家禽屠宰加工生產(chǎn)線增產(chǎn)增效新技術(shù)及其應(yīng)用

吉林省艾斯克機(jī)電股份有限公司智能化家禽加工技術(shù)科技創(chuàng)新中心 吉林四平 136000

2007年，吉林省艾斯克機(jī)電股份有限公司組織行業(yè)專家對家禽屠宰加工技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研分析：歐美國家的LINCO、STORK、MEYN、FOOD MATE、PRIME和MORISS公司，技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品占據(jù)了國際市場90%的份額，專利占一半以上。這些企業(yè)都有自動化、信息化技術(shù)集團(tuán)支撐，有中間試驗(yàn)基地。從家禽養(yǎng)殖，運(yùn)輸、卸載到屠宰加工基本上實(shí)現(xiàn)了全程自動化，正在向全面信息化方向發(fā)展，肉雞屠宰加工能力已經(jīng)到達(dá)13 500只/h。而我國的家禽屠宰加工裝備制造屬于新興行業(yè)，沒有明確的管理部門，從事設(shè)備制造的都是小企業(yè)，從事家禽屠宰加工技術(shù)研究的人員和科研院校相關(guān)專業(yè)的人員很少，發(fā)表的論文也寥寥無幾，各方面嚴(yán)重落后于歐美國家[1]。

隨著人們生活水平的不斷提高，家禽加工企業(yè)不斷發(fā)展壯大，加快了具有中國特色的大規(guī)模、自動化、精細(xì)化、個(gè)性化的家禽加工業(yè)的發(fā)展步伐，迫切要求家禽屠宰加工過程增產(chǎn)增效。專家組討論確定了影響家禽屠宰加工生產(chǎn)效率的關(guān)鍵點(diǎn)，分課題，分階段，對家禽屠宰加工生產(chǎn)線增產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 家禽屠宰加工增產(chǎn)增效關(guān)鍵點(diǎn)分析

識別、分析進(jìn)口設(shè)備在我國家禽屠宰加工行業(yè)不適應(yīng)性的關(guān)鍵點(diǎn)，突破現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)低產(chǎn)低效的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)掛禽區(qū)、浸燙、脫毛、掏膛、預(yù)冷及分割區(qū)的自動化流水作業(yè)，肉雞屠宰加工能力最大到達(dá)12 500只/h。打破發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷，為國家節(jié)約外匯，形成了一批有自主知識產(chǎn)權(quán)并在國內(nèi)外市場具有競爭力的產(chǎn)品，提高我國家禽屠宰加工技術(shù)及裝備水平。

家禽屠宰加工基本工藝：活禽卸載、宰殺瀝血、浸燙脫毛、掏膛、內(nèi)臟及副產(chǎn)品加工、預(yù)冷、分割、包裝。主要開展如下幾方面的研究。

(1)對禽籠卸載、輸送、清洗消毒工藝和裝備進(jìn)行研究，提高禽籠卸載和輸送效率，提高清洗潔凈度，解決疫病防控問題。

(2)對家禽致昏技術(shù)進(jìn)行研究，減少家禽損傷，提高經(jīng)濟(jì)效益，為家禽屠宰加工企業(yè)出口認(rèn)證提供技術(shù)保證。

(3)對自動燙毛、脫毛技術(shù)進(jìn)行研究，確定適宜大規(guī)模屠宰加工工藝參數(shù)和配套設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

(4)對自動掏膛技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)宰殺輸送線和自動輸送線的同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)切肛、開膛、掏膛、絞嗉囊、吸肺、胴體清洗的全自動化專業(yè)。

(5)對家禽檢斤過程進(jìn)行研究，將活禽區(qū)稱重方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡伢w稱重方式，加快家禽加工信息化進(jìn)程。

(6)對家禽胴體冷卻技術(shù)進(jìn)行研究，解決目前企業(yè)舊廠房面積小，增加產(chǎn)量難的問題。提高家禽分割品品質(zhì)和出成率，延長貨架期，為國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)條件。

(7)對分割品和副產(chǎn)品的分級、包裝技術(shù)進(jìn)行研究，確定高產(chǎn)高效合理的人流物流方案。

通過研究，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，使規(guī)模家禽加工企業(yè)的生產(chǎn)線整體加工能力達(dá)到8 000～12 500只/h。

由于家禽屠宰加工的特殊性，自動化設(shè)備需要大量的活禽，在中間試驗(yàn)基地，經(jīng)過長時(shí)間的可靠性試驗(yàn)后才能得到驗(yàn)證，項(xiàng)目研發(fā)周期較長，研發(fā)投入較大。制訂適宜的計(jì)劃，依據(jù)實(shí)際情況確定研發(fā)資金的投入時(shí)機(jī)和額度。

2 家禽屠宰加工增產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 對禽籠卸載、輸送、清洗消毒工藝研究

2.1.1 “臺上卸載”和“同平卸載”方式

根據(jù)我國傳統(tǒng)禽籠的特點(diǎn)，采用以“禽籠分層機(jī)”為中心的“臺上卸載”和“同平卸載”方式。提高了禽籠輸送工作效率[2]。

2.1.2 多級禽籠清洗技術(shù)

采用四步清洗、多級過濾技術(shù)，使禽籠清洗機(jī)循環(huán)水量提高了3.5倍，禽籠潔凈率大大提高。雙向刮渣系統(tǒng)，及時(shí)清理水箱底部沉淀的臟物和水箱上的臟沫，保持水相對清潔。分站清洗、消毒，減少了清洗區(qū)對消毒區(qū)的影響。為用戶HACCP、GMP認(rèn)證創(chuàng)造有利條件。

2.2 家禽多段致昏屠宰方法

在刺殺前設(shè)置水浴式電擊致昏機(jī)，刺殺后設(shè)置多個(gè)平板式電擊致昏機(jī)，每段電擊致昏機(jī)在較低的電壓范圍內(nèi)工作，保證在各段之間家禽處于淺昏迷狀態(tài)，昏迷狀態(tài)時(shí)間累計(jì)等于或超過100s。電擊致昏時(shí)間縮短，減輕家禽痛苦，家禽刺殺后，血從刀口處流出來，形成良好導(dǎo)體，在通過平板式電擊致昏機(jī)時(shí)效果好，大大減少了在禽體的胸部、翅根、翅尖等部位產(chǎn)生血斑，降低了殘損率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證了操作者的安全。已經(jīng)得到了國際動物福利組織的認(rèn)可，得到推廣應(yīng)用。

2.3 實(shí)現(xiàn)浸燙、脫毛自動化加工

在宰殺線上應(yīng)用帶防護(hù)檔的禽宰殺吊鉤，在脫毛機(jī)上應(yīng)用螺旋脫毛盤、減少燙毛、脫毛過程的禽體損傷和禽體脫落。提高燙毛、脫毛效果。浸燙時(shí)間由原來的60s增加到了90s，適應(yīng)生鮮品和熟食產(chǎn)品對家禽體表質(zhì)量不同要求。脫毛機(jī)專用免維護(hù)節(jié)能軸承室提高了脫毛機(jī)可靠性，為大規(guī)模生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

2.4 實(shí)現(xiàn)掏膛工序的自動化加工

2.4.1 直線切爪技術(shù)

采用一破、二碾、三斷開的三段式直線切爪技術(shù)，保證雞肘部關(guān)節(jié)的完全放開，先切斷雞爪肘部關(guān)節(jié)上筋、軟組織、下筋，保留肘部關(guān)節(jié)下皮與雞體連接，傳送到指定位置后，切斷下皮與雞體分離，雞爪和雞腿質(zhì)量大幅度提高。

2.4.2 宰殺懸掛輸送線與掏膛懸掛輸送線藕接

采用掛入轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)掛轉(zhuǎn)盤和定掛轉(zhuǎn)盤三軸聯(lián)動技術(shù)。實(shí)現(xiàn)將禽體從宰殺懸掛輸送線到掏膛懸掛輸送線上的自動轉(zhuǎn)掛，使宰殺與掏膛懸掛輸送線同步準(zhǔn)確、可靠。

2.4.3 自動切肛

禽的肛部真空定位，切肛刀準(zhǔn)確切下雞體肛部。肛與刀氣力分離、操作機(jī)構(gòu)在線調(diào)節(jié)技術(shù)，適應(yīng)不同大小的禽體。實(shí)現(xiàn)切肛自動操作。

2.4.4 自動開膛

采用挑開式擴(kuò)肛，擴(kuò)肛刀準(zhǔn)確雞體的肛部和腹部，操作機(jī)構(gòu)在線調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)肛過程自動操作。

2.4.5 自動掏膛

采用多工位掏膛機(jī)械手、掏膛裝置掏出內(nèi)臟包，確保雞肝和膽囊不會受到損壞、在線軌跡調(diào)節(jié)，自動適應(yīng)不同大小的雞體。掏膛裝置自動將內(nèi)臟包轉(zhuǎn)掛到內(nèi)臟輸送線的內(nèi)臟夾子上。掏膛機(jī)和內(nèi)臟轉(zhuǎn)掛機(jī)同步升降、同步運(yùn)行，胴體與內(nèi)臟同步檢疫檢驗(yàn)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掏膛過程的自動操作。

2.4.6 真空吸肺

采用多次、動態(tài)往復(fù)技術(shù)，吸管可調(diào)整，滿足不同品種禽體，實(shí)現(xiàn)吸肺過程的自動操作。

2.5 將活禽區(qū)稱重方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡伢w稱重方式

以“間歇稱重站”為中心的胴體稱重系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了家禽胴體數(shù)據(jù)(重量，數(shù)量)的自動記錄、存儲及控制；禽胴體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控；分批次的胴體數(shù)據(jù)打印結(jié)算；家禽胴體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和歷史查詢，工作現(xiàn)場遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視等功能。采用雙機(jī)冗余計(jì)算機(jī)保證不能停機(jī)生產(chǎn)，授予按權(quán)限執(zhí)行相關(guān)操作。

胴體檢斤。由活體檢斤變?yōu)殡伢w檢斤，得到了技術(shù)監(jiān)督部門、企業(yè)和家禽養(yǎng)殖戶多方認(rèn)可。解決了困擾行業(yè)多年的老大難問題。是家禽屠宰工藝的一次變革，為家禽屠宰加工信息化提供了有利支撐。

2.6 家禽胴體冷卻技術(shù)研究

2.6.1 大容量、葉片格柵技術(shù)

通過對禽體降溫機(jī)理的研究，確定螺旋預(yù)冷機(jī)組的解決方案。采用大容量、葉片格柵技術(shù)，解決“胴體走單邊”和“水流走單邊”的難題，解決產(chǎn)量大時(shí)水位差過大問題。

2.6.2 上階梯螺旋預(yù)冷機(jī)技術(shù)。

采用高位出料口、階梯水位，實(shí)現(xiàn)上家禽胴體螺旋預(yù)冷機(jī)上階梯式布置[5]，即沿著禽胴體通過方向，每臺預(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，將以流水導(dǎo)流到前一臺預(yù)冷機(jī)中。這樣僅需要很小的增高就能夠使下一級預(yù)冷機(jī)中的水流入上一級預(yù)冷機(jī)中，最終流到禽體進(jìn)入預(yù)冷工序的第一臺預(yù)冷機(jī)中。比傳統(tǒng)預(yù)冷機(jī)節(jié)水10%。合理利用溢流水，減少注水量，減少冷能耗量，降低運(yùn)行成本，降低預(yù)冷車間棚高，提高產(chǎn)能和效率。

2.6.3 防止禽胴體滯留技術(shù)

螺旋預(yù)冷機(jī)采用防止禽胴體滯留的噴射器組合系統(tǒng)或防止禽胴體滯留的坡道式結(jié)構(gòu)[3，4]，氣噴射器和水氣噴射器布置在預(yù)冷機(jī)槽體底部，布置范圍與螺旋軸中心夾角以30°為宜；防止禽胴體滯留的坡道以7°為宜。在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，可有效的減少禽胴體滯留在預(yù)冷機(jī)內(nèi)的數(shù)量，提高了生產(chǎn)操作的安全性和生產(chǎn)效率。

2.6.4 紅水冷卻機(jī)組

紅水冷卻機(jī)組節(jié)能效果明顯，禽胴體在90min內(nèi)可到達(dá)4以下[6，7]，解決大容量預(yù)冷機(jī)水溫迅速冷卻問題，提升了我國禽類加工設(shè)備的整體水平，為國家標(biāo)準(zhǔn)GB51219《禽類屠宰與分割車間設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB12694《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)畜禽屠宰加工衛(wèi)生規(guī)范》制定提供了有利的技術(shù)支撐。

2.7 對分割品加工工藝進(jìn)行研究

2.7.1 肉品有序分離排列方法及其系統(tǒng)

通過多級離心式轉(zhuǎn)盤，對無序或成堆的肉品進(jìn)行有序分離和排列，再通過多段遞增加速的直線皮帶輸送機(jī)將肉品拉開距離輸送到下一工序位置。大大提高了分割車間的加工能力，提高了生產(chǎn)效率。

2.7.2 影像分級系統(tǒng)

在家禽自動分割懸掛輸送線上設(shè)置展翅機(jī)、光影像掃描站、轉(zhuǎn)載或卸載站及輔助設(shè)施。使用機(jī)器視覺識別技術(shù)，用高速視覺傳感器對輸送線上移動的禽胴體分14個(gè)分割部位進(jìn)行快速掃描，對掃描數(shù)據(jù)快速計(jì)算分析，采用自適應(yīng)禽胴體特征提取方法，對不同種類禽胴體檢測，提取禽胴體的輪廓，密度，形態(tài)等體征，通過投影及衍射關(guān)系建立成像模型，確定高效率的圖像處理加速算法，識別出不同級別的禽胴體范圍。提高自動分割設(shè)備的定位準(zhǔn)確性，提高自動分割禽胴體出成率，避免禽胴體局部損壞或缺失造成的禽胴體切割殘次品現(xiàn)象，可以顯著提高加工企業(yè)產(chǎn)品的附加值。

2.8 對副產(chǎn)品加工工藝進(jìn)行研究

2.8.1 雙聯(lián)脫爪皮機(jī)組

雙聯(lián)脫爪皮機(jī)組實(shí)現(xiàn)了自動燙爪、自動脫皮、冷卻的連續(xù)流水作業(yè)。爪皮加工質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省人力，改善了作業(yè)環(huán)境。單位時(shí)間內(nèi)雞爪加工的效率比人工作業(yè)提高3～5倍，產(chǎn)品出成率達(dá)到98%，為用戶節(jié)約20%左右的運(yùn)營成本。

2.8.2 胗油的自動分離技術(shù)

臥式脫胗脂機(jī)，集禽胗脫脂和分離為一體，實(shí)現(xiàn)了脫脂和胗與脂分離在一臺設(shè)備上自動完成，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了時(shí)間，取代了人力操作，實(shí)現(xiàn)了雞胗自動化加工流水作業(yè)。

3 實(shí)施與應(yīng)用

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)的變化可能會對后續(xù)環(huán)節(jié)有很大影響[8]。以上描述的各項(xiàng)技術(shù)的綜合實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了禽籠卸載、清洗、浸燙、脫毛、掏膛、預(yù)冷、加工品分級的自動化。性能指標(biāo)總體與國外幾家公司相近，其中，預(yù)冷技術(shù)優(yōu)勢明顯，超過歐洲幾家公司，處于國際領(lǐng)先水平。使肉雞屠宰加工行業(yè)總體加工能力達(dá)到了8 000～12 500只/h，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增效的既定目標(biāo)。

所獲得的科技成果已經(jīng)全部得到轉(zhuǎn)化應(yīng)用，為家禽加工行業(yè)增效，提供了有力的技術(shù)支撐，促進(jìn)家禽加工業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，提高了我國家禽加工裝備的整體水平，推動了我國家禽加工裝備的科技進(jìn)步。其具獨(dú)特的中國技術(shù)將逐步替換進(jìn)口設(shè)備，促進(jìn)家禽加工業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，提高了我國家禽加工裝備的整體水平，推動了我國家禽加工裝備的科技進(jìn)步。

4 結(jié)語

家禽屠宰加工技術(shù)及裝備是我國工業(yè)強(qiáng)國的一部分，近期受到國家相關(guān)部門的高度重視，被列入國家發(fā)展計(jì)劃。在《中國制造2025》、《國家第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動計(jì)劃方案2016～2025》和《中國食品和包裝機(jī)械工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》都提出要“重點(diǎn)研發(fā)禽畜屠宰與肉類加工技術(shù)與裝備”。家禽加工將不斷有新的技術(shù)出現(xiàn)，加快家禽產(chǎn)品加工的現(xiàn)代化進(jìn)程[8]。