屠宰工藝和設(shè)備對(duì)雞胴體自動(dòng)分割的影響

李繼忠 曲威禹 花園輝 趙明峰 劉 輝 張奎彪

吉林省艾斯克機(jī)電股份有限公司 吉林四平 136000

家禽屠宰加工技術(shù)研究和裝備制造在歐洲發(fā)展較早，已有一百多年歷史。目前，國(guó)外研究和生產(chǎn)家禽自動(dòng)分割設(shè)備的企業(yè)主要有丹麥的LINCO公司、荷蘭的STORK公司、MEYN公司和FOOD MATE公司。荷蘭的GMV協(xié)會(huì)，是一個(gè)協(xié)調(diào)性較強(qiáng)的行業(yè)組織，吸納了荷蘭多數(shù)工程類高校、科研單位和食品機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，協(xié)同一致，共同發(fā)展，新技術(shù)不斷推出。該協(xié)會(huì)幾家“家禽屠宰加工設(shè)備”會(huì)員，穩(wěn)定地占據(jù)了全球禽類加工設(shè)備80%的市場(chǎng)份額，技術(shù)達(dá)到了世界頂級(jí)水平。這些設(shè)備制造企業(yè)的特點(diǎn)是都有一個(gè)強(qiáng)大的自動(dòng)化公司作為后盾技術(shù)支撐。LINCO公司有BAADER公司支撐，MEYN公司有巴菲特旗下的CTB公司支撐，STORK公司有MAREL公司支撐，而且，設(shè)備制造企業(yè)還有共同點(diǎn)就是既有一個(gè)先進(jìn)的制造基地，還有一個(gè)與之相配合的中間試驗(yàn)基地。目前，像巴西這樣的發(fā)展中國(guó)家，其家禽加工設(shè)備的技術(shù)水平也超過(guò)了中國(guó)。

近幾年，隨著家禽屠宰加工量的不斷提升，家禽屠宰加工能力達(dá)到了15 000只雞/h[1]，先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備被應(yīng)用，對(duì)家禽胴體分割效率和質(zhì)量也不斷提高，各研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始逐步重視屠宰過(guò)程對(duì)雞胴體自動(dòng)分割的影響。

在中國(guó)家禽屠宰加工裝備行業(yè)，還屬于一個(gè)新興行業(yè)，目前還沒(méi)有一個(gè)明確的歸口管理部門，行業(yè)領(lǐng)域劃分也不明確。近幾年，才受到國(guó)家相關(guān)部門重視，列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃，尚處于初級(jí)發(fā)展階段。中國(guó)人口眾多，市場(chǎng)較大，大規(guī)模家禽屠宰加工企業(yè)也較多，但家禽自動(dòng)分割設(shè)備應(yīng)用全部采用國(guó)外設(shè)備。

由于家禽加工的特殊性，自動(dòng)化設(shè)備需要大量的活禽，在中間試驗(yàn)基地，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的可靠性試驗(yàn)，才能投放市場(chǎng)。又由于家禽屠宰加工設(shè)備市場(chǎng)有限，國(guó)家科研單位不能投入大量的人力物力深入進(jìn)行研究，國(guó)內(nèi)從事家禽加工設(shè)備制造企業(yè)都是小企業(yè)，其生產(chǎn)規(guī)模、機(jī)械加工設(shè)備和質(zhì)量檢測(cè)能力都很弱，技術(shù)開(kāi)發(fā)嚴(yán)重滯后發(fā)達(dá)國(guó)家。中國(guó)家禽加工裝備方面的研究人員十分匱乏，從事和了解“家禽加工設(shè)備”的人員太少，高等院校的專業(yè)和課程設(shè)置，涉及家禽加工設(shè)備方面的也很少，與家禽加工設(shè)備有關(guān)的學(xué)術(shù)論文發(fā)表也寥寥無(wú)幾。目前吉林艾斯克正在系統(tǒng)的研究家禽自動(dòng)分割工藝和設(shè)備以及屠宰過(guò)程對(duì)自動(dòng)分割的影響。

1 屠宰加工工藝對(duì)雞胴體自動(dòng)分割影響因素分析

影響自動(dòng)分割工藝和設(shè)備主要有兩方面因素，雞品種不統(tǒng)一，工藝和設(shè)備不協(xié)調(diào)。

雞品種不同，其形態(tài)不一，在燙毛、脫毛、掏膛、冷卻、分割等各工序都要采取不同的工藝參數(shù)和選用不同的設(shè)備完成工序作業(yè)，建議按品種分別在不同生產(chǎn)線上加工。

工藝和設(shè)備不協(xié)調(diào)，主要表現(xiàn)為分割時(shí)家禽胴體的形態(tài)不規(guī)則、不穩(wěn)定，表皮與肉質(zhì)分離、肌肉松懈，影響自動(dòng)分割的效果。這是由多種因素聯(lián)合作用產(chǎn)生的，主要與脫毛工序、自動(dòng)掏膛工序和預(yù)冷工序相關(guān)。

綜合起來(lái)看，雞品種、養(yǎng)殖期、屠宰工藝和設(shè)備對(duì)雞胴體自動(dòng)分割有不同程度的影響。主要表現(xiàn)為水泡胸和水泡腿、胴體溫度和吸水率，其次是雞體殘損。這些因素影響自動(dòng)分割過(guò)程中的胴體分級(jí)和各分割設(shè)備對(duì)雞體定位裝置的準(zhǔn)確性，影響分割產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 屠宰加工工藝對(duì)雞胴體自動(dòng)分割影響

2.1 雞品種對(duì)雞胴體自動(dòng)分割工藝影響

觀察和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，水泡胸和水泡腿比例與肉雞品種及形體腔體尺寸有直接關(guān)系。

AA+和Cobb肉雞：水泡腿比例低，一般在20%～35%。

哈伯德和立峰雞：水泡腿比例高，一般在30%～60%。

對(duì)于腰部較寬、尾部較寬且扁平的雞只，自動(dòng)掏膛后產(chǎn)生水泡腿比例少；對(duì)于腰部較窄、尾部較窄且凹凸較大的雞只，自動(dòng)掏膛后產(chǎn)生水泡腿比例多。

推薦自動(dòng)分割設(shè)備采用雞品種：AA+和Cobb，日齡42～45d，活重2.0～2.8kg。哈伯德和立峰雞建議采用風(fēng)冷形式的胴體冷卻方式，或者選用專用自動(dòng)掏膛和自動(dòng)分割設(shè)備。

2.2 燙毛、脫毛工藝和設(shè)備對(duì)雞胴體自動(dòng)分割影響

2.2.1 燙毛

燙毛設(shè)備的燙道有U形和N形，中間有隔板，中間溫度略高于外側(cè)溫度，肉雞胸部對(duì)溫度較為敏感，0.5℃就可能出現(xiàn)大胸燙白現(xiàn)象，為了溫度均勻，燙毛機(jī)采用空氣攪拌形式，或者空氣和機(jī)械復(fù)合攪拌形式，燙透率高，減少大胸燙白率，減輕脫毛過(guò)程對(duì)雞體力度。

一般在懸掛輸送線上將雞胸朝外側(cè)進(jìn)入燙毛機(jī)，中國(guó)市場(chǎng)消費(fèi)習(xí)慣，要求雞體白皙，通常采用深度脫毛，溫度一般溫度為59～60℃，時(shí)間為90～100s。

2.2.2 脫毛

據(jù)統(tǒng)計(jì)，脫毛環(huán)節(jié)引起的水泡胸和水泡腿比例占總體數(shù)量的5%～7%左右。脫毛時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、脫毛指較硬，對(duì)雞只胸部、臀部和兩腿內(nèi)側(cè)打擊力度過(guò)大，會(huì)造成皮肉分離現(xiàn)象。

建議脫毛工序采用多臺(tái)脫毛機(jī)聯(lián)合作業(yè)形式，選用多自由度可調(diào)節(jié)的分箱結(jié)構(gòu)，確定每一臺(tái)脫毛設(shè)備脫毛重點(diǎn)。脫毛機(jī)的脫毛時(shí)間控制在25s左右。用于雞背部的脫毛指硬度選用58HA(邵氏硬度)，胸部55HA等措施，會(huì)大大減少皮下脂肪溢出，減少表皮與肉質(zhì)游離現(xiàn)象，為水預(yù)冷工序、自動(dòng)分割定位裝置達(dá)到自動(dòng)分割工藝要求提供條件。

2.3 掏膛工藝和設(shè)備對(duì)雞胴體自動(dòng)分割影響

2.3.1 切肛工序

當(dāng)不均勻雞只(非滿掛狀態(tài))進(jìn)入切肛機(jī)時(shí)，有個(gè)別雞只未正確入位，導(dǎo)致切刀切偏或切刀鉆到臀部，這種情形會(huì)產(chǎn)生水泡胸和水泡腿，占比水泡胸和水泡腿總體數(shù)量的0.5%左右。雞體滿掛是首要條件，其次是選用適應(yīng)性強(qiáng)，切割刀始終保持一定轉(zhuǎn)速的切肛機(jī)很有必要。

2.3.2 掏膛工序

觀察和試驗(yàn)證明，20%～35%的水泡胸和水泡腿是由于雞只在掏膛環(huán)節(jié)受到損傷造成的。這種損傷主要來(lái)自于掏膛機(jī)的掏膛機(jī)械手。

扒取式掏膛機(jī)械手工作原理如下。

首先，掏取內(nèi)臟包時(shí)勺子緊貼胸腔壁下行至雞只三叉骨附近，然后勺子沿著雞脊骨上行并施加一定扒取力，將內(nèi)臟包完整地掏出腹腔。扒取時(shí)勺子前端始終抵住雞只腔體的背部，所以勺子對(duì)雞只尾部的一對(duì)恥骨、恥骨表面肌肉及其恥骨兩側(cè)表皮產(chǎn)生刮傷，勺子力度大時(shí)較多雞只一側(cè)或兩側(cè)恥骨的末端被扒斷。

其次，掏膛勺子具有一定寬度和厚度，扒取時(shí)勺子左右翼對(duì)雞只左右腿內(nèi)側(cè)表皮產(chǎn)生壓力和摩擦力，力度大時(shí)左右腿內(nèi)表皮被刮傷或劃傷。

最后，勺子在插入雞只腹腔時(shí)，因雞只大小不均，或因勺子向外擺角沒(méi)有及時(shí)調(diào)節(jié)，或因設(shè)備高度不正確，造成勺子戳壞雞只左側(cè)或右側(cè)肋骨，導(dǎo)致雞只腹腔開(kāi)口兩側(cè)皮膚與肌肉、肌肉與內(nèi)表皮相互分離。

相對(duì)來(lái)講，夾取式掏膛機(jī)械手要優(yōu)于扒取式掏膛機(jī)械手。

在自動(dòng)掏膛生產(chǎn)線上設(shè)置胴體機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)雞體分級(jí)后再分配到不同級(jí)別的自動(dòng)掏膛機(jī)上，也是防止機(jī)械手損傷雞體骨架的方式之一。胸骨損傷依據(jù)不同的掏膛工藝和設(shè)備可以控制在5%以下。

2.3.3 腹油自動(dòng)去除工序

觀察和試驗(yàn)證明，10%～25%的水泡腿是由于雞只在自動(dòng)去除腹油環(huán)節(jié)受到損傷造成的。腹油去除機(jī)工作時(shí)，刮油板貼雞尾插入腹腔同時(shí)向前推動(dòng)，將腹腔開(kāi)口兩側(cè)帶腹油的皮膚推至夾板和刮油板之間，然后夾緊，之后向上拉拔刮掉腹油。在拉拔過(guò)程中，因夾緊力作用導(dǎo)致部分雞只腹腔一側(cè)或兩側(cè)皮膚與肌肉、肌肉與內(nèi)表皮相互分離；或因夾緊力作用加劇了掏膛機(jī)對(duì)雞只腹腔皮的傷害。

對(duì)分割品質(zhì)量要求嚴(yán)格的企業(yè)，可以選擇在分割線上去除腹油。

2.3.4 切雞尾工序

切雞尾機(jī)可根據(jù)雞只大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，雞尾切割效果良好。雞尾切割后肛門周邊背部開(kāi)口尺寸加大，但一些大雞切雞尾時(shí)會(huì)傷及背部皮膚，占水泡胸總數(shù)量的5%～7%，此會(huì)產(chǎn)生水泡腿，占水泡腿總數(shù)量的3%～5%。

2.3.5 手工掏膛工序

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用手工掏膛方式，也會(huì)產(chǎn)生10%～15%的水泡腿。

2.4 胴體冷卻工藝和設(shè)備對(duì)胴體自動(dòng)分割影響

2.4.1 螺旋預(yù)冷工藝和設(shè)備對(duì)胴體自動(dòng)分割影響

2.4.1.1 螺旋預(yù)冷工作原理

雞胴體冷卻工序一般由多臺(tái)螺旋預(yù)冷機(jī)組合而成，通過(guò)機(jī)械或人工將禽胴體投入到預(yù)冷機(jī)中，雞胴體依次通過(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。保持冷卻水的溫度有2種方式：一是在每一臺(tái)預(yù)冷機(jī)禽出口附近設(shè)置冷水或冰水加入點(diǎn)，預(yù)冷機(jī)內(nèi)的冷水或冰水作為冷卻介質(zhì)可使禽胴體溫度下降；二是利用紅水循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。依照預(yù)冷機(jī)排列順序，預(yù)冷機(jī)中水的溫度也依次降低，禽胴體經(jīng)過(guò)多臺(tái)預(yù)冷機(jī)后，溫度下降到規(guī)定的溫度。

試驗(yàn)表明：雞胴體在冷水中靜止，其周圍形成一個(gè)小環(huán)境，影響與禽胴體的換熱效率。因此，通常采用空氣攪拌水的技術(shù)，使禽胴體在水中上下移動(dòng)，與周圍的水進(jìn)行熱交換，可以使片冰充分融化于水中，避免出現(xiàn)冰坨現(xiàn)象，提高雞胴體降溫效率(見(jiàn)圖1)。

圖1 家禽胴體預(yù)冷曲線圖

馮憲超[2]，李虹敏(2008)在《家禽胴體的預(yù)冷卻》中闡述：水流動(dòng)速率為0.1m/s時(shí),比浸沒(méi)式冷卻更令人滿意。郭峰[3](2019)等在《家禽胴體螺旋預(yù)冷工序主要技術(shù)指標(biāo)》中闡明：禽體降溫主要取決于禽體膛內(nèi)水的更換次數(shù)，交換次數(shù)越多，禽體上下位移距離越大，禽體溫度下降就越快。

大于0.46m3/只的氣體攪拌量，可以有效的促使水溫均勻，加快禽體溫度下降。

2.4.1.2 水泡胸和水泡腿

由于脫毛時(shí)間長(zhǎng)，有些雞只在掏膛后腹腔開(kāi)口兩側(cè)皮膚與肌肉、肌肉與內(nèi)表皮相互分離，進(jìn)入預(yù)冷機(jī)后在曝氣作用下發(fā)生氣浮胴體現(xiàn)象(通常也稱為氣浮雞)，水分侵入皮層或氣囊，產(chǎn)生水泡胸和水泡腿。脫毛環(huán)節(jié)個(gè)別雞只外臀部皮膚有較長(zhǎng)傷口，也會(huì)產(chǎn)生水泡腿。

觀察發(fā)現(xiàn)，水泡胸和水泡腿的比例，以及水泡面積大小和水量與預(yù)冷環(huán)節(jié)有直接關(guān)系。

預(yù)冷時(shí)間、預(yù)冷溫度、曝氣程度和雞水比例對(duì)水泡胸和水泡腿的產(chǎn)生有直接影響。

氣浮胴體對(duì)胴體冷卻有不良影響，但是家禽胴體螺旋冷卻設(shè)備采取降低初始水溫、氣流和水流合理的技術(shù)手段控制，能夠控制氣浮胴體不超過(guò)加工能力的3%。

2.4.1.3 預(yù)冷時(shí)間

大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在冷卻設(shè)備配置合理情況下，90min時(shí)間是比較經(jīng)濟(jì)的[4]，胴體溫度可降至4℃以下[4～6]，雞體降溫主要取決于禽體膛內(nèi)水的更換次數(shù)，交換次數(shù)越多，禽體上下位移距離越大，雞體溫度下降就越快，平均每次禽體可降溫度2℃左右。超過(guò)60min成本明顯提高，效率開(kāi)始降低，運(yùn)行成本明顯增加。

當(dāng)采用循環(huán)水冷卻時(shí)，冷水溫度不應(yīng)高于2℃，循環(huán)量應(yīng)大于禽胴體重量的2倍。

當(dāng)采用槽體夾層提供冷源，槽體底部冰層厚度不得超過(guò)3mm；為保證槽內(nèi)水溫溫度符合工藝要求，可采用空氣、水流攪拌及循環(huán)水提供輔助冷源多種方式。

時(shí)間準(zhǔn)確率是冷卻設(shè)備保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到4℃以下的主要技術(shù)指標(biāo)。

2.4.1.4 胴體溫度

雞胴體螺旋冷卻設(shè)備應(yīng)分為多段，第一段水槽的出口處水溫應(yīng)不高于12℃，最后一段水槽出口處的冷水水溫宜不高于2℃。第一臺(tái)清洗機(jī)水溫超過(guò)25℃時(shí)，雞體吸水率增加，不利于分割設(shè)備對(duì)雞體的定位，胴體溫度至4℃以下，雞體緊縮，形狀穩(wěn)定，分割設(shè)備對(duì)雞體的定位十分有利。

2.4.1.5 曝氣程度

采用單臺(tái)風(fēng)機(jī)供給形式較好。第二臺(tái)預(yù)冷機(jī)分量適度不宜過(guò)大，帶雞胴體表皮縮緊后，第三臺(tái)預(yù)冷機(jī)可以逐漸增大，風(fēng)量不宜小于0.46m3/只。

2.4.1.6 水體比

預(yù)冷工序自動(dòng)線與手工線配置相同。相對(duì)于手工線來(lái)說(shuō)，自動(dòng)線雞水比例大，水多雞少。

螺旋預(yù)冷機(jī)要達(dá)到理想的預(yù)冷效果，螺旋預(yù)冷機(jī)內(nèi)要有足量的冷水(冷載體)，水少了，達(dá)不到預(yù)冷效果，水多了浪費(fèi)能源，適當(dāng)?shù)乃w比是螺旋預(yù)冷機(jī)的重要指標(biāo)。

試驗(yàn)表明，雞胴體排水量越多，說(shuō)明家禽體型就越大，肉質(zhì)越厚，預(yù)冷時(shí)間就越長(zhǎng)，需要冷卻水就越多，水體比就要越大(見(jiàn)表1)。

表1 水體比

白羽肉雞(42d)的水體比達(dá)到3.5時(shí)，雞體全部浸沒(méi)在水中，上下移動(dòng)自如，冷卻效果比較好。

預(yù)冷設(shè)備：由1臺(tái)螺旋預(yù)冷機(jī)D3.2-6、2臺(tái)螺旋預(yù)冷機(jī)D3.2-9組成。

2.4.1.7 吸水率

試驗(yàn)表明，雞體吸水率對(duì)雞體的形態(tài)有較大影響，超過(guò)8%時(shí)，雞體逐步失去原有形態(tài)。當(dāng)吸水率超過(guò)12%時(shí)，十分不利于分割設(shè)備對(duì)雞體的定位，分割品質(zhì)量大大下降。

2.4.2 風(fēng)冷工藝和設(shè)備對(duì)胴體自動(dòng)分割影響

試驗(yàn)表明，采用風(fēng)冷工藝對(duì)胴體自動(dòng)分割比較有利，水泡胸和水泡腿非常少，雞體形態(tài)保持較好，因此，采用自動(dòng)分割工藝的生產(chǎn)線推薦選用風(fēng)冷工藝。

3 討論

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(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)有很大影響[7]。采用自動(dòng)分割設(shè)備，應(yīng)從家禽品種、燙毛、脫毛、掏膛和胴體冷卻各方面考慮，其中，主要表現(xiàn)在水預(yù)冷工序。由于在屠宰過(guò)程中的工藝和設(shè)備不適宜，產(chǎn)生水泡胸、水泡腿、雞體骨架損壞、殘翅等現(xiàn)象，導(dǎo)致在自動(dòng)分割過(guò)程中的自動(dòng)分級(jí)誤差大，自動(dòng)分割設(shè)備的形體定位裝置對(duì)雞體定位不準(zhǔn)確。

依照雞品種、養(yǎng)殖期設(shè)計(jì)屠宰工藝，配置適宜的設(shè)備。

脫毛工序，將雞胸朝外側(cè)進(jìn)入燙毛機(jī)，溫度控制在59～60℃，時(shí)間90～100s。

建議脫毛工序采用多臺(tái)脫毛機(jī)聯(lián)合作業(yè)形式，選用多自由度可調(diào)節(jié)的分箱結(jié)構(gòu)，確定每一臺(tái)脫毛設(shè)備脫毛重點(diǎn)。脫毛機(jī)的脫毛時(shí)間控制在25s左右。用于雞背部的脫毛指硬度選用58HA(邵氏硬度)，胸部55HA等措施，會(huì)大大減少皮下脂肪溢出，減少表皮與肉質(zhì)游離現(xiàn)象。

選用適應(yīng)性強(qiáng)切肛設(shè)備，采用夾取式掏膛機(jī)械手的掏膛機(jī)。在自動(dòng)掏膛生產(chǎn)線上設(shè)置胴體機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，在分割線上去除腹油和切雞尾都是減少水泡胸和水泡腿的方法。

螺旋預(yù)冷工序，控制時(shí)間90min以上，溫度在4℃以下，吸水率不超過(guò)8%，尤其是第一臺(tái)預(yù)冷機(jī)，溫度控制低一些有利于雞體定型。采用分冷卻方式是較好的方式之一。

4 結(jié)論

雞品種、養(yǎng)殖期、屠宰工藝和設(shè)備對(duì)雞胴體自動(dòng)分割有不同程度的影響，主要影響胴體分級(jí)和各分割設(shè)備對(duì)雞體定位裝置的準(zhǔn)確性，影響分割品質(zhì)量?？刂扑菪睾退萃鹊漠a(chǎn)生是關(guān)鍵。依照雞品種、養(yǎng)殖期設(shè)計(jì)屠宰工藝，配置適宜的設(shè)備，控制燙毛溫度和時(shí)間，采用多臺(tái)脫毛機(jī)聯(lián)合作業(yè)形式，選用適宜的掏膛設(shè)備，控制好胴體冷卻設(shè)備的冷卻時(shí)間、冷卻溫度和風(fēng)量，將減少適度水泡胸和水泡腿產(chǎn)生現(xiàn)象，減少雞體損傷，提高自動(dòng)分割產(chǎn)品的質(zhì)量。