張奎彪 琚玉萍

（艾斯克#食品機(jī)械集團(tuán)技術(shù)中心家禽加工技術(shù)研究所，吉林 四平 136000）

家禽胴體螺旋預(yù)冷技術(shù)研究進(jìn)展

張奎彪 琚玉萍

（艾斯克#食品機(jī)械集團(tuán)技術(shù)中心家禽加工技術(shù)研究所，吉林 四平 136000）

在一定的工藝條件下，對(duì)大容量、葉片格柵、高位出料口、階梯水位技術(shù)分階段進(jìn)行研究。結(jié)果表明：螺旋預(yù)冷的禽體降溫機(jī)理主要取決于胴體腔內(nèi)水的更換次數(shù)和超過(guò)500mm以上的有效位移量，其更換次數(shù)由15次提高到120次，螺旋葉片工作區(qū)達(dá)到葉片面積的1/2左右，體水比接近1∶4，可解決 “胴體走單邊”和“水流走單邊”的難題；也可解決單線(xiàn)12 000只/h產(chǎn)量時(shí)水位差過(guò)大問(wèn)題；同時(shí)由于合理利用溢流水，減少注水量，減少冷能耗量，降低預(yù)冷車(chē)間棚高，可節(jié)約土建投資，降低了運(yùn)行成本?？傮w節(jié)水18%以上，潔凈度提高20%，預(yù)冷效率提高22%。這種集成技術(shù)是螺旋預(yù)冷機(jī)的發(fā)展方向，也是今后大型家禽加工企業(yè)的優(yōu)先選擇。

家禽胴體；螺旋預(yù)冷；效率；節(jié)能；階梯水位

在工廠(chǎng)化家禽屠宰加工過(guò)程中，螺旋預(yù)冷機(jī)是有效的預(yù)冷手段之一，已廣泛應(yīng)用于家禽屠宰的預(yù)冷工序［1］，在中國(guó)也有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史［2，3］。由于歐盟法令對(duì)水冷方法的限制，在禽胴體水冷技術(shù)方面美洲明顯超過(guò)了歐洲［1，4］。水冷的冷卻速率快于風(fēng)冷［5］，一段時(shí)期內(nèi)，中國(guó)還將以水冷方式為主［4］。隨著家禽加工業(yè)的快速發(fā)展，家禽加工產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了12 000只/h的能力［6］，為此，人們圍繞著預(yù)冷的產(chǎn)能、效率和降耗，開(kāi)展了一系列的創(chuàng)新活動(dòng)。

1 螺旋預(yù)冷工藝

1.1 工作原理和工藝要求

預(yù)冷工序一般由多臺(tái)螺旋預(yù)冷機(jī)組合而成［1，7－9］，在每一臺(tái)預(yù)冷機(jī)的禽胴體出口附近有冷水或片冰加入點(diǎn)，預(yù)冷機(jī)內(nèi)的冷水或冰作為冷卻介質(zhì)使禽胴體溫度下降［10］。依照預(yù)冷機(jī)排列順序，其冷卻介質(zhì)溫度也依次減低［8］。通過(guò)機(jī)械或人工將禽胴體投入到預(yù)冷機(jī)中，禽胴體由螺旋葉片推進(jìn)，并依次通過(guò)每一臺(tái)預(yù)冷機(jī)，使其溫度逐步下降到規(guī)定數(shù)值。肉毒梭菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌在3℃條件下停止生長(zhǎng)；溫度高于7℃，致病菌和腐敗菌的增殖機(jī)會(huì)大大增加；保持溫度在0～4℃，最高不超過(guò)7℃，是確保肉品安全的重要措施［10］。歐盟要求分割前盡快到達(dá)4℃以下［1］，中國(guó)胴體預(yù)冷一般規(guī)定為0～4℃［8－14］。

1.2 工藝條件及工藝參數(shù)

（1）試驗(yàn)材料：以愛(ài)博益加、艾維茵肉雞品種為主，雞胴體重量1.8～2.0kg；

（2）多段預(yù)冷模式，螺旋預(yù)冷機(jī)葉片直徑2.1m。

（3）預(yù)冷機(jī)基本配置（共4段）：第1段6m（以清洗為主，時(shí)間7min，水溫4～15℃）），第2段9m（冷卻10min，水溫4～8℃），第3段12m（冷卻14min，水溫2～6℃），第4段12m（冷卻14min，水溫2℃以下）。

（4）預(yù)冷前胴體溫度：平均30℃（自動(dòng)沖洗后），36～38℃（人工清洗后），取平均數(shù)34℃；

（5）預(yù)冷后溫度≤4℃；

（6）預(yù)冷時(shí)間：45min（鴨鵝品種或者采用“表層鎖閉”技術(shù)時(shí)，預(yù)冷時(shí)間增加）；

（7）在26條生產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行試驗(yàn)研究，加工能力：8 000～12 000只/h。

2 預(yù)冷技術(shù)

2.1 大容量技術(shù)

2004年SSK#公司推出了“大容量預(yù)冷機(jī)”（High Capacity）技術(shù)。

普通螺旋預(yù)冷機(jī)的外殼呈半圓形，因此，稱(chēng)之為半槽型預(yù)冷機(jī)。其工作水面在螺旋軸的中線(xiàn)上?！按笕萘款A(yù)冷機(jī)”的殼體呈3/4包容形（見(jiàn)圖1），其盛水量比半槽型多40%，相當(dāng)于1.5臺(tái)普通螺旋預(yù)冷機(jī)；葉片螺距也由原來(lái)900mm加大到了1 200mm，放慢了螺旋葉片的轉(zhuǎn)速；半槽型預(yù)冷機(jī)的葉片工作區(qū)僅有葉片面積的1/4左右，禽體有堆積在槽體的一邊現(xiàn)象，行業(yè)俗稱(chēng)“胴體走單邊”，而“大容量預(yù)冷機(jī)”將螺旋葉片工作區(qū)擴(kuò)大到了葉片面積的1/2左右，緩解了禽體堆積現(xiàn)象；體水比接近1∶4，禽體全部浸沒(méi)在水中，解決了半槽形螺旋預(yù)冷機(jī)在12 000只/h產(chǎn)量時(shí)的能力不足問(wèn)題。本試驗(yàn)表明：禽體在冷水中靜止，其周?chē)纬梢粋€(gè)小環(huán)境，胴體腔內(nèi)的水不能與外界水交換，影響與禽胴體的換熱效率。螺旋預(yù)冷的禽體降溫機(jī)理：主要取決于胴體腔內(nèi)水的更換次數(shù)和上下的有效位移量。采用的空氣攪拌技術(shù)，可使禽體、冰片、水充分融和，并上下移動(dòng)，使胴體腔內(nèi)的水多次置換。片冰在氣流的攪動(dòng)下充分融于水中，提高禽體降溫效率（見(jiàn)圖2），避免冰坨現(xiàn)象的發(fā)生，減少設(shè)備故障率。

圖1 大容量螺旋預(yù)冷機(jī)Figure 1 High Capacity spiral chiller

本試驗(yàn)表明：胴體腔內(nèi)水更換次數(shù)越多，禽體上下位移距離越大，禽體溫度下降就越快。上下移動(dòng)超過(guò)500mm才能使胴體腔內(nèi)的水大部分置換出來(lái)，置換次數(shù)越多禽體溫度下降的就越快，隨著預(yù)冷時(shí)間超過(guò)30min，禽體溫度每次降低數(shù)值將逐步減小。當(dāng)預(yù)冷時(shí)間超過(guò)50min，效率明顯降低，運(yùn)行成本明顯增加。半槽型螺旋預(yù)冷機(jī)，胴體腔內(nèi)水的更換次數(shù)約15次左右，而“High Capacity”技術(shù)可達(dá)到120次以上。

圖2 大容量預(yù)冷機(jī)和半槽預(yù)冷機(jī)的預(yù)冷效率Figure 2 Cooling efficiency of the High Capacity chiller and the half tank chiller

2.2 葉片格柵技術(shù)

禽體前進(jìn)由螺旋葉片推進(jìn)完成，禽體集中在單側(cè)，大部分水流只能沿另一側(cè)非工作區(qū)流動(dòng)，穿過(guò)工作區(qū)禽體的水流很少，禽體得不到充分的熱交換；螺旋葉片推水產(chǎn)生的工作水位差，使出口處出料機(jī)構(gòu)的帶水量大。在12 000只/h產(chǎn)量時(shí)尤為突出。2005年SSK#公司推出了“葉片格柵技術(shù)”（Inlaid GrilleTM）［15］。在葉片上嵌入了透水率較高的格柵（見(jiàn)圖3），螺旋葉片在推進(jìn)時(shí)，水流穿透格柵，增強(qiáng)了水的流動(dòng)性，從注水處順利流到禽體入口處，并與禽體逆向接觸。這一創(chuàng)新，又解決了 “水流走單邊”難題，使預(yù)冷機(jī)工作區(qū)與非工作區(qū)溫差縮小到2℃，可提高槽體利用率和冷卻效率，比High Capacity預(yù)冷機(jī)節(jié)能12%左右。使家禽膛內(nèi)水的交換次數(shù)略有提高，減少投冰量6%。水流動(dòng)性改善，減少了死區(qū)，增加了水與禽體有效接觸，提高換熱效率8%；由于螺旋軸向前推進(jìn)時(shí)，槽體中的水是逆向流動(dòng)的，減少葉片的蠟脂量，禽體和槽體潔凈度提高20%。減小水位差，減輕了軸及各部件的阻力，延長(zhǎng)了部件的使用壽命，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，降低了成本，比半槽預(yù)冷機(jī)，長(zhǎng)度縮短20%。

圖3 葉片格柵Figure 3 Inlaid Grille

2.3 高位出料口技術(shù)

半槽預(yù)冷機(jī)出口每次將幾十只禽胴體同時(shí)撈出，禽胴體堆積在一起（見(jiàn)圖4），禽胴體膛內(nèi)、禽胴體之間、撈出機(jī)構(gòu)與預(yù)冷機(jī)之間就存積有一定量的水，由于不能及時(shí)滲出，這些冷水被帶出預(yù)冷機(jī)，既浪費(fèi)了水資源和能源，又影響下一工序正常進(jìn)行，而且容易產(chǎn)生污染。由于禽體是間歇進(jìn)入下一臺(tái)預(yù)冷機(jī)中，因此，胴體在預(yù)冷機(jī)中形成間隔堆，不利于胴體分散冷卻。SSK#公司歷時(shí)2年研究，于2010年推出了“HDTM”技術(shù)［4］，這項(xiàng)技術(shù)是采用高的出料口（High DischargeTM），使出料機(jī)構(gòu)的帶水量減少到了最低值；預(yù)冷機(jī)直徑2 100mm，單線(xiàn)能力可達(dá)12 000只雞/h。每斗翻出6～8只，時(shí)間間隔僅2s，近似連續(xù)，為后序的瀝水、轉(zhuǎn)掛、輸送帶來(lái)方便。比上述預(yù)冷機(jī)效率又提高2%左右。

圖4 普通出料口堆積現(xiàn)象Figure 4 Accumulation in the ordinary discharge port

2.4 階梯水位技術(shù)

傳統(tǒng)的預(yù)冷機(jī)組排列方法是：沿著禽胴體通過(guò)的方向看，預(yù)冷機(jī)螺旋軸的中心線(xiàn)高度依次降低，也就是說(shuō)，預(yù)冷機(jī)整體一臺(tái)比一臺(tái)低（見(jiàn)圖5）。每臺(tái)預(yù)冷機(jī)中的水是逆著家禽胴體前進(jìn)方向流動(dòng)的［8，13，16，17］，水從每一臺(tái)預(yù)冷機(jī)溢流口流出。這種排列方法有如下缺點(diǎn)：① 預(yù)冷機(jī)之間落差不能太小，否則，禽胴體不利于滑到下一臺(tái)預(yù)冷機(jī)中，積累落差使首臺(tái)預(yù)冷機(jī)設(shè)置很高。加工能力越大，預(yù)冷機(jī)臺(tái)數(shù)越多，落差累計(jì)就越大，預(yù)冷車(chē)間棚頂也越高，空間浪費(fèi)、土建投資就越大，冷量散失就增多。② 由于前一臺(tái)預(yù)冷機(jī)高，水不能自然從后一臺(tái)預(yù)冷機(jī)流到前一臺(tái)預(yù)冷機(jī)中，溢流水白白流走。③由于預(yù)冷機(jī)之間有落差，首臺(tái)預(yù)冷機(jī)支腿較高，給制造、運(yùn)輸、安裝都帶來(lái)不便。歐美對(duì)預(yù)冷機(jī)組合形式研究很少，US 6397622［18］描述的只是預(yù)冷機(jī)的冷水與外部制冷機(jī)組循環(huán)的方法，其中提到的“機(jī)組”是指預(yù)冷機(jī)與制冷機(jī)的組合。US 5868000［19］、US 4860554［20］、US 5484615［21］也只是對(duì)單機(jī)冷卻效果、冷卻水循環(huán)、殼體形狀的研究。

“階梯水位”（Stepped water levelTM）［22］技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，解決了多年來(lái)，家禽屠宰加工預(yù)冷的溢流水合理利用和能源消耗問(wèn)題。這是一種新的排列方式，即沿著禽胴體通過(guò)方向，每臺(tái)預(yù)冷機(jī)的設(shè)置方式是呈上階梯式、逐步增高的設(shè)置方式。預(yù)冷機(jī)之間設(shè)置有水橋，將溢流水導(dǎo)流到前一臺(tái)預(yù)冷機(jī)中（見(jiàn)圖6中的序號(hào)9、10）。這樣僅需要很小的增高就能夠使下一級(jí)預(yù)冷機(jī)中的水流入上一級(jí)預(yù)冷機(jī)中，最終流到禽體進(jìn)入預(yù)冷工序的第一臺(tái)預(yù)冷機(jī)中。比前者節(jié)水10%。

圖6 上階梯式預(yù)冷機(jī)的組合方式Figure 6 Combination of up the steps chiller

3 螺旋預(yù)冷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

Stepped Water LevelTM是在 High Capacity、Inlaid GrilleTM、High DischargeTM技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的，這些技術(shù)的集成，給螺旋預(yù)冷機(jī)帶來(lái)了前所未有的優(yōu)勢(shì)，與半槽預(yù)冷機(jī)相比：

（1）預(yù)冷效率提高22%；

（2）節(jié)水18%，合理利用溢流水，減少注水量，片冰充分融于水中；

（3）降低運(yùn)行成本10萬(wàn)元/年，減少冷能耗量，減少冷量散失；

（4）潔凈度提高20%，減少污染；

（5）實(shí)現(xiàn)了單線(xiàn)能力12 000只/h，占地面積減少50%；預(yù)冷車(chē)間棚高降低1m，節(jié)約土建投資，有足夠的空間與其它工序設(shè)備配套，使整個(gè)工廠(chǎng)廠(chǎng)房布局美觀(guān)大方；

（6）節(jié)省安裝費(fèi)用和安裝時(shí)間；

（7）預(yù)冷機(jī)規(guī)格統(tǒng)一，有利于生產(chǎn)制造。

4 預(yù)冷技術(shù)創(chuàng)新與工藝指標(biāo)的變化

家禽屠宰加工是一個(gè)系統(tǒng)工程，工序之間高度關(guān)聯(lián)，一環(huán)扣一環(huán)，一個(gè)環(huán)節(jié)的變化可能對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)的效率有很大影響［4］。預(yù)冷指標(biāo)與工作條件、環(huán)境、前區(qū)工序的工藝指標(biāo)密切相關(guān)。采用“表層鎖閉”技術(shù)可以控制胴體吸水率≤12%。首臺(tái)預(yù)冷機(jī)胴體入口處水溫≤12℃［23］，末臺(tái)預(yù)冷機(jī)胴體出口處水溫≤2℃。用循環(huán)水冷卻時(shí)，冷水溫度應(yīng)≤2℃［17］，循環(huán)量應(yīng)大于禽胴體重量的2倍。隨著預(yù)冷技術(shù)的不斷進(jìn)步，螺旋預(yù)冷機(jī)葉片直徑已經(jīng)達(dá)到了3m［4］，注水點(diǎn)位置、投冰點(diǎn)位置和投入量都發(fā)生了變化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)性指標(biāo)應(yīng)該一致，并且及時(shí)修訂［24］。

5 展望

胴體預(yù)冷主要是抑制微生物的生長(zhǎng)，降低初始細(xì)菌數(shù)，延長(zhǎng)加工時(shí)間，是家禽屠宰加工中最重要的工序之一，是HACCP必須設(shè)置的控制點(diǎn)。采用大容量、葉片格柵、高位出料口、階梯水位集成預(yù)冷技術(shù)，是螺旋預(yù)冷機(jī)的發(fā)展方向，也是今后大型家禽加工企業(yè)的優(yōu)先選擇。

1 馮憲超，徐幸蓮，李虹敏，等.生鮮禽生產(chǎn)中常用的預(yù)冷方式［J］.食品工業(yè)科技，2009（4）：363～365.

2 張奎彪.我國(guó)肉雞加工設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)禽業(yè)導(dǎo)刊，2000，17（7）：5～6.

3 張先達(dá)，葉金鵬.2000年我國(guó)家禽加工技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略［C］//中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)包裝與食品分會(huì).2000年全國(guó)包裝和食品機(jī)械及相關(guān)技術(shù)發(fā)展研討會(huì)論文集.天津：［出版者不詳］，2000：192～196.

4 張奎彪.中國(guó)家禽屠宰加工技術(shù)及裝備在“十二五”期間的發(fā)展目標(biāo)［J］.肉類(lèi)工業(yè)，2011（2）：8～10.

5 馮憲超，陳琳，徐幸蓮，等.風(fēng)冷和水冷生鮮雞肉品質(zhì)的比較［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32（4）：172～175.

6 張寧，馮禹.家禽加工懸掛輸送線(xiàn)的同步控制［J］.肉類(lèi)工業(yè)，2010（9）：3～7.

7 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.NY/T1174——2006肉雞屠宰質(zhì)量管理規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

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9 中國(guó)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì).澳大利亞肉類(lèi)衛(wèi)生法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2006：131.

10 李滿(mǎn)林.肉類(lèi)加工機(jī)械［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：81.

11 孔保華.畜產(chǎn)品加工儲(chǔ)藏新技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2007：40～43.

12 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T20094——2006屠宰和肉類(lèi)加工企業(yè)衛(wèi)生注冊(cè)管理規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

13 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T22469——2008禽肉生產(chǎn)企業(yè)獸醫(yī)衛(wèi)生規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

14 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/Z21701——2008出口禽肉及制品質(zhì)量安全控制規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

15 吉林省艾斯克機(jī)電集團(tuán)有限公司.一種家禽預(yù)冷機(jī)專(zhuān)用螺旋推進(jìn)裝置：中國(guó)，ZL 2005 2 0029667.0［P］.2007－02－27.

16 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T19478——2004肉雞屠宰操作規(guī)程［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

17 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.NY/T330——1997肉用仔雞加工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

18 Cooling ＆ Applied Technology，Inc.Water flow auger type poultry chiller：United States，US6397622B1［P］.2002－06－04.

19 Morris ＆ Associates.Auger type poultry chiller with clumping prevention：United States，US5868000［P］.1999－02－02.

20 Robert S.Innes.Counter－flow poultry chiller：United States，US4860554［P］.1998－08－29.

21 Maple leaf Farms，Inc.Apparatus and method for microbiologcal decontamination of poultry：United States，US 5484615［P］.1996－06－16.

22 吉林省艾斯克機(jī)電集團(tuán)有限公司.上階梯式禽胴體預(yù)冷機(jī)組：中國(guó)，201010510658.9［P］.2011－06－15.

23 馮憲超，李虹敏.家禽胴體的預(yù)冷卻［J］.肉類(lèi)工業(yè)，2008（11）：32～37.

24 張奎彪.論家禽屠宰加工規(guī)范性指標(biāo)的一致性［J］.肉類(lèi)工業(yè)，2011（4）：4～7.

Research progress on spiral chilling technology in poultry carcass

ZHANG Kui－biaoJU Yu－ping

（Institute of Poultry Processing Technology，Technology Center，SSK Food Machinery Group，Siping，Jilin136000，China）

Under some technological conditions，there is a result from the grading research for high capacity，inlaid grille，high discharge and Stepped water level.It showed that the mechanism of poultry cooling which used in Spiral pre－cooling is determined by carcass interior water＇s replaced number and the effective displacement which above 500mm.When the replaced number is enhanced from 15times to 120times，the active region of spiral vane is reached a half of total area，and ratio of Body－water close to 1∶4，the problem of"in oneside body"and"in one－side flow"can be solved.And it also can solve the trouble of that when the single line＇s yield achieve to 12 000 birds/h，the water level distance is so big.At the same time，as a result of using overflow water reasonably，injection cutback，and reduce the cooling energy consumption，it could reduce the operation cost.Cut down the height of chilling room can save construction cost.The water saving more than 18%，the cleanliness increase 20%，and the pre－cooling efficiency enhance 22%，the technology of above is the development direction of Spiral pre－cooling，it will be the preference choice of the large－scale poultry Processing plant.

poultry carcass；spiral chilling；efficiency；energy saving；stepped water level

10.3969/j.issn.1003－5788.2012.02.070

四平市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2004－021）

張奎彪（1960－），男，艾斯克#食品機(jī)械集團(tuán)高級(jí)工程師。E－mail：zhangkuibiao＠yaho.com.cn

2011－12－10