Способ доставки охлажденной рыбы из районов промысла на рыбоперерабатывающие предприятия
Владельцы патента RU 2580139:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет" (RU)
Способ предусматривает извлечение и загрузку живой рыбы из орудий лова с помощью рыбонасосов в рефрижераторные контейнеры, охлаждение до температуры -1°C и транспортировку на береговое рыбоперерабатывающее предприятие. Рефрижераторный контейнер выполнен эластичным с теплоизоляционным покрытием и герметично закрывающейся горловиной для загрузки и выгрузки рыбы. В приямке в нижней части контейнера расположен циркуляционный насос для перемешивания рыбы с льдосодержащей суспензией, которой предварительно заполняют контейнер. Одновременно с началом поступления рыбы в контейнер включают циркуляционный насос. После заполнения контейнера горловину герметизируют и транспортируют его на плаву посредством буксира. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования промыслового времени судна, поскольку доставку охлажденной рыбы осуществляет буксир, а добывающее судно продолжает промысел. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.
Изобретение относится к технологии транспортировки и хранения охлажденной рыбы пелагических пород: сельдь тихоокеанская (clupea harengus), сардина иваси (sardinops sagax melanosticta), сайра (cololabis saira) при криоскопической температуре.
На увеличение сроков сохранения выловленной рыбы, такой как сельдь тихоокеанская (clupea harengus), сардина иваси (sardinops sagax melanosticta), сайра (cololabis saira) в основном оказывает влияние температурный режим охлаждающей среды, предназначенной для сохранения ее качества в процессе ее хранения, как в стационарных условиях, так и во время ее транспортировании. Важным условием также является и темп снижения температуры тела рыбы до криоскопической (криоскопическая температура - температура начала кристаллизации тканевых соков, которая для большинства морских объектов промысла равна -1°С), а также не менее важен временнÓй период транспортирования охлажденной рыбы на удаленные от мест промысла перерабатывающие предприятия.
Известен способ транспортировки рыбы из районов промысла на перерабатывающие предприятия в замороженном виде. Способ предполагает добычу рыбы добывающими судами, оснащенными холодильным оборудованием, которое позволяет замораживать ее и передавать в замороженном виде на транспортные суда-рефрижераторы для дальнейшей транспортировки на береговые рыбоперерабатывающие предприятия. [Фирюлин М.И., Фирюлин A.M. Холодильное хозяйство рыбной отрасли Камчатки. Вопросы истории рыбной промышленности Камчатки. Выпуск 1, 1999; Каменцев В.М. и др. Этапы развития промыслового флота России. Вестник Калининградского морского рыбного порта // По заказу комитета РФ по рыболовству. 2008. © http://kmrp.ru; В.А. Беляев, В.Б. Ерухимович. "Хабаровский край в структуре рыбохозяйственного комплекса Дальнего Востока". Известия ТИНРО, 2005].
Недостаток этого способа связан с существенной потерей пищевой ценности рыбы при замораживании [Лапшин В.Д. О замораживании и охлаждении биологической ткани. Труды Дальрыбвтуза. 2010; Лапшин В.В., Ким И.Г., Коровина Ю.А. Способы замораживания гидробионтов. конференция «Актуальные проблемы освоения биоресурсов Мирового океана». Дальрыбвтуз. 2010], высокой трудоемкостью и расходом топлива при ее перевозке на берег.
Во время замораживания рыбы снижение температуры ее клеточных соков от криоскопической (-1°С) до -5°С приводит к вымораживанию около 80% влаги, что, в свою очередь, приводит к резкому повышению концентрации клеточных соков и приводит к денатурации белка, при этом белок в денатурированном виде быстро гидролитическому распаду [Зайцев В.П. Холодильная техника. М. 1962. 344 с]. Таким образом, замораживание само по себе, как бы оно качественно не было организовано, хотя и затормаживает скорость химических реакций и микробиологических процессов, тем не менее в значительной степени снижает пищевую ценность биологической ткани.
Кроме потери качества данный способ характерен существенными затратами на осуществление процессов замораживания, хранения рыбы в замороженном виде на судах-рефрижераторах. Например, транспортный рефрижератор при удельном расходе топлива, определенном исходя из грузовместимости судна 1500 тонн, транспортного плеча 1000 миль (с учетом длины переднего и обратного пути расстояние, пройденное судном за рейс, составляет 2000 миль), скорости судна, равного 13 узлам, мощности главного двигателя 3000 л.с., составляет 46 кг дизельного топлива при перевозке на 1 милю 1 тонны груза. Это достаточно затратно.
Известен способ транспортирования рыбы в охлажденном состоянии на береговое рыбоперерабатывающее предприятие при температуре не ниже 0°С, что достигается ее охлаждением чешуйчатым льдом, который имеет температуру плавления 0°С. Время хранения рыбы в охлажденном состоянии составляет 24 часа [ГОСТ 814-96. Рыба охлажденная], что позволяет транспортировать рыбу в пределах 500 морских миль. При этом, если рыба охлаждена до температуры 0°С в течение 1 часа после вылова, то она может храниться при этой температуре в течение 3-х суток [Предписание по качеству рыбы и рыбных товаров. Директорат рыболовства королевства Норвегии. 1999]. При этом транспортное изотермическое судно подходит непосредственно к орудию лова, в котором может находиться до нескольких тысяч тонн рыбы, и собственными грузовыми устройствами осуществляет ее погрузку в свои грузовые помещения в количестве около 1000 тонн. Одновременно с рыбой в грузовые помещения судна осуществляется подача чешуйчатого льда. Данная операция осуществляется вручную, в связи с чем, данный способ имеет высокую трудоемкость. Удельный расход топлива, определенный исходя из грузовместимости судна 1500 тонн, транспортного плеча 1000 миль (с учетом длины переднего и обратного пути расстояние, пройденное судном за рейс, составляет 2000 миль), скорости судна, равного 10 узлам, мощности главного двигателя 1000 л.с., составляет 20 кг дизельного топлива при перевозке на 1 милю 1 тонны груза. Затратно.
Наиболее близким является способ транспортировки охлажденной рыбы, согласно которому рыбу из орудий лова промыслового судна перемещают насосами в рефрижераторные танки, где ее охлаждают до криоскопической температуры (-1°С) и это же судно самостоятельно транспортирует охлажденную рыбу на удаленные от района промысла рыбоперерабатывающие предприятия [S. Arason «Advanced chilling techniques for pelagic fish - full scale results». University of Iceland, 2010].
Согласно этому способу водорыбная смесь из орудий лова траулера насосами загружается в танки через сепаратор, который удаляет воду до содержания ее в смеси 10…20%, в зависимости от породы рыбы, и распределяет рыбу по танкам в зависимости от размерного ряда. Высокий уровень механизации позволяет пелагическому траулеру грузовместимостью 500…1000 м3 обходиться экипажем численностью 10-15 человек. Один из самых крупных пелагических траулеров в мире, исландский «Fagraberg», грузовместимостью 3200 м3, имеет численность экипажа 18 человек, при этом время погрузо-разгрузочных операций определяется производительностью насосов, которая достигает 600 м3/час.
Недостаток - пелагические траулеры имеют чрезмерно высокую мощность главной энергетической установки (ГЭУ). Столь высокая мощность ГЭУ пелагического траулера обусловлена не только необходимостью обеспечивать высокую скорость хода при тралении, но и отбором мощности для энергообеспечения холодильной установки. Удельный расход топлива, определенный исходя из грузовместимости судна 1500 тонн, транспортного плеча 1000 миль (с учетом длины переднего и обратного пути расстояние, пройденное судном за рейс, составляет 2000 миль), скорости судна, равного 20 узлам, мощности главного двигателя 7500 л.с., составляет 75 кг дизельного топлива при перевозке на 1 милю 1 тонны груза.
Кроме высокого удельного расхода топлива, данный способ имеет недостаток, связанный с потерей судном промыслового времени на процесс транспортировки рыбы на береговое рыбоперерабатывающее предприятие.
Задачей изобретения является максимально возможное повышение сроков сохранения рыбы при минимально возможном снижении ее качества за счет предельно возможного сокращения времени охлаждения рыбы до криоскопической температуры, при одновременном снижении затрат.
Для решения поставленной задачи предлагается: способ доставки охлажденной рыбы из районов промысла на рыбоперерабатывающие предприятия, включающий извлечение с помощью рыбонасосов живой рыбы из орудий лова и загрузку в рефрижераторные контейнеры, охлаждение до температуры -1°С и транспортирование на береговое рыбоперерабатывающее предприятие, согласно которому живую рыбу загружают в размещенный вне судна рефрижераторный эластичный контейнер с герметично закрывающейся горловиной для приема-выгрузки рыбы и теплоизоляционным покрытием, оборудованный циркуляционным насосом, расположенным в приямке контейнера в нижней его части, для перемешивания рыбы с льдосодержащей суспензией с температурой -1°С, приготовленной по соотношению «лед:морская вода» - 50:50, которой предварительно заполняют контейнер, при этом с началом поступления рыбы в контейнер включают циркуляционный насос, после заполнения контейнера горловину герметизируют и транспортируют на плаву посредством буксира. Рефрижераторный контейнер выполнен из прочной эластичной полимерной ткани с теплоизолирующим покрытием из пенополиуретана.
Для наглядности:
на Фиг. 1 представлено изображение орудия лова с уловом под бортом у добывающего судна;
на Фиг. 2 представлено схематическое изображение шарнирно-сочлененной системы удержания горловины рефрижераторного эластичного контейнера (РЭК) в рабочем положении относительно борта судна;
на Фиг. 3 представлено схематическое изображение системы поддержания равномерного температурного поля в рефрижераторном эластичном контейнере (РЭК);
на Фиг. 4 представлено схематическое изображение процессов получения и использования льдосодержащей суспензии (ЛС) в координатах t-ξ.
Удельная трудоемкость транспортировки груза в рефрижераторном эластичном контейнере (РЭК), определенная исходя из его грузовместимости 1500 тонн, транспортного плеча 1000 миль (с учетом длины переднего и обратного пути расстояние, пройденное буксиром за рейс, составляет 2000 миль), численности экипажа буксира 5 человек и скорости буксира, равного 7 узлам, составляет 1 чел*час/т:
УТ=(2000/7)*5/1500=1 чел*час/т.
Удельный расход топлива, определенный исходя из грузовместимости судна 1500 тонн, транспортного плеча 1000 миль (с учетом длины переднего и обратного пути расстояние, пройденное судном за рейс, составляет 2000 миль), скорости буксира, равного 7 узлам, мощности главного двигателя 500 л.с., составляет 14 кг дизельного топлива при перевозке на 1 милю 1 тонны груза:
УРТ=(2000/7)*0,15*500/1500=14 кг/т*милю,
где 0,15 - удельный расход дизельного топлива, кг/л.с.*час.
Ниже, в таблице, приведены сравнительные данные относительно эффективности различных способов транспортировки рыбы из районов промысла.
Технический результат изобретения заключается в сокращении времени охлаждения рыбы до криоскопической температуры (-1°С) и, соответственно, повышении ее качества при хранении, снижении трудоемкости процесса транспортировки и повышении эффективности использования промыслового времени судна, поскольку доставку охлажденной рыбы осуществляет буксир, а добывающее судно продолжает промысел.
Способ осуществляют следующим образом.
Рыбу в живом состоянии перекачивют насосом в РЭК, предварительно наполненный льдосодержащей суспензией (ЛС), приготовленной по соотношению лед:морская вода - 50:50. При этом вместимость РЭК определяется количеством рыбы в орудии лова. Поскольку освоен лов пелагических рыб пелагическим тралом до 1000 тонн и более за один замет [http://ruspelagic.ru/promysel_pelagicheskih_v_severnoy_а http://nordicmarine.net/katalog?mode=product&product_id=l738000] и поскольку соотношение ЛС/рыба равно 1/1 http://nordicmarine.net/katalog?mode=product&product_id=1738000], то вместимость РЭК определяется величиной 2000 м3.
Рыба, имеющая исходную температуру +15°С, попадая в РЭК, контактирует с ЛС и снижает свою температуру до -1°С. Причем данный способ позволяет существенно снизить время снижения температуры рыбы до -1°С по сравнению с охлаждением ее морской водой в рефрижераторных танках на пелагических траулерах за счет мощных холодильных установок.
Размер кристаллов, из которых состоит льдосодержащая суспензия, определяет интенсивность теплоотвода от рыбы при плавлении. Данное явление хорошо изучено и подробно описано многими исследователями. Коэффициент теплоотдачи при применении ЛС достигает величин 5000 Вт/м2К и более, что превышает интенсивность отведения теплоты от рыбы при непосредственном ее контакте с кипящим фреоном и приближается к интенсивности отведения теплоты кипящим аммиаком. Столь высокая интенсивность теплоотдачи объясняется высокой скоростью плавления кристаллов, определяемой их размерами, находящимися в диапазоне от 5 до 50 мкм [Pronk P. Fluidized Bed Heat Exchangers to Prevent Fouling in Ice Slurry Systems and Industrial Crystallizers. Delft University of technology. 2006]. Причина влияния размеров кристаллов на скорость их плавления и, в конечном счете, на интенсивность теплоотвода заключена в сути чисел Био (Bi) и Фурье (Fo). Интенсивность отведения теплоты от рыбы (коэффициент теплоотдачи α) за счет холодной морской воды при любых режимах ее движения относительно поверхности теплообмена не превышает 3500 Вт/м2К, при этом температура морской воды, подаваемой в рефрижераторные танки, равна -1°С, в то время как температура льдосодержащей суспензии при льдосодержании, равном 50%, достигает величины -5°С, а интенсивность отведения теплоты от рыбы, как было сказано выше, достигает величины 5000 Вт/м2К.
Наполнение РЭК рыбой достигается, как было сказано выше, рыбонасосами, производительность которых достигает величины 500 м3/час и выше. При этом рыбодобывающее судно располагается между кошельковым орудием лова и РЭК (Фиг. 1), а горловина РЭК закрепляется у фальшборта специальной шарнирно-сочлененной системой (Фиг. 2).
В горловину, закрепленную у фальшборта в раскрытом состоянии, насосом загружается рыба в количестве 1500 тонн. Водорыбная смесь из орудий лова насосами загружается через сепаратор, который удаляет воду до содержания ее в смеси 10%. При этом сразу после начала погрузки рыбы, как было сказано выше, включается циркуляционный насос, который обеспечивает смешивание ЛС с поступающей в РЭК рыбы, а после охлаждения рыбы до температуры -1°С насос продолжает работать, однако его задача с этого момента заключается в обеспечении в РЭК равномерного температурного поля (Фиг. 3).
После погрузки горловина герметизируется посредством наложения на нее узла «марки» за счет усилия лебедки буксира, который в порту назначения может быть развязан также посредством лебедки буксира вытягиванием свободного конца троса вышеупомянутого узла.
Вначале при попадании рыбы в РЭК ее температура будет снижаться до -1°С за счет прямого контакта с ЛС. После достижения рыбой температуры -1°С понижение ее температуры практически прекратится, т.к. в ее тканях начнется энергоемкий процесс кристаллизации, который требует отведения 335 кДж/кг тепловой энергии. При этом, после достижения рыбой температуры -1°С температурный напор между рыбой и ЛС, которая имеет начальную температуру -5°С, существенно снизится, т.к. при плавлении части частиц водного льда в ЛС ее равновесная температура поднимается, как показано на Фиг. 4.
Необходимое количество ЛС, которая загружается в РЭК на береговом рыбоперерабатывающем предприятии, определяется исходя из количества рыбы, которую необходимо охладить, ее температуры и температуры окружающей среды, которая определяет величину теплопритоков в РЭК (15 кВт). Для РЭК объемом 2000 м3 (L=40, В-15, Н=3,5 м) площадь поверхности составит 1500 м2.
F=2BHL=2*(15+3,5)*40=1480 м2
Q=kFΔt=0,5*1480*20=14800 Вт (15 кВт)
,
где λ - коэффициент теплопроводности пенополиуретана, который применен в качестве теплоизоляционного материала, 0,025 Вт/мК.
Таким образом, теплопотери в теплое время года при движении РЭК от портов Приморья в район южных Курил и обратно, в течение 12-ти суток, составят 15000 МДж, что эквивалентно плавлению 50 тонн льда, который находится в ЛС в количестве 50%.
QТЕПЛОПРИТОК=Q*τ=15*12*24*3600=15550000 кДж (15000 МДж)
М=QТЕПЛОПРИТОК/r=15550000/335=46420 кг (50 тонн)
Для охлаждения 1500 тонн рыбы от температуры +15 до -1°С необходимо отвести от нее 68000 МДж тепловой энергии, что эквивалентно плавлению 200 тоннам льда, который находится в ЛС в количестве 50%.
Q=c*m*Δt=3*1500000*15=67500000 кДж
М=QТЕПЛОПРИТОК/r=67500000/335=201500 кг (200 тонн)
Суммарное количество льда, необходимое для обеспечения рейса длительностью 12 суток составляет 250 тонн, соответственно, количество ЛС составляет 500 тонн.
∑Q=50+200=250 тонн
Положительная плавучесть РЭК достигается тем, что плотность неразделанной рыбы составляет 930-1010 кг/м3 [Гинзбург А.С. и др. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. - М.: Пищ. пром-сть, 1985. - 336 с.], в то время как плотность морской воды 1020-1030 кг/м3 [http://dic.academic.ru/dic.nsf/sea/14006/%D0%9F%D0%BB%D0%BE%Dl%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8С].
Данная технология может быть реализована и с более высокими экономическими показателями.
Система РЭК - буксир может иметь среднюю эксплуатационную скорость 6 узлов и более [http://www.waterbank.com./Newsletters/nws12.html], в зависимости от погодных условий, что позволит доставлять рыбу на перерабатывающие предприятия Южного Приморья из Южно-Курильского рыбопромыслового района за 5 суток. При этом время хранения рыбы в ЛС, согласно ТУ 9261-041-00472124-08, составляет 20 суток [Технические условия ТУ 9261-041-00472124-08 «Рыба охлажденная жидким льдом». ФГУП ВНИРО, 10.11.2008 г 33].
Рыба, доставленная на перерабатывающее предприятие в течение 5 суток (с учетом времени погрузки и выгрузки), может находиться на хранении еще 15 суток, что позволит равномерно загрузить производственные мощности. Выгрузка рыбы из РЭК на перерабатывающем предприятии может быть осуществлена насосом VS 3000, производительностью 200 м3/час. Максимальная высота всасывания насосов данного типа составляет 9 метров [http.//inventivemarine.com/canavac/, http://www.thmarco.com/en/productos/Fish-umps_9/item/Capsulpumps_html], что позволяет выгружать РЭК с осадкой 3,5 метра (размерения L=40, В-15, Н=3,5 м) на высоту 18 метров.
Заявляемое техническое решении позволяет:
- сократить время охлаждения рыбы до криоскопической температуры (-1°С) и, за счет этого, сохранить ее качество /пищевую ценность/ при хранении;
- снизить трудоемкость процесса транспортировки;
- повысить эффективности использования промыслового времени судна, поскольку добывающее судно продолжает промысел, а доставку охлажденной рыбы осуществляет буксир.
1. Способ доставки охлажденной рыбы из районов промысла на рыбоперерабатывающие предприятия, включающий извлечение с помощью рыбонасосов живой рыбы из орудий лова и загрузку в рефрижераторные контейнеры, охлаждение до температуры -1°C и транспортирование на береговое рыбоперерабатывающее предприятие, отличающийся тем, что живую рыбу загружают в размещенный вне судна рефрижераторный эластичный контейнер с герметично закрывающейся горловиной для приема-выгрузки рыбы и теплоизоляционным покрытием, оборудованный циркуляционным насосом, расположенным в приямке контейнера в нижней его части, для перемешивания рыбы с льдосодержащей суспензией, которой предварительно заполняют контейнер в соотношении «лед : морская вода» - 50:50, при этом с началом поступления рыбы в контейнер включают циркуляционный насос, после заполнения контейнера горловину герметизируют и транспортируют его на плаву посредством буксира.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рефрижераторный контейнер выполнен из прочной эластичной полимерной ткани с теплоизолирующим покрытием из пенополиуретана.
