Engineering a Small-Scale Plant for Rainbow Trout Processing

Hovedformålet med oppgaven er å se på alternative teknologiske løsninger, som kan øke effektiviteten og kvaliteten på prosesslinjen for slakting av regnbueørret (oncorhynchus mykiss). Et litteraturstudie er benyttet som grunnlag for utredning av de forskjellige stegene fisken gjennomgår, og hvordan fiskevelferd og kvalitet påvirkes. Sammenligninger av dagens tilgjengelige utstyr basert på erfaringsrapporter og forskning, har gitt et grunnlag for å utrede, dimensjonere og anbefale egnet utstyr til utbyggingen på Noraker Gård. Utfordringen på lokasjonen er høydeforskjellen på 9 m mellom sultedammen og slakteriet. Ved bruk av direktetransport med PE-rør og en indre diameter på 0,2204 m, oppnås en teoretisk gjennomsnittshastighet på 5,54 m/s. Dette kan anses som skadelig for fisken ved rørtransport. Det er da også viktig å senke hastigheten for å imøtekomme krav til vannbesparende tiltak, som også kan hjelpe den pågående søknad om økt konsesjon. Pughs matrise er brukt for å rangere alternative løsninger i konseptutredningene og introdusere et designforslag. Vurderingene tar hensyn til 4 hovedfaktorer: pris, fiskevelferd, brukervennlighet og hygiene. Ved anvendelse av fluid-mekaniske prinsipper sammen med forskning, er et forslag for transport av fisk og opprettholdelse av fiskevelferd lagt frem. Ved vurdering av den anbefalte løsningen, er det også tatt hensyn til gjennomførbarhet ved utgraving på det eksisterende anlegget, tilgjengelighet på produktene og den økonomiske bæreevne til Noraker Rakfisk AS. Det er lagt frem to konseptutredninger som sørger for en ”punktering” av hastighetene. Designforslaget som anbefales innebærer bruk av en fjernstyrt skyvespjeldventil med fisketeller og gitterløsning i sultedammen. Ved beregninger av hastighetene fra sultedammen, kommer frem til en maksimal hastighet på 2,74 m/s. Dette tyder på at løsningen har bidratt med en betraktelig redusering av den teoretiske hastigheten på 5,54 m/s, og gir dermed et redusert vannforbruk. I slakteriet benyttes en vannavskiller etterfulgt av en en slag- og bløggemaskin med manuell ensretting og mating. Økonomiske analyser er gjort av investeringen ved bruk av nullpunktsanalyse for nødvendig tilbakebetalingstid. Resultatet fra analysen gir en total investering på 1 021 444,- kr hvorav 326 444,- kr bidrar til automatisert fisketømming. Dette gir en innsparing på 47 740,- kr pr. år ved å beholde dagens konsesjon og redusere personalkostnadene. Et lån på investeringsbeløpet for automatisert fisketømming med en rentefot på 7 %, gir ved dagens konsesjon en tilbakebetalingstid på 9 år. Internrentemetoden er benyttet for å vise at investeringen er lønnsom uten konsesjonsøkningen. Internrenten som oppnås ved dagens konsesjon og automatisert drift er 13,45 %, ved en investering på 326 444,- kr etter 20 år. De resterende 695 000,- kr er for investering i bedøvelsesmaskin og utbygg. Dette antas å gi en innsparing på 95 466,- kr da det eliminerer behovet for to ekstra ansatte, som må manuelt slagbedøve fisken på grunn av utfasingen av dagens bedøvelsesteknikk, CO2. Et lån på investeringsbeløpet for bedøvelsesmaskin og utbygg, med en rentefot på 7 %, gir ved dagens konsesjon en tilbakebetalingstid på 11 år. Der internrenten for investeringen beregnes til å være 12,42 % etter 20 år. Dersom løsningene vurderes opp mot sitkagran for tømmerproduksjon som anslås til 4-6 % etter 60 år. Kombineres dette med de fiskvelferdsmessige og fluidmekaniske prisnippene fra konseptutredningen kommer det frem at løsningene antas å være både gjennomførebare og gode investeringer.The main goal of this thesis is to evaluate alternative technological solutions that can contribute to increased efficiency in the process of slaughtering rainbow trout (oncorhynchus mykiss) whilst increasing the quality of the final product. The thesis will use a literature review to assess the different stages, in order to analyze how they affect fish welfare and the quality of the product. By comparing the equipment and techniques used by the industry, recommendations were made for the equipment suited for implementation in the fish processing plant at Noraker Gård. Challenges facing the plant are presented using analysis of the topography and the present solutions. The main issue is the vertical drop from the starvation dam to the slaughterhouse. The vertical drop of 9 m presents design challenges, as use of direct PE pipe with an inner diameter of 0,2204 m, results in a theoretical average water speed of 5,54 m=s. This may be considered harmful to the fish, as well as having a negative influence on the ongoing application to increase production, as the water usage is high. Pughs method is applied as a base in the quantitative analysis of the different stages. In this thesis, the method focuses on four main factors: price, fish welfare, ease of use and hygiene. The application of fluid-mechanical principles and academic research are used to present a solution. To assess the feasibility of implementing the solution, several key aspects have been taken into account: excavation at the location, availability of products, and the financial capacity of Noraker Rakfisk AS. Two conceptual solutions for development of the plant are presented to Noraker, and involve the same basic principles, where a ”slide” punctures the water speed. The recommended design suggestion implies the use of an automatic slide valve and a fish counter, where manually operated grilles prevents fish from entering the pipe whilst its being rinsed. The two solutions presented are assumed to increase fish welfare, as the highest possible water speed is 2,74 m=s. The slaughterhouse will use a water separator followed by a manually fed stun/bleed system. Economic analysis suggests that Noraker needs to invest a total of NOK 1 021 444,- whereas NOK 326 444,- contributes to an automated transport of fish. With todays production, the investment is assumed to reduce labor costs by NOK 47 740,- per year . If the entire investment of NOK 326 444 ,- is founded trough a loan at an interest of 7 %, the down payment will take approximately 9 years. The remaining NOK 695 000,- is used to expand the slaughterhouse and buy a stun/bleed machine, which eliminates the need to hire two more employees to manually stun the fish, as todays stunning solution using CO2 is being phased out. With todays production this yields a reduced cost of NOK 95 466 and a down payment of 11 years at 7 % interest. Lastly an internal rate of return is calculated to show that both investments are more profitable than other nearby investments, such as increased forestry.M-MM