籍喜民 孟翠翠 趙 迪 花園輝 柴云坤 何 偉 張奎彪

1.四平市發(fā)展和改革委員會 吉林四平 136000 2.吉林省艾斯克機(jī)電有限責(zé)任公司 吉林四平 136000 3.吉林省家禽加工裝備科技創(chuàng)新中心 吉林四平 136000

在工廠化家禽屠宰加工過程中，胴體冷卻是HACCP控制點(diǎn)之一，要求取出內(nèi)臟后、預(yù)冷前必須對家禽胴體進(jìn)行清洗[1，2，3]，預(yù)冷后對胴體進(jìn)行瀝水處理[4]。

目前，家禽屠宰加工的研究機(jī)構(gòu)主要集中在歐美。由于歐盟法令只限于以風(fēng)冷形式對家禽胴體進(jìn)行冷卻。因此，多數(shù)采用的是輸送線上對家禽胴體進(jìn)行清洗(在線清洗)。而美洲以水預(yù)冷為主，但是，其應(yīng)用的生產(chǎn)線基本都是歐洲的技術(shù)，主要還是依靠自動掏膛生產(chǎn)線上的去嗉囊機(jī)，和胴體內(nèi)外清洗機(jī)相結(jié)合的方式對胴體進(jìn)行清洗。

中國及東南亞地區(qū)的國家家禽加工方式與歐美國家不相同，絕大多數(shù)采用水預(yù)冷方式對家禽胴體進(jìn)行冷卻。人工掏膛采用掛頭方式較多，用人工進(jìn)行胴體清洗。隨著屠宰加工能力的不斷提升，國內(nèi)家禽加工能力已經(jīng)達(dá)到了15 000只/h，人工清洗已不適合生產(chǎn)要求，自動掏膛生產(chǎn)線上的胴體內(nèi)外清洗設(shè)備，也不能充分清除胴體膛內(nèi)的污物。目前國家對食品安全非常重視，發(fā)布了GB 12694-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 畜禽屠宰加工衛(wèi)生規(guī)范》、GB 51219-2017《禽類屠宰與分割車間設(shè)計(jì)規(guī)范》等一系列標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了中國家禽加工的家禽胴體清洗研究步伐的加快，尤其是家禽胴體的離線清洗技術(shù)研究。

1 家禽胴體主要的清洗方式及優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 人工清洗方式

家禽的頭掛在掏膛鉤上，人工將水管插入家禽胴體腔內(nèi)進(jìn)行沖腔式清洗，這種清洗方式適用于小批量生產(chǎn)。而在大批量生產(chǎn)的情況下，需要多人操作，勞動強(qiáng)度大，容易產(chǎn)生漏沖現(xiàn)象，不能保證胴體內(nèi)腔沖洗質(zhì)量。

1.2 在線掛腿清洗方式

將家禽胴體頭朝下雙腿掛在懸掛輸送線的掛鉤上，懸掛輸送線經(jīng)過胴體內(nèi)外清洗機(jī)，胴體在內(nèi)外清洗機(jī)上進(jìn)行在線清洗。這種方式是歐盟法令指定的方法，可以防止交叉污染，但這種方式適于自動掏膛生產(chǎn)線，如US5041054A和ZL201811132134.3。胴體內(nèi)清洗機(jī)的周向位置設(shè)置了多個(gè)內(nèi)清洗頭，內(nèi)清洗頭沿著設(shè)置在不轉(zhuǎn)動的中心軸上固定的清洗軌跡輪進(jìn)行由上到下進(jìn)入家禽胴體腔內(nèi)進(jìn)行清洗，再由胴體腔內(nèi)由下到上離開腔體完成內(nèi)清洗工序。

優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)清洗頭可以逐一對家禽胴體腔內(nèi)進(jìn)行清洗。這種胴體清洗方式的前提是嗉囊和氣管要在進(jìn)入清洗機(jī)之前用機(jī)械方法徹底去除。由于家禽胴體腹腔開口向上，相當(dāng)于口朝上的花盆，腔體內(nèi)和脖頸處的嗉囊和氣管需有效的去除后，清洗液才能從家禽胴體的脖頸處流出。如果嗉囊和氣管去除不徹底，腹腔內(nèi)留存的臟器或其它殘留物會將水流通道堵住，清洗水將不能通過家禽胴體脖頸處排除，污水會存留在家禽胴體腹腔內(nèi)，那就沒有起到清洗作用；如果污水隨家禽胴體進(jìn)入預(yù)冷設(shè)備，影響預(yù)冷工序的水質(zhì)，造成交叉污染，不符合食品衛(wèi)生要求。

1.3 清洗池式清洗方式

由于水冷的冷卻速率快于風(fēng)冷，世界上大多數(shù)國家對家禽胴體的冷卻以水冷方式為主。因此，大多數(shù)國家對家禽胴體清洗技術(shù)研究的技術(shù)路線與歐洲也不同。不采用胴體逐只清洗方式，而采用了可聚集性清洗方式，如CN205124887U和EP2759203A1。這種清洗方式簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但這種方法屬于被動式清洗，家禽體位沒有變化，不能將掏膛后遺留在胴體內(nèi)腔的雜質(zhì)有效的清理出來。

1.4 噴淋清洗方式

這種清洗方式是將家禽胴體在傳送帶運(yùn)送過程中進(jìn)行噴淋，如CN205567639U、CN211482714U。還有一種噴淋清洗方式，如US2013231034A1和CN201742860U。噴淋清洗方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但屬于被動清洗，容易產(chǎn)生家禽胴體內(nèi)腔漏沖或噴淋不徹底的現(xiàn)象。

1.5 轉(zhuǎn)籠式清洗方式

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15 000只/h的能力，人工清洗已不適合高產(chǎn)量的家禽屠宰加工，人們圍繞著以家禽胴體水冷卻形式，開展了一系列家禽胴體清洗技術(shù)的研究。其中，轉(zhuǎn)籠式清洗方式就是研究方向之一。借鑒了果蔬清洗技術(shù)，如中國發(fā)明專利CN202085685U、CN107509788A、CN110102526A、CN111387260A和CN102630735B。這種清洗方式的優(yōu)點(diǎn)是家禽胴體在轉(zhuǎn)籠翻滾，家禽胴體的體位發(fā)生變化，腔體內(nèi)的殘留物可以在翻滾時(shí)傾倒出來。轉(zhuǎn)籠與槽底有一段距離，腔體內(nèi)的殘留物可以與胴體相對分離。CN202085685U和CN110074166A的傳動方式是通軸方式傳動，電機(jī)在入口端，適于果蔬及顆粒物料，不利于家禽胴體的進(jìn)入。出料后，腔體內(nèi)會存留一些水。CN102630735B將驅(qū)動裝置設(shè)置在了滾籠側(cè)面，CN107509788A將驅(qū)動裝置設(shè)置在滾籠上面，但如此大型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，直徑一般都在2～3m，而且是籠式結(jié)構(gòu)，齒輪和滾籠外周上的齒圈嚙合，由于大型籠式結(jié)構(gòu)，滾籠外周尺寸剛性差，使這種嚙合也存在嚙合不良，故障率高，零部件壽命低等問題。另外，CN102630735B和CN107509788A僅靠滾籠旋轉(zhuǎn)，滾籠內(nèi)部螺旋片推動家禽胴體前進(jìn)，不能保證家禽胴體有規(guī)則的翻滾，胴體內(nèi)腔殘留物不能充分傾倒出來。大量家禽胴體內(nèi)腔殘留物存留在機(jī)體內(nèi)，用風(fēng)泵通過機(jī)體底部的風(fēng)管鼓風(fēng)，顯然會使殘留物的上浮，與家禽胴體混合，造成污染。

1.6 浸沒式清洗和瀝水清洗結(jié)合的兩級清洗方式

通過多年對幾種技術(shù)路線、技術(shù)方案進(jìn)行論證、反復(fù)試驗(yàn)研究，優(yōu)選浸沒式清洗和瀝水清洗結(jié)合的兩級清洗方式(見圖1)，有效解決了上述清洗技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，克服了禽類胴體不規(guī)則翻滾的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了清洗過程中家禽內(nèi)腔殘留物無法充分傾倒的問題，解決了滾籠轉(zhuǎn)動過程中剛性不足問題，解決了家禽內(nèi)腔殘留物長時(shí)間聚集在槽體底部的問題，適合我國家禽屠宰加工工藝。

圖1 浸沒清洗機(jī)和瀝水清洗機(jī)組合應(yīng)用現(xiàn)場

2 浸沒式清洗和瀝水清洗結(jié)合的兩級清洗方式系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

浸沒式清洗和瀝水清洗系統(tǒng)由入料溜槽，浸沒清洗機(jī)，中間溜槽和瀝水清洗機(jī)組合(見圖2)。

圖2 浸沒清洗機(jī)和瀝水清洗機(jī)組合示意圖

在浸沒清洗機(jī)入料端設(shè)置入料溜槽，在浸沒清洗機(jī)和瀝水清洗機(jī)之間設(shè)置中間溜槽。掏膛后的家禽胴體從懸掛輸送線上卸載下來，經(jīng)過浸沒清洗機(jī)預(yù)洗后，再由中間溜槽進(jìn)入瀝水清洗機(jī)中，經(jīng)過2次清洗后，可有效去掉家禽胴體腔體內(nèi)和外表面的污物，為預(yù)冷工序提供有利的工作條件。

從瀝水滾筒下來的水落入接水槽，再從排水口落入水箱內(nèi)，水經(jīng)過過濾裝置過濾后，由水泵抽出，再送到浸沒清洗機(jī)中，可以節(jié)約水資源。

2.2 浸沒清洗機(jī)

家禽胴體由入口溜槽進(jìn)入浸沒清洗機(jī)的浸沒滾筒內(nèi)(見圖3)。

圖3 浸沒清洗機(jī)入料端軸側(cè)示意圖

浸沒滾筒內(nèi)設(shè)置有浸沒滾筒螺旋帶，用以推動家禽胴體前進(jìn)(見圖3、圖4)，經(jīng)過浸沒清洗后的家禽胴體由出料裝置送至瀝水清洗機(jī)中。家禽胴體在浸沒滾筒中翻滾前進(jìn)(見圖5)，家禽胴體的體位不斷變化，家禽胴體入水后，水會從腹部開口處進(jìn)入到腹腔內(nèi)(見圖6)，形狀呈橢圓形滾筒轉(zhuǎn)動過程中，由于浸沒滾筒的轉(zhuǎn)動和擋板的雙重作用(見圖7、圖8)，使家禽胴體在前進(jìn)的過程中不斷的翻滾。家禽胴體在水中的位置逐步上升或家禽胴體出水后，水會從腹部開口處流出腹腔(見圖6)，每旋轉(zhuǎn)1周，這種呼吸作用就重復(fù)1次，家禽胴體腹腔內(nèi)的遺留物，逐步被置換出來，遺留物落入槽體內(nèi)部，然后，由泵排出(見圖5)。

圖4 浸沒清洗機(jī)出料端軸側(cè)示意圖

圖5 浸沒滾筒工作示意圖

圖6 家禽胴體腹腔示意圖

圖7 滾筒距氣水管遠(yuǎn)距離點(diǎn)示意圖

圖8 滾筒距氣水管近距離點(diǎn)示意圖

2.3 瀝水清洗機(jī)

家禽胴體經(jīng)第一段浸沒清洗后，再經(jīng)過瀝水清洗機(jī)，在瀝水清洗機(jī)中(見圖9、圖10)，家禽胴體在螺旋滾筒中翻滾前進(jìn)，瀝水滾筒內(nèi)設(shè)置瀝水滾筒螺旋帶，用以推動家禽胴體前進(jìn)。家禽胴體的體位不斷變化，水會從腹部開口處流出腹腔，每旋轉(zhuǎn)1周，這種傾倒動作就重復(fù)1次，家禽胴體腹腔內(nèi)的水和遺留物，逐步被傾倒出來，同時(shí)，混合氣管深入到瀝水滾筒中，設(shè)置在瀝水滾筒轉(zhuǎn)動的上升一側(cè)，使家禽胴體體位變化，體表沖洗提供動力。向胴體噴淋清潔的水，保持胴體表面的清潔。水和腔體遺留物落入槽體內(nèi)部，然后，由泵排出。經(jīng)過2次清洗后，有效的去掉了家禽胴體腔體內(nèi)和外表面的污物，為預(yù)冷工序提供有利的工作條件。螺旋滾筒是中空結(jié)構(gòu)，中間沒有軸，由于滾筒直徑較大，因此，采用了柔性的鏈條與鏈輪嚙合的傳動形式，提高了系統(tǒng)的可靠性。瀝水清洗,兩側(cè)設(shè)置有防護(hù)門，防止工作時(shí)水飛濺，也便于檢修和打掃衛(wèi)生。

圖9 瀝水清洗機(jī)入料端軸側(cè)示意圖

圖10 瀝水清洗機(jī)出料端軸側(cè)示意圖

3 試驗(yàn)

在吉林省家禽加工裝備科技創(chuàng)新中心，將浸沒清洗機(jī)和瀝水清洗機(jī)聯(lián)機(jī)試驗(yàn)。

家禽品種：白羽肉雞、白羽肉鴨，胴體重量1.0～3.5kg。

家禽胴體從入料溜槽進(jìn)入浸沒滾筒內(nèi)，在浸沒滾筒螺旋帶作用下推動家禽胴體前進(jìn)(見圖3和圖4)。

試驗(yàn)表明：浸沒滾筒的形狀呈橢圓形狀(見圖7)效果優(yōu)于圓形，浸沒滾筒轉(zhuǎn)動過程中，橢圓的長軸點(diǎn)和短軸點(diǎn)線速度不一樣，促使家禽胴體的體位不斷變化，有利于家禽胴體進(jìn)入水面時(shí)，腹部開口朝下(見圖6)，水會從腹部開口處進(jìn)入到腹腔內(nèi)，浸沒滾筒轉(zhuǎn)動到低點(diǎn)時(shí)，家禽胴體變?yōu)樗?，家禽胴體出水面或不出水面，家禽胴體體位都在逐步變化，腹部開口逐漸朝下，水會從腹部開口處流出腹腔，浸沒滾筒每旋轉(zhuǎn)1周，這種呼吸作用就重復(fù)1次。

試驗(yàn)表明：浸沒清洗時(shí)間12～15s，浸沒胴體翻滾次數(shù)20～25次/min，家禽胴體腹腔殘留物逐步被置換出來，使禽類胴體有規(guī)律翻滾，內(nèi)腔殘留物傾倒充分。腹腔殘留物落入浸沒槽內(nèi)部凸出部的一側(cè)，在泵的作用下，腹腔殘留物會移動到收集槽中，然后，水和腹腔殘留物由泵抽出，經(jīng)過過濾裝置過濾后，返回到浸沒槽體內(nèi)，保持浸沒槽體內(nèi)的水相對潔凈。

家禽胴體經(jīng)浸沒清洗機(jī)后，再經(jīng)過瀝水清洗機(jī)，在瀝水滾筒中，在瀝水滾筒螺旋帶作用下推動家禽胴體前進(jìn)，由于瀝水滾筒的轉(zhuǎn)動和擋板的雙重作用(見圖9和圖10)，使家禽胴體在前進(jìn)的過程中不斷的翻滾，瀝水滾筒的形狀呈橢圓形(見圖7、圖8)，瀝水滾筒轉(zhuǎn)動過程中，橢圓的長軸點(diǎn)和短軸點(diǎn)線速度不一樣，促使家禽胴體的體位不斷變化，家禽胴體由上翻轉(zhuǎn)落下，氣水混合管出來的高壓混合氣，高壓混合氣采用成熟的文丘里工作原理，有一定的動力。由于氣水混合管距離瀝水滾筒外表面變化，高壓混合氣吹動家禽胴體的力度也變化，氣水混合管與瀝水滾筒的處于遠(yuǎn)距離時(shí)(見圖7)，也就是瀝水滾筒的短軸點(diǎn)，高壓混合氣對家禽胴體的力度小，家禽胴體自然滾動落下。氣水混合管與瀝水滾筒的處于近距離時(shí)(見圖8)，也就是瀝水滾筒的長軸點(diǎn)，高壓混合氣對家禽胴體的力度大，家禽胴體被吹動前傾滾動落下，因此，促使腹部開口有規(guī)律的朝下，水會從腹部開口處流出(見圖6)，瀝水滾筒每旋轉(zhuǎn)1周，這種沖擊作用就重復(fù)1次。試驗(yàn)表明：瀝水清洗時(shí)間15～20s，瀝水胴體翻滾次數(shù)23～25次/min，家禽胴體腹腔內(nèi)的水逐步被瀝出來，落入接水槽。中、高壓混合氣使家禽胴體體位變化，也為體表沖洗提供了清潔水。

由圖5可知，浸沒槽的下部外形不是半圓弧，在浸沒滾筒旋轉(zhuǎn)朝上一側(cè)呈現(xiàn)出凸出部，浸沒滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，浸沒槽體底部的水會按照箭頭方向向左流動，浸沒槽體上部的水會按照方向向右流動，形成一個(gè)小循環(huán)。在浸沒滾筒的橢圓形作用下，水流也呈現(xiàn)出快慢節(jié)奏，促使家禽胴體的體位不斷變化，水會從腹部開口處流出腹腔，每旋轉(zhuǎn)1周，這種傾倒動作就重復(fù)1次，家禽胴體腹腔內(nèi)的水和殘留物，逐步被傾倒出來。

由圖5可知，大塊的腔體殘留物，會移動到浸沒槽體出料端的下部設(shè)置的沉降槽內(nèi)，水由沉降槽下部由水泵抽出，經(jīng)過過濾裝置過濾后的水返回到浸沒槽體內(nèi)，保持浸沒槽體內(nèi)的水相對潔凈，保持水位相對穩(wěn)定。

浸沒滾筒和瀝水滾筒是中空結(jié)構(gòu)，中間沒有軸，由于滾筒直徑較大，采用了柔性的鏈條與鏈輪嚙合的傳動形式，鏈輪均為圓形形狀，浸沒滾筒和瀝水滾筒上的軌道也都是圓形形狀，有效的緩解了由于橢圓結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中阻力周期性不均勻變化問題，提高了系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)論

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)的變化可能對后續(xù)環(huán)節(jié)有很大影響[5]。家禽胴體冷卻是家禽屠宰加工過程中的重要工序之一，預(yù)冷前的胴體清洗尤為重要。國內(nèi)家禽屠宰加工的預(yù)冷工序基本上采用水冷方式。因此，家禽胴體需要從懸掛輸送線上卸載下來。在家禽胴體冷卻工序之前采用浸沒式清洗和瀝水清洗結(jié)合的兩級清洗方式，采用橢圓滾筒、鏈條驅(qū)動形式，浸沒清洗時(shí)間為12～15s，浸沒胴體翻滾次數(shù)為20～25次/min，瀝水清洗時(shí)間為15～20s，瀝水胴體翻滾次數(shù)為23～25次/min，能夠有效清洗去除家禽內(nèi)腔殘留物。水經(jīng)過過濾裝置過濾后，返回到浸沒槽體內(nèi)，保持浸沒槽體內(nèi)的水相對潔凈。解決了家禽內(nèi)腔殘留物長時(shí)間聚集在槽體底部的問題，充分利用水資源，符合GB 12694-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 畜禽屠宰加工衛(wèi)生規(guī)范》要求，既適用于人工掏膛，也適用于自動掏膛，更適合國內(nèi)大型家禽屠宰加工企業(yè)廣泛的應(yīng)用。