家禽胴體清洗技術研究

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.吉林省艾斯克機電有限責任公司 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控制點之一，要求取出內(nèi)臟后、預冷前必須對家禽胴體進行清洗[1，2，3]，預冷后對胴體進行瀝水處理[4]。

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

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)采用水預冷方式對家禽胴體進行冷卻。人工掏膛采用掛頭方式較多，用人工進行胴體清洗。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《食品安全國家標準 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計規(guī)范》等一系列標準，促進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研究。

1 家禽胴體主要的清洗方式及優(yōu)缺點

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，勞動強度大，容易產(chǎn)生漏沖現(xiàn)象，不能保證胴體內(nèi)腔沖洗質量。

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，胴體在內(nèi)外清洗機上進行在線清洗。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)清洗機的周向位置設置了多個內(nèi)清洗頭，內(nèi)清洗頭沿著設置在不轉動的中心軸上固定的清洗軌跡輪進行由上到下進入家禽胴體腔內(nèi)進行清洗，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)點是內(nèi)清洗頭可以逐一對家禽胴體腔內(nèi)進行清洗。這種胴體清洗方式的前提是嗉囊和氣管要在進入清洗機之前用機械方法徹底去除。由于家禽胴體腹腔開口向上，相當于口朝上的花盆，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入預冷設備，影響預冷工序的水質，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研究的技術路線與歐洲也不同。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送過程中進行噴淋，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)點是結構簡單，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的研究。其中，轉籠式清洗方式就是研究方向之一。借鑒了果蔬清洗技術，如中國發(fā)明專利CN202085685U、CN107509788A、CN110102526A、CN111387260A和CN102630735B。這種清洗方式的優(yōu)點是家禽胴體在轉籠翻滾，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傾倒出來。轉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，電機在入口端，適于果蔬及顆粒物料，不利于家禽胴體的進入。出料后，腔體內(nèi)會存留一些水。CN102630735B將驅動裝置設置在了滾籠側面，CN107509788A將驅動裝置設置在滾籠上面，但如此大型的旋轉設備，直徑一般都在2～3m，而且是籠式結構，齒輪和滾籠外周上的齒圈嚙合，由于大型籠式結構，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，滾籠內(nèi)部螺旋片推動家禽胴體前進，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)腔殘留物存留在機體內(nèi)，用風泵通過機體底部的風管鼓風，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合的兩級清洗方式

通過多年對幾種技術路線、技術方案進行論證、反復試驗研究，優(yōu)選浸沒式清洗和瀝水清洗結合的兩級清洗方式(見圖1)，有效解決了上述清洗技術中存在的缺點和不足，克服了禽類胴體不規(guī)則翻滾的技術問題，實現(xiàn)了清洗過程中家禽內(nèi)腔殘留物無法充分傾倒的問題，解決了滾籠轉動過程中剛性不足問題，解決了家禽內(nèi)腔殘留物長時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 浸沒清洗機和瀝水清洗機組合應用現(xiàn)場

2 浸沒式清洗和瀝水清洗結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，中間溜槽和瀝水清洗機組合(見圖2)。

圖2 浸沒清洗機和瀝水清洗機組合示意圖

在浸沒清洗機入料端設置入料溜槽，在浸沒清洗機和瀝水清洗機之間設置中間溜槽。掏膛后的家禽胴體從懸掛輸送線上卸載下來，經(jīng)過浸沒清洗機預洗后，再由中間溜槽進入瀝水清洗機中，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，再送到浸沒清洗機中，可以節(jié)約水資源。

2.2 浸沒清洗機

家禽胴體由入口溜槽進入浸沒清洗機的浸沒滾筒內(nèi)(見圖3)。

圖3 浸沒清洗機入料端軸側示意圖

浸沒滾筒內(nèi)設置有浸沒滾筒螺旋帶，用以推動家禽胴體前進(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中。家禽胴體在浸沒滾筒中翻滾前進(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入到腹腔內(nèi)(見圖6)，形狀呈橢圓形滾筒轉動過程中，由于浸沒滾筒的轉動和擋板的雙重作用(見圖7、圖8)，使家禽胴體在前進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1周，這種呼吸作用就重復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 浸沒清洗機出料端軸側示意圖

圖5 浸沒滾筒工作示意圖

圖6 家禽胴體腹腔示意圖

圖7 滾筒距氣水管遠距離點示意圖

圖8 滾筒距氣水管近距離點示意圖

2.3 瀝水清洗機

家禽胴體經(jīng)第一段浸沒清洗后，再經(jīng)過瀝水清洗機，在瀝水清洗機中(見圖9、圖10)，家禽胴體在螺旋滾筒中翻滾前進，瀝水滾筒內(nèi)設置瀝水滾筒螺旋帶，用以推動家禽胴體前進。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1周，這種傾倒動作就重復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，混合氣管深入到瀝水滾筒中，設置在瀝水滾筒轉動的上升一側，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，為預冷工序提供有利的工作條件。螺旋滾筒是中空結構，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,兩側設置有防護門，防止工作時水飛濺，也便于檢修和打掃衛(wèi)生。

圖9 瀝水清洗機入料端軸側示意圖

圖10 瀝水清洗機出料端軸側示意圖

3 試驗

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

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(見圖3和圖4)。

試驗表明：浸沒滾筒的形狀呈橢圓形狀(見圖7)效果優(yōu)于圓形，浸沒滾筒轉動過程中，橢圓的長軸點和短軸點線速度不一樣，促使家禽胴體的體位不斷變化，有利于家禽胴體進入水面時，腹部開口朝下(見圖6)，水會從腹部開口處進入到腹腔內(nèi)，浸沒滾筒轉動到低點時，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1周，這種呼吸作用就重復1次。

試驗表明：浸沒清洗時間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，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)浸沒清洗機后，再經(jīng)過瀝水清洗機，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，由于瀝水滾筒的轉動和擋板的雙重作用(見圖9和圖10)，使家禽胴體在前進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)，瀝水滾筒轉動過程中，橢圓的長軸點和短軸點線速度不一樣，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距離時(見圖7)，也就是瀝水滾筒的短軸點，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(見圖8)，也就是瀝水滾筒的長軸點，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1周，這種沖擊作用就重復1次。試驗表明：瀝水清洗時間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，在浸沒滾筒旋轉朝上一側呈現(xiàn)出凸出部，浸沒滾筒旋轉時，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1周，這種傾倒動作就重復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構，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構在旋轉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 結論

家禽屠宰加工是一個系統(tǒng)工程，工序之間高度關聯(lián)，一環(huán)扣一環(huán)，一個環(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，預冷前的胴體清洗尤為重要。國內(nèi)家禽屠宰加工的預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合的兩級清洗方式，采用橢圓滾筒、鏈條驅動形式，浸沒清洗時間為12～15s，浸沒胴體翻滾次數(shù)為20～25次/min，瀝水清洗時間為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《食品安全國家標準 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)廣泛的應用。