Development and assessment of novel technologies improving the fishing operation and on board processing with respect to environmental impact and fish quality (DANTEQ)

Norwegian abstract (Abstract in English further below)
Bærekraftig høsting av villfanget fisk er en av de viktigste utfordringene i det globale bildet når det gjelder å skaffe tilstrekkelige mengder fisk. Det ligger et stort potensial i å høste fisk på en bedre måte. Norge er langt fremme både når det gjelder teknologisk utstyrsutvikling og anvendelse av nye fangstkonsepter, men det er fortsatt betydelige utfordringer spesielt i grensesnittet mellom den nye teknologien og fangstbehandling.

Konvensjonelt fiskeri gjennomføres med flere forskjellige fartøykonsepter og redskapstyper. Felles for alle er at råstoffkvalitet og fangstinntekt henger sammen med fangst- og produksjonsprosess ombord med tilhørende investerings- og driftskostnader. Fiskefartøy har i langt større grad enn andre produksjonslokaliteter begrenset handlingsrom for å optimalisere prosessen med hensyn til økonomi og andre parametere som f.eks. miljøbelastning. Dette kommer i første rekke fra begrenset tilgjengelig volum og relativt kostbare tilgjengelige energikilder som f.eks. konvensjonelle oljedrevne motordrifter som benyttes til produksjon av elektrisk energi. Gjennom dette prosjektet har det blitt bygget ny kompetanse og utviklet metoder for å optimalisere håndtering av fisk ombord med hensyn til råstoffkvalitet og energieffektivitet.

Arbeidet i prosjektet har vært delt opp i fire ulike arbeidsområder (RA). Innen RA1 ble effekten av korttids levendelagring av fisk før slakting og elektrobedøving studert. I RA2 så man nærmere på kjøle- og frysesystemer ombord og effekt på råstoffkvalitet. I RA3 logget man energiforbruk fra ulike kilder ombord på trålere for videre å kunne benytte disse dataene til energieffektiv drift av fiskefartøy. I RA4 ble det utviklet matematiske modeller og metoder for simulering av fangstbehandling og fabrikkprosesser ombord. Resultatene fra de ulike arbeidsområdene i prosjektet er oppsummert under.

Kortidslevendelagring av fisk før avliving ga følgende resultater:
• Ved korte tauetider og forholdsvis små fangster oppnår man en overlevelse på 50–80 % for torsk (tetthet i tanken varierte fra 120 til 550 kg/m3).
• Fiskedybde har innvirkning på overlevelsesgrad.
• Stressnivået i fisken så ut til å være lavere rett etter fangst enn etter lagring levende i tanken (ikke alltid signifikante forskjeller).
• Det var noe mindre blod i filetene fra levendelagret fisk og fisk som ble bløgget rett etter fangst sammenlignet med kommersielt prosessert fisk.

Elektrobedøving av fisk ga følgende resultater:
• Spenning på 40 V DC er tilstrekkelig for å oppnå tilfredsstillende immobilisering og lettere håndtering i forbindelse med videre prosessering (bløgging/ sløying/ hodekapping) for hyse, torsk og sei.
• Tre elektroderekker på bedøveren (strømbelastning i 4–6 sekunder) er tilstrekkelig for å oppnå tilfredsstillende immobilisering.
• Elektrobedøving av sei førte til ryggknekk og bloduttredelser på mellom 10 og 40 % av fisken.

Innfrysning av torsk gav følgende resultater:
• Pre-rigor torsk frosset i magnetisk felt (Cell Alive System) gav minimale forskjeller i kvalitet sammenliknet med tradisjonell tunnelfrysing og frysing i fryserom til tross for ulik innfrysningshastighet.
• Mekanismen for frysing i magnetisk felt så ut til å være de samme som for tradisjonell innfrysning.

Kjøling av torsk og hyse ombord gav følgende resultater:
• Slurrylagret torsk og hyse hadde ulik mikrostruktur sammenliknet med torsk og hyse lagret på flakis.
• For hyse ble det funnet forskjeller i farge og QIM-score lagret på slurry og flakis.

Logging av operasjonelle data ga følgende resultater:
• Programvare for innsamling og lagring av operasjonelle data har blitt utviklet. System for logging av operasjonelle data har blitt installert ombord to trålere.
• Programvare for effektiv analyse av operasjonelle data ble utviklet og brukt til å lage driftsprofiler.

Modellutvikling ga følgende resultater:
• Ulike simuleringsmetoder har blitt vurdert for simulering av fangstbehandlingsprosesser, og man har sett nærmere på bruk av diskret-hendelsessimulering som den best egnede metoden.
• Matematiske/statistiske modeller for ulike fabrikkprosesser har blitt utviklet, bl.a. basert på målinger gjort ombord i fiskefartøy.
• Det har blitt utviklet “proof of concept”-programvare som demonstrerer nevnte metoder og modeller i praksis, og som viser at simulering av prosesslinjer kan bli et nyttig verktøy i fremtiden.


Results achieved
Through this project new competence and new methods for optimal handling of whitefish onboard with respect to raw material quality and energy efficiency have been developed. The Project was divided into four research areas: (1) catch handling, (2) chilling and freezing, (3) energy systems and (4) modelling. The main results from the final report are given below:

1. Catch handling
Short time live storage of fish before killing
When towing times are short and catches are small a survival of 50–80 per cent was found for cod (density of fish in the storage tank varied from 120 to 550 kg/m3). The fishing depth has influence on survival rate. The stress level of the fish was lower straight after catch than after storage in live tanks onboard (not always significant differences). Less blood was found in fillets from live stored fish and fish processed straight after catch compared to commercial processed fish.

Electro stunning of fish
Voltage of 40 V DC is enough to achieve satisfactory immobilizing and easier handling of catch in connection with further processing (bleeding/gutting/heading) for cod, haddock and saithe. Three rows of electrodes on the stunner (current load for 4–6 seconds) is enough to achieve satisfactory immobilization. Electro stunning of saithe lead to broken backbone and bloodspots on 10 to 40 per cent of the fish.

2. Chilling and freezing
Freezing of cod
Pre-rigor cod frozen in a magnetic field (Cell Alive System) achieved minimal differences in quality compared to traditional tunnel freezing and freezing in a cold room, in spite of different freezing rates. The mechanism for freezing of fish in magnetic field appeared to be simular to that of traditional freezing methods.

Chilling of cod and haddock
Fish stored in slurry had a different microstructure and different water distribution, measured by low field NMR, than those stored in flake ice. Differences in color and QIM-score were found for haddock stored under the two conditions.

3. Energy systems
Logging of operational data
Software for acquisition and storage of operational data has been developed. Systems for acquisition and storage of operational data, as well as transfer of the data to an on-shore server, have been installed on-board two trawlers. Software for efficient analysis of operational data has been developed and used to generate operational profiles.

4. Modelling
Model development
Methods and models for simulating catch handling processes have been developed, along with proof-of-concept software that demonstrates their practical use. Discrete event simulation seems to be a very suitable method for simulating and evaluating fish processing lines, though more work needs to be done with regards to model quality and validation. Acquiring high-quality data about catch handling processes for modelling purposes is difficult and labour-intensive. Future experiments should be designed to focus more on individual processes and less on the whole line, and should aim to keep better track of the ‘human factors’ that add noise and affect the outcome.