Универсальная рыборазделочная машина ИРА-115: Комплексный инженерный анализ и технологическое обоснование

В условиях стремительно развивающейся пищевой промышленности, где эффективность и гигиена производства становятся краеугольными камнями успеха, механизированная разделка рыбы играет ключевую роль. Потребность в автоматизации и оптимизации процессов первичной обработки рыбы диктуется не только экономическими соображениями, но и строгими санитарно-гигиеническими нормами, а также необходимостью сохранения качества конечного продукта. Именно здесь на первый план выходят универсальные рыборазделочные машины, способные адаптироваться к различным видам сырья и выполнять комплексные технологические операции.

Настоящая работа посвящена детальному исследованию универсальной рыборазделочной машины типа ИРА-115 — аппарата, который за десятилетия эксплуатации зарекомендовал себя как надежное и эффективное решение для первичной обработки средних размеров рыбы. Целью данного исследования является всесторонний анализ конструкции, принципов работы, технических характеристик и обоснование применимости ИРА-115 в условиях современного рыбоперерабатывающего производства. В ходе работы будут рассмотрены ключевые узлы и механизмы машины, изучены технологические операции, ею выполняемые, а также проанализированы инженерные аспекты, включая расчеты производительности и выбор материалов. Особое внимание будет уделено сравнению ИРА-115 с аналогичным оборудованием, что позволит выявить её конкурентные преимущества и недостатки, предлагая ценный ориентир для выбора оборудования.

Классификация и эволюция рыборазделочных машин

В мире рыбопереработки, где каждая минута и каждый грамм сырья на счету, машины для разделки рыбы являются не просто механизмами, а важнейшими элементами, определяющими эффективность всего производственного цикла. История их развития — это путь от простейших ручных операций к сложным автоматизированным комплексам. Машина ИРА-115 занимает в этой истории особое место, демонстрируя преимущества универсальных, многооперационных систем, которые позволяют значительно сократить ручной труд и повысить гигиену процесса.

Общие принципы и цели разделки рыбы

Разделка рыбы — это комплекс технологических операций, направленных на подготовку рыбы к дальнейшей переработке или непосредственному употреблению. По своей сути, это процесс удаления тех частей и органов, которые не представляют пищевой ценности или являются непригодными в пищу, например, внутренности, голова, плавники. Однако цели разделки выходят далеко за рамки простой утилизации отходов.

Основные задачи разделки рыбы включают:

• Удаление непищевых частей: Голова, плавники, внутренности, чешуя. Это снижает массу продукта, делая его более компактным для хранения и транспортировки, что в конечном итоге уменьшает логистические затраты.
• Повышение стойкости при хранении: Удаление внутренностей предотвращает автолиз (самопереваривание) и замедляет развитие микроорганизмов, что особенно важно для свежей и охлажденной рыбы, значительно увеличивая её срок годности.
• Рациональное использование сырья: Отходы разделки (головы, кости, плавники) могут быть переработаны в рыбную муку, жир, корма, что повышает общую экономическую эффективность предприятия и способствует безотходному производству.
• Увеличение площади соприкосновения с консервантами: При посоле, мариновании или копчении удаление некоторых частей позволяет консервантам лучше проникать в ткань рыбы, обеспечивая более равномерное просаливание и консервацию.
• Придание товарного вида: Разделанная рыба, лишенная неэстетичных частей, выглядит более привлекательно для потребителя и соответствует стандартам качества, что повышает её конкурентоспособность на рынке.

Виды разделки варьируются от простейшего обезглавливания до сложного филетирования, включая потрошение, удаление чешуи, хвостового плавника и брюшной полости. Выбор конкретного вида разделки определяется конечным продуктом и видом рыбы.

Типология рыборазделочных машин по принципу действия

Разнообразие видов и размеров рыбы, а также широкий спектр конечных продуктов обусловили появление различных типов рыборазделочных машин. Их можно условно разделить на две основные категории: однооперационные и многооперационные.

Однооперационные машины — это специализированное оборудование, предназначенное для выполнения одной конкретной операции. Их отличает простота конструкции, высокая надежность и относительная универсальность по отношению к виду рыбы, если она соответствует определенным размерным параметрам.

• Примеры однооперационных машин:
  • Чешуесъемные машины: Удаляют только чешую.
  • Головоотсекающие машины: Отсекают голову рыбы.
  • Плавникорезки: Удаляют только плавники.
  • Рыборазделочный полуавтомат ИРА: Предназначен для обработки рыбы определенной длины (например, 80-120 мм, 120-160 мм и 160-290 мм), но требует предварительной сортировки по длине. Это подчеркивает их специфичность, несмотря на некоторую адаптивность.
  • Машины для отрезания головы, хвостового плавника и вскрытия брюшной полости: Ориентированы на рыбу средних размеров (например, сельдь, форель, лещ) с толщиной головы до 60 мм.
  • Машина ИФА-101: Пример специализированной машины для филетирования неразделанных океанических рыб (трески, пикши, сайды, скумбрии) длиной 280-700 мм, что является одной из наиболее сложных операций.

Многооперационные рыборазделочные машины — это сложные комплексы, способные выполнять несколько последовательных операций по разделке рыбы. Они предназначены для более глубокой и полной обработки, часто под определенные виды рыб или размерные группы, и обычно интегрированы в автоматизированные производственные линии.

• Примеры многооперационных машин:
  • Машины для разделки скумбрии, ставриды, сельди и сардинеллы длиной 200-400 мм: Выполняют отрезание головы, надрезание у анального отверстия, удаление внутренностей гидропромывом без вскрытия брюшка и отрезание хвостового плавника. Этот пример показывает сложность и комплексность выполняемых задач, позволяя значительно сократить время обработки.
  • Машина «Баадер-99»: Предназначена для разделки на филе крупной трески и сайды размером 500-1200 мм после предварительного удаления головы и внутренностей. Это демонстрирует специализацию на крупногабаритных видах и глубокую переработку, обеспечивая высокую степень автоматизации.
  • Универсальные машины, такие как ИРА-115: Хотя и не являются филетировочными, они выполняют комплекс операций (удаление головы, потрошение, удаление хвоста) для широкого спектра средних рыб, что делает их незаменимыми для массового производства тушки.

Многооперационные машины, особенно линейного типа с поперечным расположением кассет и непрерывным движением операционного транспортера, являются наиболее распространенными благодаря своей способности обеспечить непрерывность и высокую производительность процесса.

Конструктивные схемы и особенности автоматизации

Эффективность рыборазделочной машины во многом определяется её конструктивной схемой и уровнем автоматизации. Современные машины стремятся к максимальной механизации и минимизации ручного труда.

Распространенные конструктивные схемы:

• Линейная схема с поперечным расположением кассет: Наиболее типична для машин, работающих со средней и крупной рыбой. Рыба укладывается в индивидуальные кассеты, которые перемещаются вдоль линии, проходя через различные операционные узлы (ножи, промывочные форсунки). Непрерывное движение конвейера обеспечивает высокую ритмичность работы, способствуя стабильности производственного процесса.
• Роторные операционные барабаны: Применяются в некоторых машинах, особенно для небольших видов рыб. Рыба фиксируется в ячейках вращающегося барабана, и операции производятся по мере его поворота.
• Автоматические загрузочные механизмы: Большинство современных машин являются автоматическими, однако их производительность часто ограничивается скоростью ручной загрузки рыбы оператором. Скорость ручной загрузки составляет до 60 рыб в минуту на одного оператора. Это является бутылочным горлышком для всей линии. Для преодоления этого ограничения активно разрабатываются и внедряются автоматические питатели и ориентирующие устройства. Для мелкой рыбы, например, экономическая целесообразность эксплуатации машин достигается только при автоматической загрузке, что позволяет достигать производительности до 1000 рыб/мин в высокопроизводительных комплексах с вакуумным удалением внутренностей.

Повышение степени автоматизации не только увеличивает производительность, но и улучшает санитарные условия труда, снижает риск травматизма и обеспечивает более стабильное качество разделки. Инженерные расчеты подтверждают, что автоматизация загрузки является ключевым фактором для масштабирования производства.

Методы удаления внутренностей

Удаление внутренностей является одной из наиболее важных и деликатных операций в разделке рыбы, поскольку от её эффективности зависит срок хранения продукта и его микробиологическая безопасность. Различают три основных способа:

1. Механический способ: Внутренности удаляются с помощью механических приспособлений — скребков, щеток, вращающихся ножей или вакуумных систем. Этот метод может быть эффективен для рыбы с прочной брюшной стенкой и достаточно крупными внутренностями.
2. Гидравлический (гидромеханический) способ: Наиболее распространенный и эффективный метод. Вода подается под давлением через срез, образовавшийся после удаления головы или вскрытия брюшной полости. Струя воды вытесняет внутренности и уносит их с собой. Этот метод обеспечивает хорошую очистку брюшной полости, включая удаление черной пленки и кровяной почки. Его преимущества — высокая степень очистки, меньшее повреждение тушки и относительная простота в реализации.
3. Пневматический способ: Внутренности удаляются с помощью потока воздуха или вакуума. Этот метод также достаточно эффективен и может быть менее травматичен для нежных видов рыб. Высокопроизводительные комплексы, способные обрабатывать до 1000 рыб/мин, часто используют именно вакуумное удаление внутренностей в сочетании с автоматической загрузкой.

Выбор метода удаления внутренностей зависит от вида рыбы, её размеров, требуемого качества разделки и общей конструкции машины. ИРА-115, как будет рассмотрено далее, использует гидравлический способ, что является оптимальным решением для её функционального назначения.

Назначение, технологические операции и применимость машины ИРА-115

Машина ИРА-115 — это яркий пример универсального оборудования, спроектированного для решения комплексных задач по первичной обработке рыбы. Её назначение выходит за рамки узкой специализации, позволяя адаптироваться к изменяющимся потребностям рыбоперерабатывающей отрасли.

Область применения и целевые виды рыб

Универсальная рыборазделочная машина типа ИРА-115 разработана для разделки рыбы средних размеров на тушку. Её отличительной особенностью является способность работать с широким спектром промысловых видов, что делает её ценным активом на любом рыбоперерабатывающем предприятии.

Целевые виды рыб:

• Скумбрия
• Ставрида
• Тресковые (например, путассу, минтай)
• Зубан
• Сельдевые
• И другие виды рыб, соответствующие заданным размерным параметрам.

Диапазон размеров обрабатываемых рыб:

• Для стандартной модели ИРА-115: от 200 до 350 мм.
• Для модификации Н2-ИРА-115: от 250 до 400 мм.

Этот диапазон позволяет эффективно обрабатывать значительную часть промыслового улова, что подчеркивает универсальность машины. Возможность обработки как свежевыловленной, так и размороженной рыбы делает ИРА-115 применимой в различных производственных условиях, от плавучих заводов до береговых комплексов, обеспечивая гибкость в работе с сырьем.

Выполняемые технологические операции

ИРА-115 — это многооперационная машина, способная за один проход выполнить несколько ключевых этапов первичной разделки, доводя рыбу до состояния «тушки». Это существенно сокращает время обработки и трудозатраты, повышая общую эффективность линии.

Последовательность технологических операций, выполняемых ИРА-115:

1. Удаление головы прямым резом: Это первая и часто самая важная операция. Прямой рез обеспечивает минимальные потери ценного мяса и подготавливает рыбу к дальнейшему потрошению.
2. Удаление внутренностей гидровымывом: После отрезания головы в образовавшееся отверстие подается струя воды под давлением, которая эффективно вымывает внутренности, включая кровяную почку и черную пленку. Этот метод обеспечивает высокую гигиеничность и чистоту брюшной полости.
3. Удаление хвостового плавника: Заключительная операция, придающая тушке законченный товарный вид и упрощающая дальнейшую обработку или упаковку.

Понятие «разделка на тушку»:

Это стандартная форма первичной обработки рыбы, подразумевающая получение готового к дальнейшей кулинарной обработке или консервации продукта. В контексте ИРА-115, разделка на тушку включает:

• Удаление головы.
• Удаление хвостового плавника.
• Срезание нижней тонкой части брюшка (при необходимости, для формирования более аккуратной тушки).
• Полное удаление всех внутренностей.
• Тщательная зачистка брюшной полости от остатков почки, крови и черной пленки.

Такой уровень обработки делает тушку пригодной для широкого спектра дальнейших производств: от производства консервов и пресервов до заморозки и соления. Сравнительный анализ показывает, что ИРА-115 обеспечивает оптимальный баланс между функционалом и экономической целесообразностью.

Контекст применения в производственных линиях

Благодаря своей функциональности, ИРА-115 легко интегрируется в различные рыбоперерабатывающие линии, выступая в качестве центрального звена первичной обработки.

Примеры применения в производственных линиях:

• Линии производства мороженой рыбы: Разделанная на тушку рыба отправляется на дальнейшую заморозку, глазировку и упаковку.
• Производство консервов и пресервов: Чистая тушка является идеальной заготовкой для последующей нарезки, укладки в банки и стерилизации/консервации.
• Производство соленой продукции: Тушка без головы и внутренностей легче и быстрее просаливается, обеспечивая равномерное распределение соли.
• Применение на судах и береговых предприятиях: Компактность и надежность ИРА-115 позволяют использовать её как на промысловых судах для первичной обработки улова сразу после вылова, так и на береговых заводах, куда сырье доставляется в охлажденном или замороженном виде.

Таким образом, ИРА-115 является ключевым элементом для оптимизации производственных процессов, обеспечивая высокое качество и гигиеничность первичной обработки рыбы. Но действительно ли её потенциал реализуется в полной мере без автоматической загрузки?

Детальное устройство и принцип работы универсальной рыборазделочной машины ИРА-115

Понимание принципа работы любой сложной машины начинается с изучения её конструктивных элементов и того, как они взаимодействуют для достижения поставленной цели. ИРА-115, несмотря на свою «универсальность» и кажущуюся простоту в эксплуатации, является результатом тщательного инженерного проектирования.

Общая компоновка и основные узлы

Машина ИРА-115 представляет собой компактный, но мощный агрегат, состоящий из нескольких функциональных блоков, смонтированных на прочной станине. Конструкция продумана таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность обработки и удобство обслуживания.

Основные узлы и их роль:

• Станина/Корпус: Является несущей конструкцией, на которой крепятся все остальные элементы машины. Обеспечивает устойчивость, поглощает вибрации и защищает внутренние механизмы. Для модификации Н2-ИРА-115 указывается «корпус», что подчеркивает более современный дизайн.
• Операционный транспортер с захватами (кассетами): Это сердце машины, отвечающее за перемещение рыбы через все этапы обработки. Захваты или кассеты фиксируют рыбу в определенном положении, что критически важно для точности выполнения операций.
• Приводы: Электродвигатели и редукторы, обеспечивающие движение транспортера, вращение ножей и работу насосов гидросистемы.
• Ножевые механизмы: Включают головоотрезающий нож и ножи для отрезания хвостового плавника. Они выполняют основные режущие операции.
• Узел удаления внутренностей (гидросистема): Включает насос, гидроголовку с насадками и систему трубопроводов для подачи воды под давлением.
• Узел зачистки внутренностей (механизм дозачистки): Дополнительные механические элементы, обеспечивающие полную очистку брюшной полости.
• Лотки подачи и вывода: Предназначены для удобной загрузки рыбы в машину и выгрузки готовой тушки и отходов.
• Станция натяжения транспортерной ленты: Обеспечивает оптимальное натяжение ленты для её стабильной работы.
• Приголовной конвейер: Может использоваться для транспортировки отсеченных голов в отводящий лоток.

Относительная простота конструкции ИРА-115 делает её удобной в обслуживании и ремонте, что является важным эксплуатационным преимуществом, снижающим операционные издержки.

Механизм подачи и фиксации рыбы

Первый этап работы машины — это подача и надежная фиксация рыбы. От точности и стабильности этого этапа зависит качество всех последующих операций.

• Операционный транспортер: Служит для перемещения рыбы из зоны загрузки в зону отрезания головы, затем в зону удаления внутренностей и, наконец, в зону отрезания хвостового плавника. Его непрерывное движение обеспечивает поточную обработку.
• Захваты/Кассеты: Это специальные приспособления, расположенные на транспортере, в которые укладывается рыба. Их функция — надежно фиксировать рыбу в заданном положении на протяжении всего цикла обработки. Форма и размер кассет адаптированы под диапазон размеров обрабатываемой рыбы.
• Способы укладки рыбы: Рыба укладывается в кассеты вручную оператором. Наиболее распространенные положения: брюшком вверх или на спинной плавник, брюшком вверх. Выбор положения зависит от конкретной конфигурации машины и требований к последующим операциям, например, для более эффективного доступа к брюшной полости. Скорость ручной загрузки, как уже отмечалось, является ограничивающим фактором для общей производительности.

Механизм отрезания головы

Отрезание головы — критически важная операция, требующая высокой точности для минимизации потерь мяса.

• Головоотрезающий нож: Представляет собой дисковый нож, насаженный на вал электродвигателя. Дисковая форма обеспечивает чистый и ровный рез.
• Привод ножа: Электродвигатель приводит нож во вращение с высокой скоростью, что позволяет легко и быстро отсекать голову рыбы.
• Положение ножа: Отрезание головы происходит на верхней ветви конвейера, когда рыба проходит мимо вращающегося ножа.
• Регулировка положения: Наклонная площадка электродвигателя позволяет изменять положение головоотрезающего ножа относительно линии движения рыбы. Это необходимо для точной настройки точки отрезания головы в зависимости от размера и формы обрабатываемой рыбы, что обеспечивает оптимальный выход тушки.

Система гидроудаления и зачистки внутренностей

После обезглавливания тушка рыбы попадает под действие струй воды, которые выполняют самую ответственную операцию — удаление внутренностей.

• Механизм гидровымывания: Этот метод основан на подаче воды под высоким давлением через срез, образовавшийся после удаления головы. Струя воды, проникая в брюшную полость, вытесняет внутренности и уносит их за собой.
• Гидроголовка с насадками: Специальное устройство, которое формирует струи воды с необходимыми параметрами (давление, расход) и направляет их в брюшную полость. Насадки подбираются таким образом, чтобы обеспечить эффективное удаление не только крупных внутренних органов, но и более мелких элементов, таких как черная пленка и кровяная почка.
• Регулировка силы струи: Сила струи воды из гидроголовки регулируется путем смены насадков. Это позволяет адаптировать машину к различным видам рыб с разной плотностью тканей и размерами внутренностей, избегая повреждения тушки.
• Контроль глубины захода насадков: Глубина захода насадков в брюшную полость строго контролируется и должна находиться в пределах от 3 до 10 мм. Это обеспечивает эффективное удаление внутренностей без излишнего углубления, которое может повредить мясо или вызвать перерасход воды.
• Механизм дозачистки: После основного гидровымывания, на нижней ветви конвейера, происходит окончательная зачистка брюшной полости. Это осуществляется с помощью двух зубчатых роликов (рифленых валиков). Они захватывают и вытягивают остатки внутренностей, которые могли быть вытеснены, но не унесены струёй воды, а также удаляют остатки черной пленки и кровяной почки, обеспечивая идеально чистую брюшную полость.

Механизм отрезания хвостового плавника

Финальная операция разделки на тушку — удаление хвостового плавника.

• Барабан с дисковым ножом: Для срезания хвостового плавника используется аналогичный дисковый нож, установленный в специальном барабане. По мере прохождения рыбы через этот узел, хвостовой плавник аккуратно отсекается. Точность этого узла также важна для товарного вида готовой тушки.

Таким образом, ИРА-115 представляет собой тщательно спроектированную систему, где каждый узел выполняет свою специфическую функцию в общей цепочке обработки, обеспечивая высокую степень автоматизации и качество конечного продукта.

Технические характеристики и инженерные расчеты ИРА-115

Понимание технических характеристик машины ИРА-115 позволяет оценить её производственный потенциал, а знание основ инженерных расчетов — анализировать её эффективность и прочность. Для инженера-проектировщика эти данные являются фундаментом для модернизации или разработки нового оборудования.

Эксплуатационные параметры и их вариации

Ключевые эксплуатационные параметры определяют производительность, энергопотребление и габаритные требования к машине, что критически важно при её интеграции в производственные линии.

Параметр	ИРА-115	Н2-ИРА-115	Примечание
Производительность	До 120 рыб/мин	110 рыб/мин	Теоретическая: 125 рыб/мин, техническая: 110 рыб/мин.
Установленная мощность	10,0 кВт	9,87 кВт	Без электронасоса: ≤ 1,87 кВт; с электронасосом: ≤ 5,87 кВт.
Габаритные размеры	2890 x 1200 x 420 мм	3055 x 1175 x 1500 мм	Длина x Ширина x Высота.
Масса	1000 кг	1450 кг
Диапазон размеров рыбы	200-350 мм	250-400 мм

Вариации в характеристиках между ИРА-115 и Н2-ИРА-115 отражают эволюцию модели, направленную на оптимизацию параметров, возможно, за счет увеличения размеров и массы для улучшения стабильности или интеграции новых функций. Например, увеличение диапазона размеров обрабатываемой рыбы в Н2-ИРА-115 свидетельствует о расширении её применимости.

Методология расчета производительности

Производительность рыборазделочной машины — это один из важнейших показателей её экономической эффективности. Однако она не всегда определяется только скоростью работы механических узлов.

Факторы, ограничивающие производительность:

• Скорость ручной загрузки рыбы оператором: Большинство рыборазделочных машин, даже автоматические в своих операциях, до сих пор зависят от ручной загрузки рыбы в кассеты или захваты. Скорость ручной загрузки одного оператора составляет до 60 рыб в минуту. Это является «узким местом», которое ограничивает общую производительность всей линии.
• Непрерывность подачи сырья: Нерегулярная или недостаточная подача рыбы может снижать фактическую производительность ниже теоретической.

Потенциал автоматических питателей:

Для преодоления ограничения, связанного с ручной загрузкой, активно разрабатываются и внедряются автоматические питатели и ориентирующие устройства. Эти системы способны поштучно укладывать рыбу в кассеты, что существенно повышает производительность.

• Для мелкой рыбы: Применение автоматической загрузки экономически оправдано, поскольку ручной труд становится слишком дорогим и неэффективным.
• Высокопроизводительные комплексы: С использованием автоматической загрузки и передовых методов, таких как вакуумное удаление внутренностей, производительность может достигать до 1000 рыб в минуту. Это демонстрирует огромный потенциал автоматизации для масштабных производств.

Формула расчета фактической производительности (Π_ф) может быть представлена как:

Πф = Πт × Kисп × Kзагр

Где:

• Π_т — теоретическая производительность машины (например, 125 рыб/мин для ИРА-115).
• K_исп — коэффициент использования времени (учитывает простои на обслуживание, ремонт, переналадку).
• K_загр — коэффициент загрузки (учитывает эффективность подачи рыбы, в том числе ручную или автоматическую).

На практике, K_загр часто является функцией от скорости работы оператора или автоматического питателя. Например, если оператор подает 60 рыб/мин, а теоретическая производительность машины 125 рыб/мин, то K_загр будет значительно ниже 1, что объясняет разницу между теоретической и технической производительностью.

Инженерные расчеты основных узлов

Для анализа и проектирования рыборазделочной машины ИРА-115 необходим ряд инженерных расчетов, обеспечивающих её надежность, эффективность и безопасность.

1. Расчет мощности привода операционного конвейера:
   Мощность, необходимая для перемещения конвейера с рыбой, определяется исходя из массы движущихся частей, массы рыбы, коэффициента трения и скорости движения.

Формула для определения мощности (P) привода конвейера:

P = (Fтр + Fин) × v / η

Где:

• F_тр — сила трения в элементах конвейера и кассетах.
• F_ин — сила инерции, связанная с ускорением массы конвейера и рыбы.
• v — скорость движения конвейера.
• η — КПД привода (редуктора, передач).

Fтр = (mконв + mрыбы) × g × f

Где:

• m_конв — масса движущихся частей конвейера.
• m_рыбы — масса рыбы на конвейере.
• g — ускорение свободного падения (9.81 м/с²).
• f — коэффициент трения.

2. Расчет мощности привода головоотрезающего ножа:
   Мощность, необходимая для отрезания головы, зависит от прочности костей рыбы, диаметра ножа, скорости вращения и эффективности резания.

Pнож = (Mрез × ω) / η

Где:

• M_рез — момент сопротивления резанию (зависит от вида рыбы и толщины костей).
• ω — угловая скорость вращения ножа.
• η — КПД привода.

M_рез может быть определен эмпирически или с использованием формул сопротивления материалов для различных типов резания.

3. Расчет гидравлической системы удаления внутренностей:
   Для эффективного гидровымывания необходимо определить требуемое давление и расход воды.

Q = Nрыб × Vводы

Где:

• Q — общий расход воды (м³/ч или л/мин).
• N_рыб — производительность машины (рыб/мин).
• V_воды — объем воды, необходимый на одну рыбу для эффективного удаления внутренностей.

Давление (P) в системе определяется потерями на трение в трубопроводах, гидроголовке и необходимой скоростью струи для вымывания внутренностей.

P = ρ × vструи2 / 2 + Pпотери

Где:

• ρ — плотность воды.
• v_струи — скорость струи воды.
• P_потери — потери давления в трубопроводах и арматуре.

Эти расчеты позволяют подобрать насосное оборудование необходимой мощности и производительности.

4. Расчет прочности основных узлов:
   Все несущие элементы (станина, валы, оси, корпуса подшипников) должны быть рассчитаны на прочность, жесткость и усталостную долговечность с учетом статических и динамических нагрузок.
   • Расчет валов и осей: Проводится на изгиб, кручение и срез, с проверкой на допустимые напряжения и деформации.
   • Расчет подшипников: Выбор типа и размера подшипников осуществляется исходя из воспринимаемых нагрузок (радиальных и осевых) и требуемого ресурса работы.
   • Расчет элементов крепления ножей: Крепление дисковых ножей должно обеспечивать их надежную фиксацию и передачу крутящего момента без проскальзывания. Производится расчет болтовых или шпоночных соединений на срез и смятие.

Примеры формул для расчета напряжений:

Напряжение изгиба: σизг = Mизг / W
Напряжение кручения: τкруч = Mкруч / Wp

Где:

• M_изг — изгибающий момент.
• M_круч — крутящий момент.
• W — момент сопротивления изгибу.
• W_p — полярный момент сопротивления.

Эти расчеты критически важны для обеспечения безопасности эксплуатации, долговечности машины и оптимизации расхода материалов.

Материалы конструкции и инновационные технические решения ИРА-115

Выбор материалов для рыборазделочного оборудования, работающего в агрессивной влажной среде и контактирующего с пищевыми продуктами, является одним из наиболее важных аспектов проектирования. От этого зависит не только долговечность машины, но и гигиеническая безопасность конечного продукта. ИРА-115, как и её модификации, воплощает в себе требования к материалам, принятые в пищевой промышленности.

Требования к материалам в пищевой промышленности

Строгие нормативы, регулирующие материалы, контактирующие с пищей, направлены на предотвращение загрязнения продукта вредными веществами и обеспечение его безопасности для потребителя.

Основные требования к материалам:

1. Разрешение Министерства здравоохранения: Все материалы, контактирующие с продуктом (так называемая «продуктовая зона»), должны быть официально разрешены к применению соответствующими санитарными органами.
2. Устойчивость к коррозии: Рыбоперерабатывающее оборудование постоянно подвергается воздействию воды, рыбных соков, солей, кислот и щелочей. Материалы должны быть инертны к этим средам. Наиболее распространенными являются различные марки нержавеющей стали.
3. Стойкость к моющим и дезинфицирующим растворам: Регулярная санитарная обработка с использованием щелочных и хлорсодержащих растворов требует, чтобы материалы не разрушались и не вступали в реакцию с этими химикатами.
4. Отсутствие вредного воздействия на продукт: Материалы не должны выделять токсичные вещества, изменять органолептические свойства продукта (цвет, запах, вкус) или способствовать его порче.
5. Легкость очистки и дезинфекции: Поверхности должны быть гладкими, без пор и трещин, чтобы исключить скопление микроорганизмов и облегчить санитарную обработку.

Запрещенные материалы в продуктовой зоне:
Категорически запрещается использовать материалы, которые могут мигрировать в продукт или способствовать его загрязнению:

• Свинец, цинк, медь: Эти металлы и их сплавы могут образовывать токсичные соединения.
• Кадмий, никель, хром: Покрытия из этих металлов также могут быть потенциально опасными.
• Эмали, пенопласты: Могут крошиться, разрушаться, быть пористыми и трудно поддаваться очистке.

Выбор материалов для ножей и уплотнительных устройств

Детали, выполняющие наиболее ответственные функции, такие как резание и герметизация, требуют особого подхода к выбору материалов.

Материалы для дисковых ножей:
Ножи являются ключевыми элементами, определяющими качество реза и долговечность машины. Они должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и при этом быть устойчивыми к коррозии.

• Высокопрочные стали: Для дисковых ножей используются специальные марки стали, способные долго работать без заточки.
• Марки стали (импортные аналоги):
  • DIN 1.3343 (HSS-DMo5): Быстрорежущая сталь с высокой твердостью и износостойкостью.
  • DIN 1.3243 (HSS-Co5): Быстрорежущая сталь с добавлением кобальта, повышающая красностойкость и твердость.
  • DIN 1.2379 (K 110): Высокохромистая инструментальная сталь, отличающаяся высокой износостойкостью.
  • DIN 1.4034 (X40Cr13): Нержавеющая мартенситная сталь, обладающая хорошей коррозионной стойкостью и способностью к закалке на высокую твердость.
  • DIN 1.4112 (X90CrVMo18): Высокоуглеродистая нержавеющая сталь с добавлением молибдена и ванадия, обеспечивающая превосходную твердость и износостойкость, а также коррозионную стойкость.
• Отечественные марки стали:
  • 6ХС, 9ХС, 9ХФ, ХВГ: Инструментальные легированные стали, применяемые для режущего инструмента.
  • ШХ15: Высокоуглеродистая хромистая сталь, традиционно используемая для подшипников, но также подходящая для некоторых видов ножей.
• Твердость ножей: Может варьироваться от 54-58 HRC для общего применения до 56-64 HRC для специализированных задач. Высокая твердость в сочетании с коррозионной стойкостью (для нержавеющих марок) позволяет значительно увеличить срок службы ножа между заточками.

Уплотнительные устройства валов:
Уплотнения играют критическую роль в предотвращении загрязнения как продукта, так и механизмов машины.

• Требования: Уплотнительные устройства валов, отделяющие продуктовую зону от зоны привода, должны полностью исключать попадание:
  • Мясного сока, фарша, моющих средств из продуктовой зоны в механизм привода.
  • Смазочных материалов из привода в продукт.
• Материалы: Для уплотнений используются материалы, стойкие к агрессивным средам, эластичные, нетоксичные и разрешенные для контакта с пищевыми продуктами (например, пищевая резина, специальные полимеры, PTFE).
• Пищевые масла: В продуктовой зоне, где возможно случайное соприкосновение со смазочными материалами, допускается применение только пищевых масел, сертифицированных для использования в пищевой промышленности.

Инновационные особенности и конструктивные преимущества ИРА-115

ИРА-115, разработанная в середине 80-х годов прошлого века, включала в себя ряд прогрессивных для своего времени решений, которые обеспечили ей долгую жизнь и послужили основой для дальнейших разработок.

Ключевые преимущества и инновационные особенности:

1. Универсальность для широкого спектра рыб: Способность обрабатывать различные виды рыб средних размеров (скумбрию, ставриду, тресковых и др.) на одну и ту же тушку является значительным преимуществом по сравнению с узкоспециализированными машинами. Это повышает гибкость производства.
2. Эффективность гидровымыва: Механизм гидроудаления внутренностей с регулируемыми гидроголовками и насадками, а также последующая механическая дозачистка зубчатыми роликами, обеспечивает высокую чистоту брюшной полости. Это критически важно для качества и безопасности продукта.
3. Простота конструкции и обслуживания: Несмотря на многооперационность, ИРА-115 отличается относительной простотой конструкции. Это облегчает её эксплуатацию, обслуживание, ремонт и снижает требования к квалификации персонала.
4. Оптимизированное отрезание головы: Применение дискового ножа и возможность регулировки его положения с помощью наклонной площадки электродвигателя позволяет минимизировать потери мяса при отрезании головы.
5. База для дальнейших разработок: Машины ИРА-110 и ИРА-115 были выбраны ОАО НПО «Рыбтехцентр» в качестве основы при разработке универсальных рыборазделочных машин для пресноводных видов рыб. Это свидетельствует о признании их инженерной проработанности и успешной эксплуатации.
6. Модификация Н2-ИРА-502: Является последней модификацией универсальных рыборазделочных машин и аналогом Н2-ИРА-115. Её отличия заключаются в большей степени унификации узлов и некоторых конструктивных решениях, направленных на повышение технологичности, надежности и, возможно, расширение функционала. Унификация узлов упрощает производство, снижает затраты на запасные части и обслуживание.

Эти особенности делают ИРА-115 важным этапом в развитии рыборазделочного оборудования, демонстрируя баланс между универсальностью, эффективностью и технологичностью.

Сравнительный анализ ИРА-115 с аналогичным оборудованием

Для полной оценки значимости и эффективности универсальной рыборазделочной машины ИРА-115 необходимо провести её сравнительный анализ с другими типами и моделями рыборазделочного оборудования. Это позволит выявить её уникальное позиционирование, конкурентные преимущества и потенциальные недостатки.

Сравнение с однооперационными машинами

Сравнение ИРА-115 с однооперационными машинами наглядно демонстрирует преимущества многофункционального подхода.

Характеристика	Однооперационные машины (например, полуавтомат ИРА для лососевых)	Универсальная ИРА-115
Количество операций	Одна (например, только обезглавливание, только чешуесъем)	Несколько (обезглавливание, потрошение гидровымывом, удаление хвостового плавника)
Сложность конструкции	Проще	Сложнее, но интегрированнее
Производительность	Высокая для одной операции, но требует нескольких машин в линии	Высокая для комплексной обработки, сокращает количество оборудования и операторов на линии
Требования к сортировке рыбы	Часто требуют очень точной сортировки по длине	Менее требовательна, охватывает достаточно широкий диапазон размеров (200-350 мм)
Занимаемая площадь	Несколько машин занимают больше места	Одна машина выполняет комплекс операций, экономит производственные площади
Интеграция в линию	Требует выстраивания сложной линии из нескольких машин	Является центральным звеном первичной обработки
Гибкость производства	Низкая, при изменении требований к разделке нужно менять машины	Высокая, позволяет получить готовую тушку для различных дальнейших продуктов

Преимущества ИРА-115:

• Экономия пространства и ресурсов: Одна ИРА-115 заменяет несколько однооперационных машин, что сокращает необходимые площади и количество обслуживающего персонала.
• Снижение логистических издержек: Меньше перегрузок рыбы между машинами, что снижает повреждения и повышает общую эффективность.
• Комплексная обработка: ИРА-115 обеспечивает полную первичную разделку рыбы до состояния тушки за один проход, что существенно упрощает дальнейшие технологические процессы.

Сравнение с другими многооперационными машинами

Сравнение ИРА-115 с другими многооперационными машинами помогает определить её нишу и ключевые отличия в контексте различных производственных задач.

Характеристика	ИФА-101 (филетирование)	«Баадер-99» (филетирование крупной трески)	Н2-ИРА-502 (аналог/развитие ИРА-115)	ИРА-115
Основная операция	Филетирование неразделанной рыбы (треска, пикша, скумбрия)	Филетирование крупной трески и сайды (500-1200 мм)	Разделка на тушку, унифицированные узлы	Разделка на тушку (обезглавливание, потрошение, хвост)
Диапазон размеров рыбы	280-700 мм	500-1200 мм	250-400 мм (для Н2-ИРА-115)	200-350 мм
Сложность операции	Высокая (филетирование)	Очень высокая (для крупной рыбы, после предварительной обработки)	Средняя (комплексная разделка)	Средняя (комплексная разделка)
Целевой продукт	Филе	Филе	Тушка, колодка	Тушка, колодка
Производительность	Специализированная, высокая	Высокая	110 рыб/мин	До 120 рыб/мин
Инновации/особенности	Сложные ножевые блоки, точное позиционирование для филетирования	Высокая автоматизация, адаптация к геометрии крупной рыбы	Большая унификация узлов, усовершенствованные решения	Эффективный гидровымыв, простота конструкции и обслуживания, универсальность
Ниша	Производство филе из океанической рыбы	Производство филе из очень крупной рыбы	Современная универсальная разделка	Универсальная разделка средних рыб на тушку для массового производства

Конкурентные преимущества ИРА-115:

• Оптимальный баланс «цена-качество-функционал»: ИРА-115 обеспечивает эффективную и качественную разделку на тушку для широкого диапазона средних рыб, что является одной из самых востребованных форм первичной обработки. В то время как машины для филетирования (ИФА-101, Баадер-99) значительно сложнее и дороже, ИРА-115 предлагает более доступное и универсальное решение для получения тушки.
• Надежность и простота в обслуживании: По сравнению с более сложными филетировочными машинами, ИРА-115 отличается относительной простотой конструкции, что снижает эксплуатационные расходы и требования к квалификации персонала.
• Гидровымыв: Применение гидровымыва с регулируемыми параметрами обеспечивает высокую степень очистки брюшной полости, что критически важно для качества и срока хранения тушки.
• Универсальность по видам рыб: Способность работать со скумбрией, ставридой, тресковыми, сельдью и другими видами делает её востребованной на различных предприятиях.

Недостатки или ограничения ИРА-115:

• Не выполняет филетирование: ИРА-115 не предназначена для производства филе, что является ограничением для предприятий, специализирующихся на глубокой переработке. Для этого требуются более сложные и дорогие машины.
• Зависимость от ручной загрузки: Хотя машина автоматизирована, её производительность, как и у многих аналогов, все еще ограничена скоростью ручной загрузки, что снижает общий потенциал. Модификации, такие как Н2-ИРА-502, вероятно, стремятся устранить этот недостаток за счет большей унификации и автоматизации.

Таким образом, ИРА-115 занимает важную нишу в рыбоперерабатывающей отрасли как универсальная, надежная и экономически эффективная машина для получения тушки из различных видов средних размеров рыб. Её конструктивные решения послужили основой для дальнейших разработок, таких как Н2-ИРА-502, демонстрируя её инженерную ценность и перспективность.

Выводы

Проведенное исследование универсальной рыборазделочной машины ИРА-115 позволило всесторонне изучить её конструкцию, принципы работы, технические характеристики и применимость в рыбоперерабатывающей отрасли. В ходе работы были достигнуты поставленные цели и решены задачи по детальному анализу этого оборудования.

Было установлено, что ИРА-115 представляет собой многооперационную машину, способную эффективно выполнять комплекс операций по разделке рыбы средних размеров (200-350 мм, для Н2-ИРА-115 до 400 мм) на тушку. Её функционал включает точное удаление головы прямым резом, высокоэффективное гидроудаление внутренностей с последующей механической дозачисткой, а также отрезание хвостового плавника. Применение гидравлического способа удаления внутренностей с возможностью регулировки параметров струи воды является ключевым конструктивным преимуществом, обеспечивающим высокое качество очистки брюшной полости и гигиеническую безопасность продукта.

Анализ технических характеристик показал, что ИРА-115 обладает значительной производительностью (до 120 рыб/мин), но её фактическая эффективность в условиях производства часто ограничивается скоростью ручной загрузки рыбы. Однако потенциал использования автоматических питателей открывает пути для существенного повышения производительности, особенно для мелкой рыбы, где такой подход экономически оправдан. Инженерные расчеты, касающиеся мощности приводов, гидравлической системы и прочности основных узлов, являются фундаментальными для обеспечения надежности и долговечности машины.

Выбор материалов для ИРА-115 строго соответствует санитарно-гигиеническим требованиям пищевой промышленности, исключая использование вредных веществ и обеспечивая коррозионную стойкость. Использование высокопрочных нержавеющих сталей для дисковых ножей (например, DIN 1.4034, 1.4112) с определенной твердостью обеспечивает их долговечность и минимизирует необходимость частой заточки.

Сравнительный анализ показал, что ИРА-115 занимает уникальную нишу между простыми однооперационными машинами и сложными, дорогостоящими филетировочными комплексами. Её универсальность, надежность, относительная простота в обслуживании и эффективность в получении качественной тушки делают её ценным активом для широкого круга предприятий, производящих консервы, пресервы, мороженую или соленую рыбу. Модификация Н2-ИРА-502, являющаяся дальнейшим развитием ИРА-115, демонстрирует стремление к унификации узлов и совершенствованию конструктивных решений.

Таким образом, универсальная рыборазделочная машина ИРА-115, несмотря на годы эксплуатации, остается актуальным и значимым элементом в технологических линиях рыбоперерабатывающей отрасли. Её дальнейшее совершенствование в направлении полной автоматизации загрузки и интеграции с системами контроля качества позволит еще больше повысить её конкурентоспособность и эффективность в условиях современного производства, делая её незаменимым инструментом для роста.

Список использованной литературы

1. Машина рыборазделочная ИРА-115. Технические условия. ТУ126-28.
2. Чепрасов, Н.Н. Оборудование предприятий и судов рыбной промышленности и его эксплуатация. Москва: Пищевая промышленность, 1980. 320 с.
3. Смирнов, П.Д. Машины для гидравлической разделки рыбы. Москва: Пищевая промышленность, 1977. 210 с.
4. Поспелов, Ю.В. Механизированные разделочные линии рыбообрабатывающих производств. Москва: Агропромиздат, 1987. 188 с.
5. Машины и устройства для разделки. URL: https://books.ifmo.ru/file/pdf/2026/2026.pdf (дата обращения: 27.10.2025).
6. Бредихин, В.А., Ким, И.Н., Ткаченко, В.В. Технологическое оборудование рыбоперерабатывающих производств. Учебник для СПО. Москва: Лабиринт, [б.г.]. URL: https://www.labirint.ru/books/885601/ (дата обращения: 27.10.2025).
7. Технологическое оборудование рыбоперерабатывающих производств. URL: https://morkniga.ru/p822392.html (дата обращения: 27.10.2025).
8. Машина рыборазделочная универсальная типа ИРА-115. URL: https://studbooks.net/83021/tehnika/mashina_ryborazdelochnaya_universalnaya_tipa_ira-115 (дата обращения: 27.10.2025).
9. Машина рыборазделочная универсальная типа ИРА-115. URL: https://bibliofond.ru/view.aspx?id=636916 (дата обращения: 27.10.2025).
10. Машина рыборазделочная ИРА-115 в линии производства мороженой рыбы. URL: https://mydocx.ru/11×6954 (дата обращения: 27.10.2025).
11. Проектная часть — Машина рыборазделочная универсальная типа ИРА-115. URL: https://studbooks.net/1435730/tehnika/proektnaya_chast_mashina_ryborazdelochnaya_universalnaya_tipa_ira-115 (дата обращения: 27.10.2025).
12. Машина рыборазделочная Н2-ИРА-115, Машины с вакуумным способом удаления внутренностей. URL: https://studme.org/297374/tehnika/mashiny_vakuumnyy_sposob_udaleniya_vnutrennostey (дата обращения: 27.10.2025).
13. Машины для разделки рыбы. URL: https://textarchive.ru/c-1215161-pall.html (дата обращения: 27.10.2025).
14. Особенности эксплуатации многооперационного разделочного оборудования. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-ekspluatatsii-mnogooperatsionnogo-razdelochnogo-oborudovaniya/viewer (дата обращения: 27.10.2025).
15. Глава 11. Машины для измельчения мяса и рыбы. URL: https://studfile.net/preview/4405527/page:14/ (дата обращения: 27.10.2025).
16. Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы. URL: https://dokumen.pub/sovershenstvovanie-tehnologicheskogo-oborudovaniya-dlya-pervichnoy-obrabotki-ryby.html (дата обращения: 27.10.2025).
17. Рыборазделочные машины. URL: https://npo-alternativa.ru/ryborazdelochnyie-mashiny/ (дата обращения: 27.10.2025).
18. Машины для разделки рыбы на филе. URL: https://npo-alternativa.ru/mashiny-dlya-razdelki-rybyi-na-file/ (дата обращения: 27.10.2025).
19. Особенности машины для разделки рыбы РМ-350. URL: https://agrocontinent.ru/articles/osobennosti-mashiny-dlya-razdelki-ryby-rm-350/ (дата обращения: 27.10.2025).