家禽胴体清洗技术研究

籍喜民 孟翠翠 赵 迪 花园辉 柴云坤 何 伟 张奎彪

1.四平市发展和改革委员会 吉林四平 136000 2.吉林省艾斯克机电有限责任公司 吉林四平 136000 3.吉林省家禽加工装备科技创新中心 吉林四平 136000

在工厂化家禽屠宰加工过程中，胴体冷却是HACCP控制点之一，要求取出内脏后、预冷前必须对家禽胴体进行清洗[1，2，3]，预冷后对胴体进行沥水处理[4]。

目前，家禽屠宰加工的研究机构主要集中在欧美。由于欧盟法令只限于以风冷形式对家禽胴体进行冷却。因此，多数采用的是输送线上对家禽胴体进行清洗(在线清洗)。而美洲以水预冷为主，但是，其应用的生产线基本都是欧洲的技术，主要还是依靠自动掏膛生产线上的去嗉囊机，和胴体内外清洗机相结合的方式对胴体进行清洗。

中国及东南亚地区的国家家禽加工方式与欧美国家不相同，绝大多数采用水预冷方式对家禽胴体进行冷却。人工掏膛采用挂头方式较多，用人工进行胴体清洗。随着屠宰加工能力的不断提升，国内家禽加工能力已经达到了15 000只/h，人工清洗已不适合生产要求，自动掏膛生产线上的胴体内外清洗设备，也不能充分清除胴体膛内的污物。目前国家对食品安全非常重视，发布了GB 12694-2016《食品安全国家标准 畜禽屠宰加工卫生规范》、GB 51219-2017《禽类屠宰与分割车间设计规范》等一系列标准，促进了中国家禽加工的家禽胴体清洗研究步伐的加快，尤其是家禽胴体的离线清洗技术研究。

1 家禽胴体主要的清洗方式及优缺点

1.1 人工清洗方式

家禽的头挂在掏膛钩上，人工将水管插入家禽胴体腔内进行冲腔式清洗，这种清洗方式适用于小批量生产。而在大批量生产的情况下，需要多人操作，劳动强度大，容易产生漏冲现象，不能保证胴体内腔冲洗质量。

1.2 在线挂腿清洗方式

将家禽胴体头朝下双腿挂在悬挂输送线的挂钩上，悬挂输送线经过胴体内外清洗机，胴体在内外清洗机上进行在线清洗。这种方式是欧盟法令指定的方法，可以防止交叉污染，但这种方式适于自动掏膛生产线，如US5041054A和ZL201811132134.3。胴体内清洗机的周向位置设置了多个内清洗头，内清洗头沿着设置在不转动的中心轴上固定的清洗轨迹轮进行由上到下进入家禽胴体腔内进行清洗，再由胴体腔内由下到上离开腔体完成内清洗工序。

优点是内清洗头可以逐一对家禽胴体腔内进行清洗。这种胴体清洗方式的前提是嗉囊和气管要在进入清洗机之前用机械方法彻底去除。由于家禽胴体腹腔开口向上，相当于口朝上的花盆，腔体内和脖颈处的嗉囊和气管需有效的去除后，清洗液才能从家禽胴体的脖颈处流出。如果嗉囊和气管去除不彻底，腹腔内留存的脏器或其它残留物会将水流通道堵住，清洗水将不能通过家禽胴体脖颈处排除，污水会存留在家禽胴体腹腔内，那就没有起到清洗作用；如果污水随家禽胴体进入预冷设备，影响预冷工序的水质，造成交叉污染，不符合食品卫生要求。

1.3 清洗池式清洗方式

由于水冷的冷却速率快于风冷，世界上大多数国家对家禽胴体的冷却以水冷方式为主。因此，大多数国家对家禽胴体清洗技术研究的技术路线与欧洲也不同。不采用胴体逐只清洗方式，而采用了可聚集性清洗方式，如CN205124887U和EP2759203A1。这种清洗方式简单，易于实现，但这种方法属于被动式清洗，家禽体位没有变化，不能将掏膛后遗留在胴体内腔的杂质有效的清理出来。

1.4 喷淋清洗方式

这种清洗方式是将家禽胴体在传送带运送过程中进行喷淋，如CN205567639U、CN211482714U。还有一种喷淋清洗方式，如US2013231034A1和CN201742860U。喷淋清洗方法的优点是结构简单，但属于被动清洗，容易产生家禽胴体内腔漏冲或喷淋不彻底的现象。

1.5 转笼式清洗方式

随着家禽加工业的快速发展，家禽加工产量已经达到了15 000只/h的能力，人工清洗已不适合高产量的家禽屠宰加工，人们围绕着以家禽胴体水冷却形式，开展了一系列家禽胴体清洗技术的研究。其中，转笼式清洗方式就是研究方向之一。借鉴了果蔬清洗技术，如中国发明专利CN202085685U、CN107509788A、CN110102526A、CN111387260A和CN102630735B。这种清洗方式的优点是家禽胴体在转笼翻滚，家禽胴体的体位发生变化，腔体内的残留物可以在翻滚时倾倒出来。转笼与槽底有一段距离，腔体内的残留物可以与胴体相对分离。CN202085685U和CN110074166A的传动方式是通轴方式传动，电机在入口端，适于果蔬及颗粒物料，不利于家禽胴体的进入。出料后，腔体内会存留一些水。CN102630735B将驱动装置设置在了滚笼侧面，CN107509788A将驱动装置设置在滚笼上面，但如此大型的旋转设备，直径一般都在2～3m，而且是笼式结构，齿轮和滚笼外周上的齿圈啮合，由于大型笼式结构，滚笼外周尺寸刚性差，使这种啮合也存在啮合不良，故障率高，零部件寿命低等问题。另外，CN102630735B和CN107509788A仅靠滚笼旋转，滚笼内部螺旋片推动家禽胴体前进，不能保证家禽胴体有规则的翻滚，胴体内腔残留物不能充分倾倒出来。大量家禽胴体内腔残留物存留在机体内，用风泵通过机体底部的风管鼓风，显然会使残留物的上浮，与家禽胴体混合，造成污染。

1.6 浸没式清洗和沥水清洗结合的两级清洗方式

通过多年对几种技术路线、技术方案进行论证、反复试验研究，优选浸没式清洗和沥水清洗结合的两级清洗方式(见图1)，有效解决了上述清洗技术中存在的缺点和不足，克服了禽类胴体不规则翻滚的技术问题，实现了清洗过程中家禽内腔残留物无法充分倾倒的问题，解决了滚笼转动过程中刚性不足问题，解决了家禽内腔残留物长时间聚集在槽体底部的问题，适合我国家禽屠宰加工工艺。

图1 浸没清洗机和沥水清洗机组合应用现场

2 浸没式清洗和沥水清洗结合的两级清洗方式系统组成及工作原理

2.1 系统组成

浸没式清洗和沥水清洗系统由入料溜槽，浸没清洗机，中间溜槽和沥水清洗机组合(见图2)。

图2 浸没清洗机和沥水清洗机组合示意图

在浸没清洗机入料端设置入料溜槽，在浸没清洗机和沥水清洗机之间设置中间溜槽。掏膛后的家禽胴体从悬挂输送线上卸载下来，经过浸没清洗机预洗后，再由中间溜槽进入沥水清洗机中，经过2次清洗后，可有效去掉家禽胴体腔体内和外表面的污物，为预冷工序提供有利的工作条件。

从沥水滚筒下来的水落入接水槽，再从排水口落入水箱内，水经过过滤装置过滤后，由水泵抽出，再送到浸没清洗机中，可以节约水资源。

2.2 浸没清洗机

家禽胴体由入口溜槽进入浸没清洗机的浸没滚筒内(见图3)。

图3 浸没清洗机入料端轴侧示意图

浸没滚筒内设置有浸没滚筒螺旋带，用以推动家禽胴体前进(见图3、图4)，经过浸没清洗后的家禽胴体由出料装置送至沥水清洗机中。家禽胴体在浸没滚筒中翻滚前进(见图5)，家禽胴体的体位不断变化，家禽胴体入水后，水会从腹部开口处进入到腹腔内(见图6)，形状呈椭圆形滚筒转动过程中，由于浸没滚筒的转动和挡板的双重作用(见图7、图8)，使家禽胴体在前进的过程中不断的翻滚。家禽胴体在水中的位置逐步上升或家禽胴体出水后，水会从腹部开口处流出腹腔(见图6)，每旋转1周，这种呼吸作用就重复1次，家禽胴体腹腔内的遗留物，逐步被置换出来，遗留物落入槽体内部，然后，由泵排出(见图5)。

图4 浸没清洗机出料端轴侧示意图

图5 浸没滚筒工作示意图

图6 家禽胴体腹腔示意图

图7 滚筒距气水管远距离点示意图

图8 滚筒距气水管近距离点示意图

2.3 沥水清洗机

家禽胴体经第一段浸没清洗后，再经过沥水清洗机，在沥水清洗机中(见图9、图10)，家禽胴体在螺旋滚筒中翻滚前进，沥水滚筒内设置沥水滚筒螺旋带，用以推动家禽胴体前进。家禽胴体的体位不断变化，水会从腹部开口处流出腹腔，每旋转1周，这种倾倒动作就重复1次，家禽胴体腹腔内的水和遗留物，逐步被倾倒出来，同时，混合气管深入到沥水滚筒中，设置在沥水滚筒转动的上升一侧，使家禽胴体体位变化，体表冲洗提供动力。向胴体喷淋清洁的水，保持胴体表面的清洁。水和腔体遗留物落入槽体内部，然后，由泵排出。经过2次清洗后，有效的去掉了家禽胴体腔体内和外表面的污物，为预冷工序提供有利的工作条件。螺旋滚筒是中空结构，中间没有轴，由于滚筒直径较大，因此，采用了柔性的链条与链轮啮合的传动形式，提高了系统的可靠性。沥水清洗,两侧设置有防护门，防止工作时水飞溅，也便于检修和打扫卫生。

图9 沥水清洗机入料端轴侧示意图

图10 沥水清洗机出料端轴侧示意图

3 试验

在吉林省家禽加工装备科技创新中心，将浸没清洗机和沥水清洗机联机试验。

家禽品种：白羽肉鸡、白羽肉鸭，胴体重量1.0～3.5kg。

家禽胴体从入料溜槽进入浸没滚筒内，在浸没滚筒螺旋带作用下推动家禽胴体前进(见图3和图4)。

试验表明：浸没滚筒的形状呈椭圆形状(见图7)效果优于圆形，浸没滚筒转动过程中，椭圆的长轴点和短轴点线速度不一样，促使家禽胴体的体位不断变化，有利于家禽胴体进入水面时，腹部开口朝下(见图6)，水会从腹部开口处进入到腹腔内，浸没滚筒转动到低点时，家禽胴体变为水平，家禽胴体出水面或不出水面，家禽胴体体位都在逐步变化，腹部开口逐渐朝下，水会从腹部开口处流出腹腔，浸没滚筒每旋转1周，这种呼吸作用就重复1次。

试验表明：浸没清洗时间12～15s，浸没胴体翻滚次数20～25次/min，家禽胴体腹腔残留物逐步被置换出来，使禽类胴体有规律翻滚，内腔残留物倾倒充分。腹腔残留物落入浸没槽内部凸出部的一侧，在泵的作用下，腹腔残留物会移动到收集槽中，然后，水和腹腔残留物由泵抽出，经过过滤装置过滤后，返回到浸没槽体内，保持浸没槽体内的水相对洁净。

家禽胴体经浸没清洗机后，再经过沥水清洗机，在沥水滚筒中，在沥水滚筒螺旋带作用下推动家禽胴体前进，由于沥水滚筒的转动和挡板的双重作用(见图9和图10)，使家禽胴体在前进的过程中不断的翻滚，沥水滚筒的形状呈椭圆形(见图7、图8)，沥水滚筒转动过程中，椭圆的长轴点和短轴点线速度不一样，促使家禽胴体的体位不断变化，家禽胴体由上翻转落下，气水混合管出来的高压混合气，高压混合气采用成熟的文丘里工作原理，有一定的动力。由于气水混合管距离沥水滚筒外表面变化，高压混合气吹动家禽胴体的力度也变化，气水混合管与沥水滚筒的处于远距离时(见图7)，也就是沥水滚筒的短轴点，高压混合气对家禽胴体的力度小，家禽胴体自然滚动落下。气水混合管与沥水滚筒的处于近距离时(见图8)，也就是沥水滚筒的长轴点，高压混合气对家禽胴体的力度大，家禽胴体被吹动前倾滚动落下，因此，促使腹部开口有规律的朝下，水会从腹部开口处流出(见图6)，沥水滚筒每旋转1周，这种冲击作用就重复1次。试验表明：沥水清洗时间15～20s，沥水胴体翻滚次数23～25次/min，家禽胴体腹腔内的水逐步被沥出来，落入接水槽。中、高压混合气使家禽胴体体位变化，也为体表冲洗提供了清洁水。

由图5可知，浸没槽的下部外形不是半圆弧，在浸没滚筒旋转朝上一侧呈现出凸出部，浸没滚筒旋转时，浸没槽体底部的水会按照箭头方向向左流动，浸没槽体上部的水会按照方向向右流动，形成一个小循环。在浸没滚筒的椭圆形作用下，水流也呈现出快慢节奏，促使家禽胴体的体位不断变化，水会从腹部开口处流出腹腔，每旋转1周，这种倾倒动作就重复1次，家禽胴体腹腔内的水和残留物，逐步被倾倒出来。

由图5可知，大块的腔体残留物，会移动到浸没槽体出料端的下部设置的沉降槽内，水由沉降槽下部由水泵抽出，经过过滤装置过滤后的水返回到浸没槽体内，保持浸没槽体内的水相对洁净，保持水位相对稳定。

浸没滚筒和沥水滚筒是中空结构，中间没有轴，由于滚筒直径较大，采用了柔性的链条与链轮啮合的传动形式，链轮均为圆形形状，浸没滚筒和沥水滚筒上的轨道也都是圆形形状，有效的缓解了由于椭圆结构在旋转过程中阻力周期性不均匀变化问题，提高了系统的可靠性。

4 结论

家禽屠宰加工是一个系统工程，工序之间高度关联，一环扣一环，一个环节的变化可能对后续环节有很大影响[5]。家禽胴体冷却是家禽屠宰加工过程中的重要工序之一，预冷前的胴体清洗尤为重要。国内家禽屠宰加工的预冷工序基本上采用水冷方式。因此，家禽胴体需要从悬挂输送线上卸载下来。在家禽胴体冷却工序之前采用浸没式清洗和沥水清洗结合的两级清洗方式，采用椭圆滚筒、链条驱动形式，浸没清洗时间为12～15s，浸没胴体翻滚次数为20～25次/min，沥水清洗时间为15～20s，沥水胴体翻滚次数为23～25次/min，能够有效清洗去除家禽内腔残留物。水经过过滤装置过滤后，返回到浸没槽体内，保持浸没槽体内的水相对洁净。解决了家禽内腔残留物长时间聚集在槽体底部的问题，充分利用水资源，符合GB 12694-2016《食品安全国家标准 畜禽屠宰加工卫生规范》要求，既适用于人工掏膛，也适用于自动掏膛，更适合国内大型家禽屠宰加工企业广泛的应用。