国内外渔业装备与工程技术研究进展综述

2019-08-01 14:50:11

1 渔船捕捞装备

1.1 国外主要研究进展

（1）发展大型渔船。200海里专属经济区的划分，传统渔场发生变更，更远的渔场要求加大渔船主尺度。一些海洋渔业发达国大力发展大型、乃至超大型远洋渔船。如荷兰超大型尾滑道拖网渔船，船长达140 m，鱼舱容积达11320 m3，冻结渔获物达300 t/日[19]。船长83.5米的围网/中层拖网两用型渔船，用于捕捞并加工鲱鱼，日生产能力愈200吨，加工剩余物可在船上生产成鱼粉和鱼油，船体设计兼顾了节油性能和良好的适航性能[20]。此外，在超大型金枪鱼围网渔船方面也相继出现新船型，如90米长金枪鱼围网渔船。

（2）重视捕捞中、上层鱼类渔船发展。为捕捞中上层鱼类资源，渔业发达国家大力发展围网渔船与钓渔船，如挪威建造了60多米长的围网渔船及45 m长的延绳钓渔船；冰岛建造71 m长的中层拖网渔船及41 m长的延绳钓兼拖网渔船。此外，在发展捕捞中、上层鱼类渔船的同时，积极发展中、上层渔业的加工业，如金枪鱼的冷冻、加工技术及相应的船上配套设备。

（3）新装备、新技术不断引进到渔船上应用。装备有全自动鱼类处理系统的捕捞船（船长83.5米），鱼能被准确定位；去头吸内脏机精确有效地去除鱼头和鱼尾；鱼片机配有视觉系统，产能为300尾/分钟；鱼腹切割设备和刷洗系统。整条加工生产线无需操作人员，通过高度先进的视觉系统进行监视；加工废料被送往船上的鱼粉加工设备。

（4）玻璃钢渔船应用广泛。中、小型渔船广泛应用玻璃钢材质。近年各国玻璃钢渔船得到迅速发展，如日本的玻璃钢渔船占日本渔船总量的70%以上，并拥有了不少主尺度较大的玻璃钢渔船。为防止渔船报废时的污染，目前也有一些国家开始建造铝合金渔船，这也是渔船材质的新动向。

1.2 国内发展简述

（1）我国渔船船型正在改变以往拖网渔船单一模式，为适应渔场的变化，已开始发展多种作业船型，如围、钓渔船。如我国第一艘现代化玻璃钢远洋金枪鱼延绳钓渔船，船长30 m，球鼻艏，节能舵球，采用大直径、低转速的高效率螺旋桨，提高了船舶的耐波性[23]。国内最先进的大型远洋金枪鱼围网船也已建造，该船船长约70 m，设计舱容为1200 t，干湿舱装鱼获不少于1100 t/日，冷冻鱼获能力为300 t。

（2）研发适于群众渔业的标准化节能船型。其中，35.5 m标准化钢质船型（主机功率225 kW）选用新型低油耗柴油机、轴带发电机、导管桨等；有的注重船体结构的改造，如采用球鼻艏，安装柱龙骨等；保鲜设备一般均采用冻结装置，在助渔助航仪器上也得到改善，诸如彩色雷达、彩色声纳均得到较普遍使用[19]。20 m多种作业船更适合近海作业的要求。两种标准化船型首批建造八艘，已交付使用。

（3）针对远洋渔业向深水区发展，有关研究机构研制出H8L1/R1型350 kW大功率高速深水拖网起网绞机用于西非远洋深水拖网作业；开发的深水拖网绞机能满足1000 m深水拖网的作业需要，起网速度达110 m/min。针对远洋围网高效作业的需要，近两年研制出远洋围网高效捕捞成套装备，包括落地式起网机、动力滑车、并列式双滚筒起网绞机、液压离合器泵站、液压集中操作遥控系统；在国内渔船中首次采用负载敏感调速技术，提高了系统设备操作的协调性和自动化水平。

（4）渔船玻璃钢化具有一定技术基础。从造船材料来看，我国渔船材料仍以钢质和木质为主，目前正在积极地发展玻璃钢渔船，并具有一定的技术基础。玻璃钢机动渔船已有批量出口，其中包括为非洲建造多艘30.80 m玻璃钢渔船。目前我国玻璃钢船艇的年建造能力已达万艘。山东省已成为我国玻璃钢渔船的重要生产基地。

（5）渔具材料方面，主要开展了自增强聚乙烯单丝、系列渔用自增强聚乙烯网、绳及发光功能绳索新材料的中试设备、工艺熟化、技术规范与产品标准以及应用示范的研究，优化出特殊结构的编结线、六角形网片、具有发光功能的绳索等系列规格产品，具有良好的市场推广应用前景和竞争力；最新的研究是针对离岸深水网箱研制高性能聚乙烯网衣、绳索基体材料优选等。另外，对改性渔用乙纶单丝与普通渔用乙纶单丝进行了比较研究，前者的断裂强度、结节强度均比后者有较明显提高。

（6）渔船推广使用风光互补发电技术。利用海上丰富的风力资源，组成以风能为主、以太阳能为辅的风光互补发电系统。初步试验结果表明，风能、太阳能设备在渔船上的试验取得较好的效果，受到渔民普遍的欢迎，既节约了油耗，降低生产成本，又减少对环境的污染，特别是可以大大地提高渔船出海的安全性。

1.3 国内外比较分析

纵观新世纪世界船舶技术发展及世界渔船发展趋势，对照我国渔船装备、技术现状，不难看出，两者存在相当差距。

（1）远洋捕捞渔船陈旧、设备落后，捕捞效率差。我国大型拖网、金枪鱼围网、金枪鱼延绳钓等主要远洋捕捞渔业，主要是依靠引进国外二手渔船发展起来的，普遍存在渔船船龄长、船舶性能下降、助渔仪器陈旧的问题，给渔船作业性能的正常发挥造成一定的影响，制约了捕捞技术的提高与发展。

（2）远洋捕捞基本技术和信息积累较少，生态友好型捕捞技术的研究和重视程度较弱。我国远洋渔业特别是大型拖网、金枪鱼围网、金枪鱼延绳钓渔业起步晚，其捕捞技术目前尚处于消化、吸收和自主创新过程中，对主要捕捞对象的生活习性、洄游规律和中心渔场的形成机制了解甚少，对开展生态友好捕捞技术的意识较淡薄，面对全球环境变化、渔业资源波动、作业渔场变化等状况，缺乏有针对性的应对措施。

（3）渔具新材料研究滞后。国产渔具材料不能适应世界捕捞技术日益追求节能降耗、高效捕捞的发展需求。目前大型远洋拖网和金枪鱼围网渔具材料主要依赖进口，每年需花费引进资金近千万美元。针对引进材料性能分析和渔具新材料的国产化研发，目前尚缺乏必要的项目支持。

1.4 主要热点与难点问题

（1）渔船节能产品的开发与应用。渔业节能减排已成为行业发展的热点问题。其中渔船节能减排又是渔业节能减排的重点领域和难点问题。渔船船型优化、高效渔船动力装置、主机余热利用装置、节能型渔具渔法和捕捞装备等是渔船节能减排的重点研究方向。渔船系统节能技术、节能产品的有效集成是提高我国渔船能源利用率的科学方法。

（2）渔船标准化建设。针对我国主要作业渔船船型阻力特性、耐波性和操纵性的数值分析与船型优化研究，构建渔船船型标准化设计数学模型，建立主要渔船的船、机、桨、网具参数最优匹配数值分析数学模型。针对节能型渔具的作业要求，开展捕捞装备性能优化和操控机械化、安全性研究，建立网具与捕捞装备参数匹配数学模型。

（3）渔船玻璃钢化。围绕我国中小型主流渔船作业区域、作业方式的需要，开展渔船玻璃钢结构设计与系统技术研究，建立玻璃钢中小型标准化渔船船型优化设计模型；完善渔船用玻璃钢材料特性、模具、制造成型工艺的技术研究；完善中小型玻璃钢渔船设计建造规范。

（4）远洋渔船装备国产化。研究开发大型金枪鱼围网与延伸钓远洋作业捕捞系统设备、大型拖网、围网与舷提网起网设备。开展现代通讯与水声技术的集成应用研究和助渔仪器产品开发，研究以选择性捕捞、精准捕捞、节能性与安全性作业为主导方向的助渔仪器、捕捞装备与数字信息系统的关键技术研究。

1.5 科技前沿

（1）渔船油电混合动力技术。我国以拖网渔船船型为主，采用油电混合技术可以发挥比较大的节能潜力。针对适应渔船变工况特性的混合动力驱动方式、混合动力转换与联合输出控制、电力蓄能与充放电、设备经济性等方面是渔船油电混合动力关键技术和重要科学问题。

（2）大型拖网、围网起网设备。针对大型变水层拖网、围网渔船高效捕捞作业，需要配置高效的起放网、理网和渔获物起捕的成套自动化装备。电液一体化控制技术关系到捕捞系统设备操作与运行的协调性问题，起放网设备自动化功能与渔具渔法的参数优化匹配是实现大型拖网、围网高效捕捞的共性关键技术。

（3）大型延绳钓作业设备。针对作业方式的功能装备及其自动化是技术关键，需要研制配置起钓干绳、支线的起钓设备，输送干绳和存储干绳的辅助设备，自动装饵和抛绳的放绳设备，以及操作协调这些设备自动运行的控制系统。

（4）金枪鱼围网技术。开展系统性研究，包括研究适合作业的渔具渔法；具有快速性、操纵性好的船型，优化船、机、桨的匹配；研究开发针对金枪鱼探测的海鸟雷达、GPS功能的无线电示位标以及利用水声技术的大功率远距离探鱼仪；研究开发高速多滚筒底纲绞机、动力滑车起网理网机、渔获物起捕设备、冷冻保鲜存储技术，以及捕捞成套设备的自动控制系统。

（5）海洋渔业精准捕捞技术。利用现代网具新材料、新工艺和信息技术，结合鱼类行为学开展选择性渔具渔法的关键技术研究；利用现代水声技术、电子信息技术、卫星遥感与信号处理技术开发智能鱼群识别等相关助渔仪器；开展捕捞装备自动控制与选择性渔具和助渔仪器系统集成研究，建立精准捕捞监控参数的自动控制模型。

1.6 发展趋势

（1）渔船节能技术应用将倍受重视。通过渔船船型优化、动力装置、余热利用制冷保鲜以及节能型渔具渔法等节能技术研究与产品开发应用，全面降低我国渔船能耗，提高渔船效率和经济性，同时提高我国渔船装备的技术水平，实现海洋渔业产业技术升级。

（2）渔船设计建造向标准化发展。开展渔船标准化技术研究，包括设计模型、船型、材料、建造工艺、装备技术和质量管理的标准化。根据近海、大洋与过洋性渔业的特点，设计建造满足作业需要的以“安全、节能、经济、环保”为目标的标准化渔船。

（3）远洋捕捞渔船建造国产化。远洋渔业是我国强海战略的发展需要，远洋渔船及其捕捞自动化装备技术国产化研究和产品开发是落实“利用好两种资源”的有效保障，是提高我国海洋渔业国际竞争力和支撑远洋渔业实现强海战略的重要技术基础。

1.7 分析与建议

（1）以降低渔船能耗为目的，开展渔业船舶工程系统节能技术与集成应用研究，重点研究主要作业渔船船型节能优化技术，构建标准化船型，设计渔船专用船型软件；开展船机桨优化匹配技术研究，提高不同作业船型、作业工况主机推进效率；开展主机余热再利用技术研究，开发余热制冷关键技术，提高能源利用率；开展船用机电产品、新能源利用等节能技术的集成应用研究，解决高新节能技术应用于渔业的共性技术问题，提高渔船节能的系统水平；研究渔船节能标准化技术，构建节能型渔船设计规范。

（2）建立研发基地。建立一批包括国家、省、地区级的技术力量雄厚、人才密集的渔船技术基地，进行渔船装备、技术的研究开发。根据渔场资源状况，确定渔法及远洋渔船设计的特点，研究适合的船型、主机及推进系统产品。在当前发展FRP渔船工作中也有很多可替代研究：FRP船的耐磨性增强问题，因弹性模量低而造成的刚性较差问题，较大型FRP渔船结构设计、成型工艺以及如何降低FRP渔船建造成本等问题，都是推广中有待研究解决的问题。针对鱼类对渔具逃逸行为反应规律，通过渔船、渔具、属具相互匹配关系的研究，达到捕捞高效、低耗的目的。

2 水产品加工装备

2.1 国外主要研究进展

欧美等国家在水产品加工与流通方面具有相当高的装备技术水平，主要体现在鱼、虾、贝类自动化处理机械和小包装制成品加工设备。德国BAADER公司是世界上最先进的水产品加工设备生产企业之一。该公司2008年生产的鱼片细刺切割、鱼片整理和分段一体机，鳕鱼片生产能力每分钟高达40 片；其鲶鱼加工生产，从原条鱼开始到产出鱼片和鱼糜，形成了一整套生产流水线，生产过程中产生的脚料可用鱼糜机加工利用[28]。加拿大Sunwell公司以开发浆冰设备而闻名，2006年为日本提供了世界上第一套船用低盐度深冷浆冰系统，液态深冷冰浆可为鱼获物提供快速冷却[29]。著名的瑞典Arenco VMK公司2008年开发的渔船用全自动鱼类处理系统能精确地去除鱼头和鱼尾，并采用真空系统抽空鱼的内脏，开片、去皮操作全自动且可调节[30]。日本精于水产品加工设备研发，技术领先的产品为模拟蟹肉加工机械和海苔加工机械等。

2.2 国内研究进展概要

（1）海参机械化加工装备研制成功。构建了海参前处理加工的各项新工艺与总体加工流程，细化各加工环节，并对传统的清洗模式、蒸煮方式进行了创新开发。以此为基础设计开发了国内第一条海参前处理生产线，实现了海参前处理加工生产的机械化和连续化，提高了处理效率和品质。

（2）贝类无损伤分级与活体包装技术获得推广应用。设计开发出一种新型贝类无损伤分级装备技术。其采用多段滚筒式分级方式，能适应不同规格蛤类的清洗分级，破损率低，处理效率提高近30倍，解决了贝类加工产业化的瓶颈问题。

（3）鱼糜加工技术在鱿鱼、淡水鱼领域取得拓展。完成了冷冻鱼糜生产工序模块化的设计研究，创新开发了冷冻鱼糜加工组合式生产工艺技术、多级回收系统、鱼糜加工温升抑制技术，提高了鱼糜加工装备的适应性、鱼糜产品品质、得率和企业的投入产出比，取得很好的应用推广效果。

（4）罗非鱼全下脚料无污染高值化利用技术与产品开发取得新进展。开发了多种市场前景广阔的高值化产品，包括利用热熔-联合酶解制备的鱼鳞、鱼皮胶原蛋白和胶原多肽，生物酶及冷气流超微粉碎生产的鱼骨钙，定向酶解鱼肉边角料制得风味良好的鱼多肽，以及温和酶解鱼内脏制备的精制鱼油与鱼肝膏等。

2.3 国内外主要差距

（1）保鲜技术装备方面对国外普遍采用的微冻保鲜、气调保鲜等技术装备方面还有待突破。

（2）鱼类处理机械，有的尚未研究开发，有的虽已研制但未能推广应用，已经应用的在机械性能及寿命方面不如国外同类机型。

（3）贝类壳肉分离装置国外普遍使用的是加热后通过机械冲击、振动式脱壳机，我国已研制了毛蚶、蛏子脱壳装置，今后应重点研究扇贝、牡蛎脱壳采肉、灭菌工艺及设备。

（4）藻类加工机械方面，已研发了全自动紫菜加工设备和海带切丝机，以及褐藻胶加工设备，主要技术性能指标均已接近或达到国外同类型产品水平，但在加工工艺、材质方面差距较大。

2.4 主要热点与难点问题

（1）大宗水产品综合加工技术：针对养殖对虾与捕捞低值鱼规模化加工中的生产高效、品质保障、质量控制等生产需求，以关键工序的智能化、机械化、高效化以及节水、减排设备研制和工艺技术研究为重点，开展关键技术研究与系统应用，为养殖对虾、捕捞低值鱼规模化加工的高效生产和高值化提供装备保障。

（2）加工废弃物高值化加工技术：开展对虾加工下脚料高值化加工工艺与关键设备研究。针对剥离虾头物性及其中所含的油、水和固形物与壳体分离的特性，研制高效固液分离设备及固、水、油三相分离技术；研究虾头蛋白质营养物质食品化、饲料化加工工艺及设备技术。此外，需要研发针对海参肠收集、清洗、包装的专用设备。

2.5 科技前沿

（1）精准判别技术在水产加工中的应用：利用机械视觉技术，实现个体甚至群体的判别，可应用于海产品品质与规格的判别上。结合鲜度传感器技术，判别规模化加工水产品鲜度及品质，将是规模化水产品加工装备数字化技术应用的重要领域。

（2）鱼体机械化切割技术开发：目前几乎所有鱼类加工设备都要求原料预先进行“三去”（去头、去鳞、去内脏）加工，所以“三去”设备以及鱼体开片设备是关键，实现 “三去”机械化，有利于对废弃物的收集与高值化再加工。

2.6 发展趋势

（1）机械化：今后的水产品加工以大宗品为加工主体，以目前的生产水平，加工效率低、品质低、综合利用率低的矛盾就无法避免，发展趋势是实现机械化，逐步自动化，目标信息化。

（2）精准化：社会的发展对食品加工的监测与检测提出了新要求。水产品加工过程前的原料筛选、加工中的在线监测，加工后的质量监测需达到高精度、高准确率才能跟上市场的需求。

（3）高值化：随着超微粉碎、超临界萃取技术、膜渗透技术、浓缩技术的成熟，利用相关技术从水产品甚至加工废弃物中得到如鱼蛋白、复合氨基酸等高附加值的产品成为可能，通过对此类技术的引入和再研发，势必能比传统意义上的加工产品获得更高的利润。

2.7 分析与建议

（1）水产冷冻加工节能技术与装备：重点开展水产品高效深冷冻结技术和设备装备的研究，解决水产冷冻加工行业高能耗、低品质和低效率等关键问题。

（2）水产品冷杀菌工程技术：针对海洋生物资源的食品化学特性和物理特性，结合现代水产加工行业的要求，重点开展高压杀菌、辐照杀菌以及电子电场杀菌技术理论和工程设备装备的研究，加快冷杀菌工程技术在水产品加工产业中的应用研究。

（3）大宗水产品加工处理机械：重点开展去鳞、去内脏和自动开片机械的研究，形成机械化、流程化加工装备；虾类处理装备的研究重点开展主要品种虾类去壳机械的研究；贝类处理装备的研究重点开展主要贝类品种净化、去壳设备及设施的研究，形成机械化、流程化的加工装备。

（4）水产品综合加工装备：重点开展大宗产品综合利用的系统性研究，以提高水产品的综合价值。淡水鱼综合加工技术及装备的研究以综合加工技术为先导，重点研究淡水鱼脂肪、腥味漂洗技术及自动化设备，以及符合市场需求的各类淡水鱼制品加工设备；鱼糜制品加工技术及设备的研究以漂洗鱼糜为主要原料，研究符合市场消费需求的各类制品加工技术，重点研究口味模拟技术和成形技术。

（5）水产品流通装备及工程：以超低温冷链技术为重点，开展流通冷链系统技术的研究，重点研究超低温冷藏运输技术及各流通环节的系统化、数据化配置技术。