tái)及其支座上，夾持輥安裝在電機(jī)的輸出軸上，兩夾持輥之間的距離通過(guò)間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整滑臺(tái)位置進(jìn)行控制；兩滑臺(tái)之間采用彈簧連接，以適應(yīng)不同尺寸魚(yú)體的夾持要求。夾持輥是夾持部件的核心部件，必須使黃鱔在夾持輥間被穩(wěn)定夾持而不滑脫，夾持輥與黃鱔的接觸角記為，夾持輥轉(zhuǎn)速一定時(shí)，夾持輥直徑越大，接觸角越大，夾持輥對(duì)魚(yú)體的作用力越大，越容易夾持魚(yú)體[27]，夾持輥夾持黃鱔時(shí)的受力關(guān)系如圖3所示。

1.夾持輥 2.魚(yú)體

1.Roller 2.Fish body

注：為魚(yú)體與夾持輥的接觸角，rad；1、2、3為魚(yú)體與不同直徑夾持輥的接觸角，rad；1、2為左右兩側(cè)夾持輥對(duì)魚(yú)體兩側(cè)的法向作用力，N；F1、F2為黃鱔沿夾持輥滑動(dòng)時(shí)魚(yú)體左右兩側(cè)所受的切向摩擦力，N。

Note:is the contact angle between the fish body and rollers, rad;1、2、3are the contact angles between the fish body and the different diameter rollers, rad;1and2are the normal force of rollers on the left and right sides of the fish body, N;F1andF2are the tangential friction force on the left and right sides of the fish body when sliding along rollers, N.

圖3 魚(yú)體受力分析及夾持輥與魚(yú)體接觸角示意圖

Fig.3 Fish body force analysis and diagram of the contact angle between the roller and the fish body

依據(jù)黃鱔魚(yú)體的平均體高為16 mm設(shè)計(jì)夾持輥厚度為30 mm；因魚(yú)體表面光滑有黏液，為了更好夾持住魚(yú)體，夾持輥邊緣設(shè)計(jì)為上寬下窄的鋸齒狀，保證夾持輸送及剖切過(guò)程中魚(yú)體姿態(tài)不發(fā)生變化。夾持輥結(jié)構(gòu)及實(shí)物如圖4所示。

2.3 剖切部件

剖切部件主要由剖切刀盤(pán)、魚(yú)體支撐板、電機(jī)、同步帶、刀盤(pán)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，主要實(shí)現(xiàn)黃鱔魚(yú)體的腹部剖切。剖切刀盤(pán)通過(guò)同步帶與電機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)；刀盤(pán)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)整刀盤(pán)相對(duì)于魚(yú)體支撐板的高度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)黃鱔魚(yú)體腹部的準(zhǔn)確剖切，剖切通道結(jié)構(gòu)如圖5所示。

注：D為夾持輥直徑，mm；B為夾持輥厚度，mm。

1.剖切通道 2.進(jìn)魚(yú)通道 3.夾持輥 4.剖切刀盤(pán) 5.魚(yú)體支撐板

1.Sectioning channel 2.Fish inlet channel 3.Roller 4.Blade disc 5.Fish body support plate

注：為刀盤(pán)露出高度，mm，為刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)方向，為黃鱔運(yùn)動(dòng)方向。

Note:is the exposed height of the blade disc/mm,is the rotation direction of the blade disc,is the motion direction of.

圖5 魚(yú)體剖切通道結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.5 Structural diagram of the body sectioning channel

依據(jù)黃鱔魚(yú)體的外形尺寸和夾持輥厚度，將黃鱔完全剖開(kāi)所需的刀盤(pán)露出高度至少為30 mm，考慮刀盤(pán)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度為54 mm，設(shè)計(jì)刀盤(pán)直徑應(yīng)不小于2(114 mm)。

當(dāng)黃鱔魚(yú)體在夾持輥的作用下向前輸送與刀盤(pán)作用時(shí)，若魚(yú)體前進(jìn)方向與刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)方向一致為同向剖切，反之為逆向剖切。

由魚(yú)體剖切通道結(jié)構(gòu)可知，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速與魚(yú)體輸送速度相同時(shí)，逆向剖切時(shí)刀盤(pán)對(duì)魚(yú)體的剖切作用要強(qiáng)于同向剖切，且刀盤(pán)轉(zhuǎn)速與魚(yú)體輸送速度相差越大，對(duì)魚(yú)體的剖切作用越強(qiáng)。因此，可以在保持刀盤(pán)逆向轉(zhuǎn)速不變的同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)夾持輥轉(zhuǎn)速改變魚(yú)體的輸送速度來(lái)實(shí)現(xiàn)魚(yú)體的高效剖切，提高加工效率。單條黃鱔魚(yú)體的剖切加工時(shí)間與夾持輥轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如下：

式中為黃鱔魚(yú)體平均長(zhǎng)度，mm。

由式（2）可知，黃鱔加工時(shí)間和夾持輥轉(zhuǎn)速、夾持輥直徑有關(guān)，即增加夾持輥轉(zhuǎn)速或增大夾持輥直徑均可減小黃鱔魚(yú)體的加工時(shí)間。

3 黃鱔夾持及剖切過(guò)程受力分析

進(jìn)行魚(yú)體剖切時(shí)，需要避免魚(yú)體游動(dòng)，且要使魚(yú)體保持背部在上腹部在下的狀態(tài)，并在輸送過(guò)程中完成剖切。本文對(duì)黃鱔魚(yú)體夾持輸送過(guò)程進(jìn)行受力分析以確定魚(yú)體夾持及剖切部件參數(shù)[28]。

當(dāng)黃鱔從進(jìn)魚(yú)通道出來(lái)接觸到旋轉(zhuǎn)的夾持輥時(shí)，夾持輥與魚(yú)體之間的摩擦力將魚(yú)體夾持并向前方輸送，同時(shí)夾持輥對(duì)黃鱔魚(yú)體兩側(cè)施加作用力，控制魚(yú)體姿態(tài)。假設(shè)黃鱔魚(yú)體左右結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，夾持輥與黃鱔魚(yú)體接觸時(shí)魚(yú)體的受力狀態(tài)如圖6所示，則魚(yú)體受力應(yīng)滿(mǎn)足：

式中為魚(yú)體與夾持輥間的摩擦系數(shù)。

由式（3）可得：

由式（4）可知，要實(shí)現(xiàn)魚(yú)體的夾持輸送，魚(yú)體與夾持輥之間的摩擦系數(shù)應(yīng)大于魚(yú)體與夾持輥接觸角的正切值，即增加摩擦系數(shù)或減小接觸角均可增強(qiáng)夾持輥?zhàn)ト『洼斔汪~(yú)體的效果。本文采取在夾持輥表面加工細(xì)小齒狀結(jié)構(gòu)來(lái)增加摩擦系數(shù)。

注：1、2為夾持輥圓心；、為黃鱔與夾持輥的接觸點(diǎn)；為黃鱔體寬，mm；為夾持輥初始間隙，mm；為夾持輥直徑，mm；為夾持輥旋轉(zhuǎn)角速度，rad·s-1。

Note:1and2are the center of the roller;andis the contact point betweenand the roller;is the body width of, mm;is the gap between rollers,mm;is the diameter of the roller, mm;is the angular speed of the roller, rad·s-1.

圖6 魚(yú)體與夾持輥接觸時(shí)的受力分析

Fig.6 Force analysis of the fish body in contact with the roller

魚(yú)體與夾持輥接觸角會(huì)影響對(duì)輥夾持黃鱔的能力，進(jìn)而影響黃鱔的剖切加工。由圖6可知，魚(yú)體與夾持輥接觸角應(yīng)滿(mǎn)足：

由式（5）可知，魚(yú)體大小一定時(shí)，魚(yú)體與夾持輥接觸角由夾持輥初始間隙和夾持輥直徑?jīng)Q定。

注：FN為剖切通道對(duì)黃鱔的支持力，N；F1、F2為該方向上左右兩側(cè)夾持輥對(duì)黃鱔魚(yú)體兩側(cè)的法向作用力，N；θ為兩輥母線所成夾角，rad。

4 剖切裝置參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)

為了分析黃鱔剖切裝置結(jié)構(gòu)對(duì)剖切效果的影響，并對(duì)夾持部件及剖切部件進(jìn)行優(yōu)化，本文開(kāi)展黃鱔剖切裝置參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。

4.1 試驗(yàn)設(shè)備與儀器

本文試驗(yàn)設(shè)備為基于上述結(jié)構(gòu)和原理加工研制的黃鱔剖切裝置樣機(jī)，如圖8所示。

圖8 黃鱔剖切裝置實(shí)物圖

測(cè)量工具及儀器：鋼直尺（量程500 mm，精度1 mm）、游標(biāo)卡尺（量程150 mm，精度0.1 mm）、電子秤（香山EK3862量程5 kg，精度0.1 g）、秒表（YS-802，精度0.01 s）、變頻器（瓊羽DFL200N-OR75-HYGS3）等。

4.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以市售鮮活且健康的黃鱔為對(duì)象，魚(yú)體完整無(wú)損傷、大小基本一致。

黃鱔樣本購(gòu)置回來(lái)后放于水桶中進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)對(duì)黃鱔體質(zhì)量及魚(yú)體尺寸進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量時(shí)將黃鱔樣本放于平板上，將魚(yú)體拉直，用鋼尺測(cè)量魚(yú)體長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量魚(yú)體高度和魚(yú)體寬度，同時(shí)采用電子秤稱(chēng)量魚(yú)體的質(zhì)量。

對(duì)300條黃鱔樣本進(jìn)行測(cè)量，魚(yú)體質(zhì)量及外觀尺寸測(cè)量結(jié)果如表2所示。

表2 黃鱔體質(zhì)量和體尺寸測(cè)量結(jié)果

4.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文以黃鱔剖切后的可接受性評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，黃鱔剖切后的感官評(píng)價(jià)內(nèi)容包含3項(xiàng)，分別是魚(yú)體剖切狀況，即黃鱔腹部是否完全剖開(kāi)；剖面質(zhì)量，即黃鱔腹部剖切面的感官狀態(tài)；剖切后魚(yú)體內(nèi)膽是否破裂。黃鱔切片加工對(duì)魚(yú)體剖切長(zhǎng)度有要求，切口長(zhǎng)度越長(zhǎng)越容易加工，人工操作時(shí)從黃鱔頭部位置剖切到生殖孔處，因此剖切程度以切口長(zhǎng)度占魚(yú)體體長(zhǎng)的比例作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，考慮到黃鱔尾部細(xì)長(zhǎng)不必剖切，按照魚(yú)體去掉尾部長(zhǎng)度的體長(zhǎng)與剖切長(zhǎng)度的比值0.875為第一等級(jí)，依次設(shè)置3個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定；剖面質(zhì)量按照黃鱔剖切面的平直度和粗糙程度進(jìn)行感官評(píng)定，剖切不平直會(huì)影響后續(xù)切段加工的均勻性和美觀度；黃鱔內(nèi)膽味苦，破裂的內(nèi)膽會(huì)影響黃鱔肉質(zhì)的口感。

由5名從事黃鱔加工的熟練工人成評(píng)定小組，根據(jù)黃鱔剖切時(shí)剖切口的質(zhì)量、內(nèi)膽是否破裂綜合打分后取平均值。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 黃鱔可接受性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

4.4 黃鱔頭尾腹背定向試驗(yàn)

為了驗(yàn)證傾斜料斗和進(jìn)魚(yú)通道部件的魚(yú)體頭尾排序和腹背定向效果，使用直徑180 mm的夾持輥，夾持輥初始間隙8 mm，刀盤(pán)露出高度22 mm，夾持輥轉(zhuǎn)速180 r/min，在該條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。隨機(jī)選取50條黃鱔樣本，分為5組，每次將10條黃鱔倒入傾斜料斗，記錄所有黃鱔從進(jìn)魚(yú)通道出口處的頭尾和腹背狀況。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可知，50條黃鱔樣本在出口處全部為背朝上腹朝下，其中49條黃鱔頭朝前尾朝后，僅有1條黃鱔呈尾朝前頭朝后的狀態(tài)，但該條黃鱔也被剖開(kāi)，傾斜料斗和進(jìn)魚(yú)通道部件能夠較好地實(shí)現(xiàn)黃鱔頭尾和腹背定向輸送。剖切加工過(guò)程中黃鱔頭尾腹背定向效果如圖 9所示。

表4 黃鱔頭尾腹背定向試驗(yàn)結(jié)果

圖9 黃鱔頭尾腹背定向效果

4.5 單因素試驗(yàn)

以能夠剖開(kāi)魚(yú)體且剖口平整為目標(biāo)，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，剖切刀盤(pán)轉(zhuǎn)速達(dá)到750 r/min時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)黃鱔魚(yú)體的正常剖切。在此條件下選取夾持輥直徑、夾持輥初始間隙、夾持輥轉(zhuǎn)速、刀盤(pán)露出支撐板高度為試驗(yàn)因素，以黃鱔剖切后的可接受性評(píng)分為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，探索各因素變化對(duì)黃鱔魚(yú)體剖切效果的影響規(guī)律。通過(guò)黃鱔魚(yú)體在夾持及輸送過(guò)程中的受力分析可知，夾持輥直徑和夾持輥初始間隙是影響?hù)~(yú)體抓取和輸送的主要因素。夾持輥直徑越大線速度越大，魚(yú)體輸送越快，剖切加工時(shí)間越短，會(huì)導(dǎo)致魚(yú)體腹部剖切不完全；夾持輥直徑越小線速度越小，魚(yú)體輸送速度越慢，會(huì)導(dǎo)致剖切過(guò)程變長(zhǎng)、剖切面不平整。結(jié)合樣機(jī)整體尺寸和夾持輥夾持受力分析結(jié)果，夾持輥直徑選取135 、160 和180 mm三個(gè)水平。夾持輥初始間隙理論上應(yīng)盡可能取大值，但應(yīng)小于黃鱔樣本的平均體寬。同時(shí)，夾持輥轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)影響黃鱔的輸送效率，過(guò)高會(huì)影響?hù)~(yú)體的剖切面質(zhì)量；刀盤(pán)露出魚(yú)體支撐板的高度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致魚(yú)體剖成兩半，過(guò)小可能不能對(duì)黃鱔魚(yú)體進(jìn)行剖切，影響剖切效果。

各試驗(yàn)因素水平如表5所示。

表5 單因素試驗(yàn)水平表

4.5.1 夾持輥直徑對(duì)黃鱔剖切效果的影響

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，設(shè)定夾持輥轉(zhuǎn)速為180 r/min，夾持輥初始間隙為10 mm，刀盤(pán)露出支撐板高度為22 mm；從黃鱔樣本中隨機(jī)選取30個(gè)樣本，每個(gè)夾持輥直徑水平用10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，取各樣本的可接受性評(píng)分平均值作為各水平的評(píng)分值，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 夾持輥直徑對(duì)剖切效果的影響

由表6可知，當(dāng)夾持輥直徑由135 mm增大為160 mm時(shí)，剖切效果可接受性評(píng)分增加約8%，但夾持輥直徑繼續(xù)增加到180 mm，可接受性評(píng)分并無(wú)明顯變化。這是因?yàn)閵A持輥轉(zhuǎn)速一定的情況下，增加夾持輥直徑使得夾持輥的線速度增加，即魚(yú)體的輸送速度增加，但是對(duì)黃鱔魚(yú)體剖切效果的影響并不大。由于黃鱔魚(yú)體輸送速度增加會(huì)提高剖切裝置的加工效率，結(jié)合黃鱔剖切裝置的尺寸結(jié)構(gòu)，本文選取夾持輥直徑180 mm為該因素的最優(yōu)水平，并該水平下分析其余各因素對(duì)剖切效果的影響。

4.5.2 夾持輥轉(zhuǎn)速對(duì)黃鱔剖切效果的影響

為了探索夾持輥轉(zhuǎn)速對(duì)黃鱔魚(yú)體剖切效果的影響規(guī)律，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，設(shè)定夾持輥的初始間隙為10 mm，夾持輥直徑為180 mm，刀盤(pán)露出高度為22 mm；從黃鱔樣本中隨機(jī)選取50個(gè)樣本，每個(gè)夾持輥轉(zhuǎn)速水平用10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，取各樣本的可接受性評(píng)分平均值作為各水平的評(píng)分值，試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

圖10 夾持輥轉(zhuǎn)速對(duì)剖切效果的影響

由圖10可知，夾持輥轉(zhuǎn)速由60 r/min增加到90 r/min時(shí)，可接受性評(píng)分略有下降，這可能是由于夾持輥轉(zhuǎn)速相對(duì)較低時(shí)，黃鱔的體型差異和鮮活程度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。之后，隨著夾持輥轉(zhuǎn)速的增加，黃鱔剖切效果的可接受性評(píng)分總體呈增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著夾持輥轉(zhuǎn)速的增加，黃鱔魚(yú)體的輸送速度加快，魚(yú)體與剖切刀盤(pán)的作用時(shí)間變短，剖切效果更好。但是，夾持輥轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致剖切均勻性及穩(wěn)定性變差[29]，影響剖切效果。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，夾持輥轉(zhuǎn)速在180 r/min時(shí)剖切效果更佳。

4.5.3 夾持輥初始間隙對(duì)黃鱔剖切效果的影響

為了探索夾持輥的初始間隙對(duì)黃鱔魚(yú)體剖切效果的影響規(guī)律，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，設(shè)定夾持輥轉(zhuǎn)速為180 r/min，夾持輥直徑為180 mm，刀盤(pán)露出高度為22 mm；從黃鱔樣本中隨機(jī)選取50條樣本，每個(gè)夾持輥間隙水平用10條樣本進(jìn)行試驗(yàn)，取各樣本的可接受性評(píng)分平均值作為各水平的評(píng)分值，試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。

圖11 夾持輥初始間隙對(duì)剖切效果的影響

由圖11可知，隨著夾持輥初始間隙的逐漸增加，可接受評(píng)分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在夾持輥初始間隙為8 mm時(shí)可接受性評(píng)分最高。這是因?yàn)閵A持輥間隙較小時(shí)，黃鱔受夾持輥擠壓作用較強(qiáng)，魚(yú)體剖切過(guò)程中受力均勻穩(wěn)定，剖切效果的可接受性評(píng)分較高；間隙變大以后，黃鱔受夾持輥擠壓作用變?nèi)?，魚(yú)體在夾持輥及刀盤(pán)共同作用下，剖切受力均勻性穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致魚(yú)體剖切效果的可接受性評(píng)分降低。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，夾持輥的初始間隙為8 mm時(shí)剖切效果最好。

4.5.4 刀盤(pán)露出高度對(duì)黃鱔剖切效果的影響

為了探索刀盤(pán)露出支撐板高度對(duì)黃鱔剖切效果的影響規(guī)律，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，設(shè)定夾持輥轉(zhuǎn)速為180 r/min，夾持輥直徑為180 mm，夾持輥初始間隙為10 mm；從黃鱔樣本中隨機(jī)選取50個(gè)樣本，每個(gè)刀盤(pán)露出高度水平用10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，取各樣本的可接受性評(píng)分平均值作為各水平的評(píng)分值，試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示。

由圖12可知，隨著刀盤(pán)露出支撐板高度的增加，黃鱔剖切效果的可接受性評(píng)分總體呈增大趨勢(shì)。黃鱔樣本的體高平均為16.0 mm，在輸送過(guò)程中，受夾持輥的夾持作用及刀盤(pán)的剖切作用，魚(yú)體變形高度增加，魚(yú)體不一定與支撐板接觸。增加刀盤(pán)露出支撐板的高度可使剖刀更好地剖切魚(yú)體。但是刀盤(pán)露出支撐板高度太多，剖刀作用于黃鱔魚(yú)體背部的幾率增大，導(dǎo)致魚(yú)體被剖成兩半。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，刀盤(pán)露出高度為21 mm時(shí)魚(yú)體的剖切效果最好。

圖12 刀盤(pán)露出高度對(duì)剖切效果的影響

4.6 正交試驗(yàn)

為了探究各因素對(duì)黃鱔剖切效果影響的主次順序，確定黃鱔剖切裝置的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取夾持輥轉(zhuǎn)速、夾持輥初始間隙、刀盤(pán)露出高度為因素，以黃鱔剖切效果的可接受性評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)。其中，在滿(mǎn)足剖切功能的條件下，夾持輥電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為180 r/min，為了評(píng)估不同加持輥轉(zhuǎn)速下各因素之間的相互作用，夾持輥轉(zhuǎn)速分別設(shè)為120、150和180 r/min，試驗(yàn)因素水平編碼如表7所示。

表7 正交試驗(yàn)因素水平表

采用正交表9(34)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)從黃鱔樣本中隨機(jī)選取90個(gè)樣本，每個(gè)因素組合用10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，取各樣本的可接受性評(píng)分平均值作為各因素組合的評(píng)分值，正交試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

由表8可知，對(duì)黃鱔剖切效果可接受性評(píng)分影響的主次順序?yàn)閵A持輥初始間隙、刀盤(pán)露出高度、夾持輥轉(zhuǎn)速，最優(yōu)參數(shù)組合為123。即取夾持輥初始間隙8 mm，刀盤(pán)露出高度22 mm，夾持輥轉(zhuǎn)速180 r/min時(shí)，黃鱔剖切效果最佳。

4.7 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定夾持輥初始間隙8 mm，刀盤(pán)露出高度22 mm，夾持輥轉(zhuǎn)速180 r/min，在該條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。取黃鱔樣本100條，連續(xù)倒入料斗進(jìn)行試驗(yàn)并測(cè)定剖切效率。試驗(yàn)結(jié)果表明，黃鱔腹部基本都能完全剖開(kāi)，剖切口光滑平整，內(nèi)膽基本呈完整狀態(tài)，魚(yú)體剖切效果的可接受性評(píng)分平均值為9.53，生產(chǎn)量達(dá)到24.3條/min。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果

注：、、分別為刀盤(pán)露出高度、夾持輥初始間隙、夾持輥轉(zhuǎn)速的水平值。

Note:are the level values for the exposed height of blade disc, the roller initial gap and the roller rotation speed.

4.8 剖切裝置通用性試驗(yàn)

為了驗(yàn)證剖切裝置對(duì)不同尺寸大小黃鱔的剖切效果，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定夾持輥初始間隙8 mm，刀盤(pán)露出高度22 mm，夾持輥轉(zhuǎn)速180 r/min，在該條件下進(jìn)行通用性試驗(yàn)。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22911—2008，根據(jù)黃鱔體型選取30條黃鱔樣本，按照大、中、小分為3組，每組10條，分別倒入傾斜料斗進(jìn)行試驗(yàn)并測(cè)定，魚(yú)體質(zhì)量及體尺寸測(cè)量結(jié)果如表9所示。

表9 黃鱔體尺寸測(cè)量結(jié)果

試驗(yàn)完成后測(cè)量剖切長(zhǎng)度，共有25條黃鱔魚(yú)體腹部剖切程度超過(guò)0.875，剖切部位平整，內(nèi)膽基本保持完整，試驗(yàn)結(jié)果表明，黃鱔剖切裝置能夠較好地適用于不同規(guī)格大小黃鱔的剖切。黃鱔剖切效果如圖13所示。

圖13 黃鱔剖切效果

5 結(jié) 論

本文利用黃鱔受到外界應(yīng)激時(shí)選擇洞穴逃避、肌肉收縮鉆洞爬行前移的特性實(shí)現(xiàn)魚(yú)體頭尾及腹背定向，根據(jù)黃鱔魚(yú)體特征確定了剖切裝置關(guān)鍵部件的參數(shù)，設(shè)計(jì)并試制了黃鱔剖切裝置，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)剖切裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，主要結(jié)論如下：

1）進(jìn)行了剖切裝置的喂入部件、夾持部件和剖切部件的設(shè)計(jì)，確定進(jìn)魚(yú)通道的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)魚(yú)口直徑為28 mm，長(zhǎng)度為180 mm；夾持輥直徑為180 mm，厚度為30 mm；剖切刀盤(pán)的直徑為114 mm。

2）為了進(jìn)一步優(yōu)化剖切裝置的結(jié)構(gòu)，提升剖切效果，分析了黃鱔在接觸和進(jìn)入夾持輥過(guò)程中的受力情況，確定了影響?hù)~(yú)體夾持剖切的主要因素為夾持輥初始間隙、夾持輥直徑、夾持輥轉(zhuǎn)速和刀盤(pán)露出高度。

3）測(cè)試了進(jìn)魚(yú)通道結(jié)構(gòu)對(duì)黃鱔頭尾腹背定向的影響，開(kāi)展了剖切裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，夾持輥初始間隙為8 mm，刀盤(pán)露出高度為22 mm，對(duì)輥轉(zhuǎn)速為180 r/min時(shí)，黃鱔剖切裝置工作性能最佳驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，黃鱔剖切后的可接受性評(píng)分平均值為9.53，剖切效果良好，裝置的生產(chǎn)量達(dá)到24.3條/min，且能夠較好地適用于不同規(guī)格大小的黃鱔，符合預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

[1] 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局. 中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2021.

[2] 胡曉亮，陳慶余，沈建. 小雜魚(yú)去臟工藝參數(shù)的優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代食品科技，2013，29(11)：2728-2734.

Hu Xiaoliang, Chen Qingyu, Shen Jian, et al. Optimization of the gutting process of trash fish[J]. Modern Food Science and Technology, 2013, 29(11): 2728-2734. (in Chinese with English abstract)

[3] 徐中偉. 魚(yú)類(lèi)前處理設(shè)備的發(fā)展方向和前景[J]. 現(xiàn)代漁業(yè)信息，2007(12)：32-34.

[4] 李玲，宗力，王玖玖，等. 大宗淡水魚(yú)加工前處理技術(shù)和裝備的研究現(xiàn)狀及方向[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化，2010，37(5)：43-46，71.

Li Ling, Zong Li, Wang Jiujiu, et al. Research status and development trend of massive freshwater fish pretreatment processing technology and equipment[J]. Fishery Modernization, 2010, 37(5): 43-46, 71. (in Chinese with English abstract)

[5] 張軍文，陳慶余，歐陽(yáng)杰，等. 中國(guó)淡水魚(yú)前處理加工技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(21)：25-28，41.

Zhang Junwen, Chen Qingyu, Ouyang Jie, et al. Research progress on pretreatment and processing technology of freshwater fish in China[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2018, 46(21): 25-28, 41. (in Chinese with English abstract)

[6] Omar F, Silva C W. The application of portion control optimization in an automated can-filling process[J]. Journal of Food Process Engineering, 2000, 23: 101-125.

[7] Hermann W. Fish processing machine with controlling means for the processing tools: US19830458176[P]. 1985-04-02.

[8] Urushibara S, Yusa K. Method and apparatus for gutting fish: US4993116[P]. 1991-02-19.

[9] Grosseholz W, Gutte U, Holzhuter A, et al. Method and apparatus for gutting fish: US5980376[P]. 1999-11-09.

[10] Suisan T, Kikai KK. Fish processing method and apparatus therefor: JP20070105824[P]. 2008-10-30.

[11] Arencovmk fish machinery[EB/OL]. (2021-07-05)[2022-07-10] http: //www. arenco. com/fish/machinery/

[12] 張華. 一種刮魚(yú)鱗剖魚(yú)腹機(jī)：CN200520093024. 2[P]. 2007-05-09.

[13] 雷樹(shù)德. 小型剖魚(yú)機(jī)的研制[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

Lei Shude. Research on the Minitype Fish Splitting Machine[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2008. (in Chinese with English abstract)

[14] 譚鶴群，高星星. 鏈?zhǔn)狡属~(yú)機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(6)：332-336.

Tan Hequn, Gao Xingxing. Experiment on optimizing technical parameters of fish shearing machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(6): 332-336. (in Chinese with English abstract)

[15] 陳慶余，沈建，歐陽(yáng)杰，等. 典型海產(chǎn)小雜魚(yú)機(jī)械去臟試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(20)：278-285.

Chen Qingyu, Shen Jian, Ouyang Jie, et al. Experiment of mechanized gutting for typical small marine fish[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(20): 278-285. (in Chinese with English abstract)

[16] 胡曉亮，陳慶余，沈建. 正交試驗(yàn)優(yōu)化竹筴魚(yú)去臟加工工藝[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，45(5)：97-102.

Hu Xiaoliang, Chen Qingyu, Shen Jian. Optimization of gutted process ofby orthogonal experiment[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2014, 45(5): 97-102. (in Chinese with English abstract)

[17] 胡曉亮，陳慶余，沈建. 竹筴魚(yú)去臟加工用剖切刀具的優(yōu)化試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(12)：270-277.

Hu Xiaoliang, Chen Qingyu, Shen Jian. Optimization of slitting cutters used for gutting[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(12): 270-277. (in Chinese with English abstract)

[18] 黃鵬飛，譚鶴群，張春吉，等. 帶式夾送淡水魚(yú)剖魚(yú)機(jī)的研制[J]. 食品與機(jī)械，2016，32(12)：83-86.

Huang Pengfei, Tan Hequn, Zhang Chunji, et al. Design of freshwater fish slitter by belt-clamp[J]. Food & Machinery, 2016, 32(12): 83-86. (in Chinese with English abstract)

[19] 黃鵬飛. 帶式夾送淡水魚(yú)剖魚(yú)機(jī)改進(jìn)與試驗(yàn)研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

Huang Pengfei. Improvement and Experimental Test of the Belt-Clamp Freshwater Fish Slitter[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[20] 鄒偉，萬(wàn)鵬，付豪，等. 淡水魚(yú)連續(xù)式去頭尾裝置的研制[J]. 食品與機(jī)械，2018，34(4)：107-111.

Zou Wei, Wan Peng, Fu Hao, et al. Design of continuous device for cutting head and tail of freshwater fish[J]. Food & Machinery, 2018, 34(4): 107-111. (in Chinese with English abstract)

[21] 鄒偉. 淡水魚(yú)連續(xù)式去頭尾裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

Zou Wei. Design and Experimental Research on Freshwater Fishes’ Head and Tail Continuous Removing Device[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[22] 唐勇，楊榮建. 一種泥鰍或黃鱔剖切設(shè)備：CN201710822359. 0[P]. 2017-11-21.

[23] 董延妍. 一種泥鰍或黃鱔剖切碎骨設(shè)備：CN201910727791. 0[P]. 2021-02-09.

[24] 朱世龍. 一種黃鱔養(yǎng)殖用剖切裝置：CN202011588071. X[P]. 2021-02-19.

[25] 宋長(zhǎng)太. 針對(duì)黃鱔習(xí)性改進(jìn)養(yǎng)殖技術(shù)[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化，1998(4)：13-14.

[26] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T22911-2008 黃鱔[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[27] 韓閏勞，左志剛，趙宗朝. 對(duì)輥擠壓式杏核破殼機(jī)關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用，2020，33(5)：139-141.

Han Runlao, Zuo Zhigang, Zhao Zongchao. Optimization design for the key components of twin-roll extrusion apricot shell breaker, 2020, 33(5): 139-141. (in Chinese with English abstract)

[28] 萬(wàn)鵬，黃俊，譚鶴群，等. 淡水魚(yú)腹背定向裝置設(shè)計(jì)及試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(6)：28-35.

Wan Peng, Huang Jun, Tan Hequn, et al. Design and test of orientation device for freshwater fishes' abdomen and back[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(6): 28-35. (in Chinese with English abstract)

[29] Kamaruzzaman K A, Mahfurdz A, Hashim M, et al. Design and performance evaluation of semi automatic fish cutting machine for industry[C]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Hartford, 2020, 864, 012112.

Design and experiments of the sectioning device for the fresh

Wan Peng1,2,3, Wang Rong1,2, Li Mengke1,2, Lei Xiang1,2, Li Ping4, Zhu Ming1,2,3

(1.,,430070,; 2.,,430070,;3.-,,430070,;4..,,,434025,)

Fresh water products is one of the most valuable nutrients in nature, due to the high protein content rich in amino acids and vitamins. Among them, the Asian swamp eel () is one of the most widely distributed freshwater fish in China. However, a great challenge is still remained in the aquatic products processing, due mainly to the manual sectioning with high labor intensity, low work efficiency and low safety, particularly for theand pond loach () freshwater fish. Taking the freshas the test object, this study aims to design and develop a new sectioning device, according to the fish habits and body characteristics. A series of experiments were carried out to determine the fish body clamping and force characteristics, in order to analyze the fish feeding, body positioning and clamping behavior. The sectioning device was composed of the tilting hopper, fish inlet channel, counter roller, and blade disc. Specifically, the structural parameters of the sectioning device were set, where the fish inlet channel was 180 mm long and the diameter at the fish inlet was 28 mm; the edge of the roller was serrated with a wide top and narrow bottom; and the diameter of the blade disc was 114 mm. The influencing factors of the sectioning were selected as the diameter of the roller, the initial gap of the roller, the rotation of the roller, and the exposed height of the blade disc. An optimization test was carried out with the impact factors of roller diameter, roller initial gap, roller rotation speed, and the exposed height of the blade disc as the influencing factors, and the acceptability score of the sectioning as the evaluation index. The results showed that the better clamping performance of the fish body was achieved in the roller diameter of 180 mm. The highest acceptability score of the abdominal section was obtained in the roller initial gap of 8 mm. Furthermore, the clamping performance was significantly better at the high roller rotation speed than that at the low one in the constant roller diameter. The acceptability score of the abdominal section increased gradually with the increase of the exposed height of the fish body support plate by the blade disc. The orthogonal test showed that the highest acceptability score of abdominal dissection was obtained, when the roller rotation rate was 180 r/min, the exposed height of the blade disc to the support surface was 22 mm, and the roller initial gap was 8 mm. The generality test showed that the new section device can be expected to better apply to freshwater fish with different body sizes, fully meeting the actual processing requirements. The optimal production capacity reached 24.3 pieces/min. The finding can also provide a strong reference to developing sectioning devices for freshwater fish.

agricultural machinery; design; experiments; sectioning device; fresh

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.22.024

S985.1

A

1002-6819(2022)-22-0220-09

萬(wàn)鵬，汪榮，李夢(mèng)珂，等. 鮮活黃鱔剖切裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2022，38(22)：220-228.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.22.024 http://www.tcsae.org

Wan Peng, Wang Rong, Li Mengke, et al. Design and experiments of the sectioning device for the fresh[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(22): 220-228. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.22.024 http://www.tcsae.org

2022-07-14

2022-11-06

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFD0700903-2）；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心2020年重大科技研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)（2020-620-000-002-03）；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2016620000001044）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（107-11041910103)

萬(wàn)鵬，博士，副教授，研究方向?yàn)樗a(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施裝備、水產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的智能檢測(cè)與評(píng)價(jià)等。Email：wanpeng09@mail.hzau.edu.cn