家禽自動(dòng)開(kāi)膛裝置的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

蔣俊強(qiáng)，王麗紅，葉金鵬，王　猛，郭　楠

(中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京 100083)

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應(yīng)用技術(shù)

家禽自動(dòng)開(kāi)膛裝置的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

蔣俊強(qiáng)，王麗紅，葉金鵬，王猛，郭楠

(中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京 100083)

摘要：自動(dòng)開(kāi)膛技術(shù)是自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是確保自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)在家禽屠宰加工企業(yè)得到廣泛應(yīng)用的重要保障。目前我國(guó)自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還處于起始階段，對(duì)比分析了國(guó)際上幾種自動(dòng)開(kāi)膛裝置的結(jié)構(gòu)特征及優(yōu)缺點(diǎn)，為研發(fā)適合我國(guó)家禽屠宰加工需求的自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備提供參考。

關(guān)鍵詞：家禽；自動(dòng)開(kāi)膛；自動(dòng)取內(nèi)臟；屠宰加工

1家禽自動(dòng)開(kāi)膛裝置的應(yīng)用

近年來(lái)我國(guó)家禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，綜合生產(chǎn)能力顯著增強(qiáng)，為提高國(guó)民生活水平，改善膳食結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)健康的飲食習(xí)慣，增強(qiáng)全民的身體素質(zhì)發(fā)揮了重要作用[1]。目前，我國(guó)禽類(lèi)產(chǎn)品消費(fèi)需求持續(xù)快速增長(zhǎng)，禽肉已經(jīng)成為我國(guó)第二大肉類(lèi)消費(fèi)品，并以每年5%~10%的速度持續(xù)增長(zhǎng)[2]。

自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)包括自動(dòng)轉(zhuǎn)掛、自動(dòng)切肛、自動(dòng)開(kāi)膛、自動(dòng)掏膛和自動(dòng)內(nèi)外沖洗等關(guān)鍵技術(shù)[3]。自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)是區(qū)分“半自動(dòng)”和“全自動(dòng)”屠宰加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是目前制約我國(guó)禽類(lèi)屠宰加工行業(yè)向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；较虬l(fā)展的瓶頸問(wèn)題。我國(guó)最大的禽肉生產(chǎn)企業(yè)年屠宰量?jī)H為1億多只，而美國(guó)最大的禽肉生產(chǎn)企業(yè)年屠宰量超過(guò)20億只，自動(dòng)化取內(nèi)臟技術(shù)所帶來(lái)的加工效率差距十分明顯[4]。

自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備主要由張緊裝置、切割裝置、定位裝置、導(dǎo)向裝置和旋轉(zhuǎn)加工裝置組成。張緊裝置和切割裝置安裝在旋轉(zhuǎn)加工裝置的圓周，隨著加工裝置做周期運(yùn)動(dòng)，張緊裝置包括兩個(gè)相關(guān)的平行板件，中間預(yù)留有空隙用來(lái)接收切割裝置。切割裝置的板狀切割件和滑塊相連，可以實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)和擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)禽體的自動(dòng)開(kāi)膛。設(shè)備的工作原理是懸掛輸送系統(tǒng)輸送禽體進(jìn)入自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備，定位裝置準(zhǔn)確地使禽體定位在加工位置，伴隨旋轉(zhuǎn)加工裝置的運(yùn)動(dòng)，張緊裝置和切割裝置共同作用完成自動(dòng)開(kāi)膛動(dòng)作。

2國(guó)外家禽自動(dòng)開(kāi)膛的研究現(xiàn)狀

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)50年代已經(jīng)開(kāi)始研究自動(dòng)取內(nèi)臟加工技術(shù)及設(shè)備[5]。自動(dòng)開(kāi)膛是自動(dòng)取內(nèi)臟加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，最早的開(kāi)膛機(jī)采用半自動(dòng)的方式控制切割機(jī)械手切割家禽腹腔末端，禽體定位需要人工輔助，開(kāi)膛速度慢，效率低。之后出現(xiàn)的開(kāi)膛機(jī)用圓鋼曲線(xiàn)導(dǎo)軌控制機(jī)械手，并增加了禽體定位裝置，提高了開(kāi)膛速度和精度，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工[6]。目前空間凸輪控制機(jī)構(gòu)得到普遍應(yīng)用，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和形狀不斷改進(jìn)，自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備的加工相對(duì)日趨完善[7]。

1976年公布的專(zhuān)利“家禽開(kāi)膛設(shè)備”(US 3958302)如圖1所示。

禽體懸掛在輸送線(xiàn)上，加工裝置由滑塊帶動(dòng)沿著導(dǎo)向桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)[8]?；瑝K朝向禽體運(yùn)動(dòng)時(shí)，夾持裝置夾住禽體并使禽體到達(dá)切割位置，旋轉(zhuǎn)的圓形切刀切開(kāi)禽體肛門(mén)附近表皮，切刀被安裝在護(hù)罩里，護(hù)罩固定在滑塊上。夾持裝置由附著于護(hù)罩的球型伸出件組成，固定在滑塊對(duì)面，隨著切刀進(jìn)入禽體肛門(mén)的開(kāi)口處，在這種情況下，夾持裝置能夠使禽體表皮和刀具接觸，隨后刀具隨著滑塊離開(kāi)禽體。這種開(kāi)膛設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，可以處理小批量的開(kāi)膛作業(yè)，但加工速度慢、效率較低、且容易導(dǎo)致禽體內(nèi)臟破壞。

1979年公布的專(zhuān)利“禽體開(kāi)膛理論和裝置”(US 4136421)，開(kāi)膛設(shè)備如圖2所示，刀具被安裝在保護(hù)架內(nèi)，允許切割邊部分露出，工作時(shí)從動(dòng)輪沿著圓鋼導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具進(jìn)行弧形擺動(dòng)，同時(shí)禽體也隨之做弧形擺動(dòng)，刀具切割邊進(jìn)入禽體泄殖腔附近事先準(zhǔn)備的洞，當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入到洞口時(shí)，禽體被擋住不隨刀具移動(dòng)，后者向外移動(dòng)同時(shí)向上翻轉(zhuǎn)切開(kāi)胸腔的表皮，胸腔的切割開(kāi)口方便掏膛機(jī)械手隨后進(jìn)入[9]。刀具的運(yùn)動(dòng)主要依靠圓鋼導(dǎo)軌的軌跡變化帶動(dòng)連接桿上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的平移和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此裝置運(yùn)用環(huán)形圓鋼導(dǎo)軌控制刀具的運(yùn)行軌跡，同時(shí)多組刀具被安裝在導(dǎo)軌上，加工效率較高，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)膛效果，但是不能精確適用于有著不同尺寸大小的家禽。

1997年MEYN公司公布的專(zhuān)利“一種家禽胴體自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備”(EP 0761100A1)，設(shè)備如圖3所示，張緊裝置和切割裝置被安裝到旋轉(zhuǎn)加工裝置的圓周之上，隨著旋轉(zhuǎn)加工裝置做周期運(yùn)動(dòng)，定位裝置與張緊裝置配合使禽體準(zhǔn)確定位，確保開(kāi)膛動(dòng)作準(zhǔn)確，避免切割裝置切斷腸或其他內(nèi)臟[10]。加工裝置由輻射狀的伸展導(dǎo)桿環(huán)繞中心均勻分布，滑塊連接滾輪從動(dòng)件沿著曲線(xiàn)軌道運(yùn)動(dòng)。自動(dòng)開(kāi)膛裝置選用空間凸輪來(lái)控制切割裝置的運(yùn)動(dòng)，可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)工作循環(huán)，具有構(gòu)件數(shù)少、空間體積小、控制精確、不易變形等特點(diǎn)，而且適用于不同尺寸的家禽開(kāi)膛加工，開(kāi)膛效果好、加工效率高。

STORK 公司開(kāi)發(fā)的GAMCO V-20切肛開(kāi)膛機(jī)可以在完成開(kāi)膛切割禽體腹腔時(shí)自動(dòng)移動(dòng)肛門(mén)和直腸并把他們放到禽體背部。該切肛開(kāi)膛機(jī)包括20組工作部件，每一組部件包含兩把刀具，一把用于切除肛門(mén)，一把用于開(kāi)膛。禽體肛門(mén)通過(guò)旋轉(zhuǎn)的環(huán)形刀具被切除，其設(shè)計(jì)目的為提供準(zhǔn)確定位禽體進(jìn)入、準(zhǔn)確切肛開(kāi)膛。開(kāi)膛機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的懸掛傳輸鏈帶動(dòng)運(yùn)行，生產(chǎn)能力最大達(dá)到6000只/h。

丹麥的LINCO公司開(kāi)發(fā)的自動(dòng)開(kāi)膛機(jī)是一種高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)從肛門(mén)到胸骨的準(zhǔn)確可靠開(kāi)膛切口的機(jī)器，能夠確保對(duì)禽體和腸道沒(méi)有損害。該設(shè)備包括16組加工單元，可以適用于任何懸掛輸送系統(tǒng)，尤其適用于肉雞，蛋雞和體型較大的家禽加工。型號(hào)為AOP16的生產(chǎn)能力達(dá)到8000只/h。LINCO自動(dòng)開(kāi)膛機(jī)適用范圍寬，使其有能力自動(dòng)補(bǔ)償禽體的大小差別，特殊的模式有效的針對(duì)大的禽體，單元有可調(diào)節(jié)的切削行程去補(bǔ)償禽體差異。

3結(jié)束語(yǔ)

家禽手工開(kāi)膛勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、環(huán)境惡劣、存在食品安全隱患、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，研發(fā)自動(dòng)開(kāi)膛機(jī)可以提高生產(chǎn)效率，保證肉品品質(zhì)和安全、改善工作人員作業(yè)環(huán)境[11]。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的自動(dòng)開(kāi)膛技術(shù)于上世紀(jì)90年代以后漸趨完善，其公開(kāi)的專(zhuān)利為本課題研究提供了理論依據(jù)和參考，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的國(guó)外技術(shù)和裝備為自動(dòng)開(kāi)膛機(jī)的研究提供借鑒[12]。

自動(dòng)開(kāi)膛是家禽自動(dòng)取內(nèi)臟加工技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)也是確保自動(dòng)取內(nèi)臟技術(shù)在家禽屠宰企業(yè)得到廣泛應(yīng)用的重要保障。目前我國(guó)的自動(dòng)取內(nèi)臟加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還處于起始階段，加快研發(fā)適合我國(guó)禽類(lèi)加工企業(yè)生產(chǎn)需求的性能優(yōu)良、安全可靠的自動(dòng)開(kāi)膛設(shè)備迫切可行。

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Research and Application of Apparatus for Opening the Body Cavity of Poultry

JIANG Jun-qiang,WANG Li-hong,YE Jin-peng,WANG Meng,GUO Nan

(Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences,Beijing 100083,China)

Abstract:The automatic technology for opening the body cavity of poultry is one of the most momentous technologies for automatic evisceration which is essential for extensive application in poultry slaughter and processing enterprises.Now the development and application of automatic evisceration is still at the initial stage in China.The structural characteristics,advantages and disadvantages of apparatus for opening the body cavity of poultry will be proposed in this article.Finally the conclusion that developing the automatic technology for opening the body cavity of poultry which suitable for poultry slaughter and processing industry will be got in our country.

Key words:poultry; opening the body cavity; automatic evisceration; slaughter and processing

doi:10.3969/j.issn.1005-1295.2016.01.017

中圖分類(lèi)號(hào)：TS251.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-1295(2016)01-0064-03

作者簡(jiǎn)介：蔣俊強(qiáng)(1990- )，男，碩士，研究方向?yàn)樾笄莓a(chǎn)品加工技術(shù)及裝備，

通信地址：100083 北京市朝陽(yáng)區(qū)德外北沙灘1號(hào)82信箱A座705 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，E-mail:junqiangq@qq.com。

收稿日期：2015-11-11;修稿日期： 2015-11-20