郭 峰 馬春輝 門寧寧 于 蕾 張奎彪

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

螺旋預冷機是有效的預冷手段之一，已廣泛應用于家禽屠宰的預冷工序[1]，長期以來，人們熱衷于預冷效果的研究，很少有人對生產結束時的操作過程專門研究。隨著家禽加工業(yè)的快速發(fā)展，家禽加工產量已經達到了15 000只/h的能力[2]，國家陸續(xù)發(fā)布了GB12694-2016《食品安全國家標準畜禽屠宰加工衛(wèi)生規(guī)范》、GB51219-2017《禽類屠宰與分割車間設計規(guī)范》、GB/T19478-2018《畜禽屠宰操作規(guī)程雞》，要求家禽胴體冷卻后溫度不超過4℃[3～5]，促使多段大型的螺旋預冷機迅速得到應用[6]。單臺螺旋預冷機長度達到十幾米以上，因此，在螺旋預冷機螺旋設計時，葉片軸被分成幾段，由懸掛吊梁將兩段的軸連接起來。預冷機出料機構軸與螺旋葉片軸也是分開設置,在它們之間的結合部也設置有懸掛吊梁。由于螺旋葉片在懸掛吊梁處不連續(xù)，懸掛吊梁下方就形成了空擋。在預冷機工作即將結束時，預冷機內的禽胴體逐漸減少，最后的一些禽胴體失去了后續(xù)禽胴體的推動力，禽胴體會滯留在懸掛吊梁下方的空當處。

為了清除滯留的禽胴體，通常操作者采取兩種處理方法。第一種是操作者用長鉤子將禽胴體勾出來。這種方法鉤子容易掉落在池體中，或者夾在螺旋葉片縫隙中，發(fā)生鉤子被葉片硬性接觸現象，造成設備損壞；第二種是操作者下到預冷機池內人工拾取禽胴體。由于池體內部遍布油脂，非常光滑，下到預冷機池體中拾取禽胴體的操作者容易滑倒受傷。如果是大型的螺旋預冷機，底部距上沿高度達2.5m以上，人不容易出來，如果螺旋葉片軸轉動，極易發(fā)生人身事故。

在螺旋預冷機懸掛吊梁處采用禽胴體滯留的噴射裝置和坡道式結構可以有效的減少禽胴體滯留，提高預冷機工作結束操作效率，提高人員和設備安全性。

1 禽胴體滯留分析

螺旋預冷機在生產結束時，要排放槽體內的水。排水速度每臺15min，當水位在槽體底部一定位置時，由于螺旋葉片在懸掛吊梁位置的不連續(xù)，導致禽胴體滯留，一般存留5～10只。

人們研究了許多水流攪拌技術，如美國專利US20060225439A1，采用在機體下部和側面設置水流噴射裝置，但其目的不是解決生產結束的禽胴體滯留，而是解決螺旋輸送的工作區(qū)，也就是預冷機正常工作時螺旋葉片的1/4區(qū)域禽胴體的堆積問題，目的是改善禽胴體的冷卻效果。工作結束操作時，槽體底部和槽體側面的水噴射管沒有起到防止禽胴體滯留在預冷機中的作用。禽胴體一直停留在不連續(xù)葉片的空檔處。

氣流攪拌也是螺旋預冷機常用技術，其目的也是分散禽胴體，讓禽胴體與水充分接觸，改善預冷效果。當水位到達槽體底部時，氣流的攪拌力下降，不足以推動禽胴體前進，產生禽胴體滯留現象。

2 防止禽胴體滯留技術研究

2.1 防止禽胴體滯留的噴射裝置[7]

項目組嘗試過多種防止禽胴體滯留的方法，做過大量試驗。

將螺旋軸做成通軸形式,通軸形式雖然能避免胴體的滯留,為了增強禽胴體的換熱效率，通常采用空氣攪拌型式，使禽胴體上下移動，空氣攪拌的震動較大，螺旋軸的長度超過10m時，長期工作容易產生疲勞破壞，軸的強度下降，發(fā)生軸的斷裂。

在空擋處增加動力裝置，推動禽胴體前進。由于槽體內有大量的禽胴體隨機運動，中午需要停機，因此，動力裝置極易損壞，造成生產線停產。

將螺旋葉片軸之間的殼體底部增設活動門，滯留的禽胴體可以很方便取出，每天開啟、關閉，一段時間后，密封度下降開始漏水。

試驗表明，在一個螺旋葉片軸與另一個螺旋葉片軸結合部，出料機構軸與螺旋葉片軸結合部，設置防止禽胴體滯留在預冷機中的噴射裝置，是螺旋預冷機工作結束時，槽體內禽胴體滯留量減少的有效方法之一。

1.葉片軸 2.懸掛吊梁 3.出料軸 4.驅動器 5.禽胴體 6.葉片 7.槽底空當 8.葉片端點 9.出料板 10.氣噴射器 11.水噴射器圖1 螺旋預冷機結構示意圖

圖1是螺旋預冷機結構示意圖。在預冷機中葉片軸1被分成兩段，第一葉片軸1a和第二葉片軸1b由懸掛梁2a連接，葉片軸1b與出料軸3之間由懸掛梁2b連接。葉片軸1由驅動器4a驅動，出料軸3由驅動器4b驅動。禽胴體5在葉片軸1上的葉片6推動下前進。葉片6在槽底空當7a處被斷開，形成端點8a和端點8b。葉片6的最后端點8c與出料板9的端點8d，形成槽底空當7b。生產即將結束時，預冷機開始放水，放水之后能夠看到禽胴體滯留在槽底空當7處。

7.槽底空當 10.氣噴射器 11a.氣管路 11b.水管路 12a.氣閥門 12b.水閥門 13. 水噴射器 14.禽胴體滯留區(qū)圖2 氣、水組合的噴射器系統示意圖

圖2是氣、水組合的噴射器系統示意圖。在槽底空當7處，設置一組氣噴射器和一組水噴射器，氣噴射器10與管路11連接，由閥門12a控制，水噴射器13與管路11b連接，由閥門12b控制，從氣噴射器10和水噴射器13噴出的氣流15(見圖3)和水流16(見圖4)，在結合部形成一個防止禽胴體滯留的防滯留區(qū)14。當生產結束時，預冷機開始放水，當水位降到防滯留區(qū)14附近時，由于預冷機槽體內壁光滑，禽胴體滑落到防滯留區(qū)14，在氣噴射器10和水噴射器13的聯合作用下，攪動周邊的水，使禽胴體移動，防止禽胴體滯留在空當7處。在放水時，水位較高時，氣噴射器可以獨立工作，水位較低時，水噴射器可以獨立工作。

6.葉片軸 7.槽底空擋 8.葉片端點 10.氣噴射器 15.氣流圖3 氣噴射器在空當處的縱向剖視圖

6a、6b.葉片軸 7.槽底 12.水噴射器出口 13.水噴射器 16.水流 31.水進口圖4 水噴射器在空當處的縱向剖視圖

圖3是氣噴射器在空當處的縱向剖視圖，圖4水噴射器在空當處的縱向剖視圖。氣噴射器由多個氣噴射頭、連接在每個氣噴射頭與噴射氣源之間的氣噴射管路和氣噴射管路上的閥門構成；水噴射器由多個水噴射頭、連接在每個水噴射頭與噴射水源之間的水噴射管路和水噴射管路上的閥門構成。在一個螺旋葉片軸與另一個螺旋葉片軸之間結合部的懸掛吊梁處2a，以及禽胴體出料機構軸與螺旋葉片軸結合部的出料端懸掛吊梁處2b，設置氣噴射器10和水噴射器13(見圖2、3、4)。氣噴射器10和水噴射器13設置在預冷機槽體的底部。生產結束時，當水位在氣噴射器的噴射口之上時，氣噴射器噴出的氣流15會攪動周邊的水，以及水噴射器噴出的水流16，能夠防止禽胴體滯留在結合部。當預冷機內的水低于氣噴射器時，氣噴射器噴出的氣流攪動周邊的水力量減弱時，水噴射器噴出的水流16，就能夠推動禽胴體移動，防止滯留，避免了由于人工撿拾滯留在預冷機槽體內的胴體而造成的人身傷害和設備損壞事故，提高了設備自動化程度。

氣噴射器10和水噴射器13交叉布置在懸掛吊梁處2a和2b的槽底，布置范圍與螺旋軸中心夾角以30°為宜。氣噴射器10與預冷機主體軸向相垂直方向設置，水噴射器13與預冷機主體軸向成一定角度，角度15°左右。

氣流噴射器和水流噴射器工作的狀態(tài)不同，在預冷機工作結束時，水位逐步下降，浮力逐漸減小，禽胴體逐漸變?yōu)椴黄顟B(tài)，氣流噴射器的作用減小，水流噴射器作用逐漸增強。

這種氣流噴射器和水流噴射器組合系統，結構簡單合理，使用方便，避免了人工撈取滯留禽胴體造成的人身傷害和設備損壞事故，解決了現有螺旋預冷機當工作結束時，在一個螺旋葉片軸與另一個螺旋葉片軸結合部、出料機構軸與螺旋葉片軸結合部，有禽胴體滯留的問題，單臺禽胴體滯留不大于1只。提高了生產操作的安全性和生產效率。

2.2 防止禽胴體滯留的坡道式結構[8]

試驗表明，將預冷機槽體設計成前段直徑大于后端直徑，出料機構段直徑大于其它段，在結合部的槽體底部采用錐體結構形式連接并形成第一坡道；出料機構段和預冷機主體的結合部槽體底部采用錐體結構形式連接并形成第二坡道。這種方法是螺旋預冷機工作結束時，槽體內禽胴體滯留量減少的另一種有效方法。

圖5是防止禽胴體滯留的坡道式預冷機示意圖，圖6是中間懸掛點坡道示意圖，圖7是出料段懸掛點坡道示意圖。

1a、1b.葉片軸 2a.懸掛吊梁 5.禽胴體 8a、8b.葉片端點 17.坡道、18坡道道低端圖6 中間懸掛點坡道示意圖

1a、1b.葉片軸 2b.懸掛吊梁 5.禽胴體 8c葉片端點 8d.出料板端點 17.坡道 18.坡道低端圖7 出料端懸掛點坡道示意圖

第一葉片軸與第二葉片軸，第二葉片軸與出料軸可以采用同軸設置或不同軸設置兩種結構形式。在葉片軸1a和葉片軸1b同軸情況下，在中間懸掛點2a處的槽底，設計成防止禽胴體滯留的下坡17。葉片6b直徑大于葉片6a，下坡17的低點18端點8b，讓禽胴體5大部分超過端點8b，葉片6就會將禽胴體5帶走。第一坡道位于第一葉片軸上葉片的端點和第二葉片軸上葉片的端點之間的槽體底部；第二坡道位于第二葉片軸上葉片的端點和出料機構上的出料板端點之間。

工作結束時，禽胴體被螺旋葉片6，依次推動到當螺旋葉片將禽胴體5推動到第一坡道17a和第二坡道17b處。禽胴體5在重力的作用下，會順著第一坡道17a和第二坡道17b下滑到坡道低端18，后續(xù)螺旋葉片8b和出料機構8d能夠使禽胴體連續(xù)移動，不產生滯留現象。

試驗證明，前段直徑與后端直徑不宜過大，造成整體結構不協調，制造成本、運輸成本增加。坡道的度數以7°為宜。

3 結果和討論

在螺旋預冷機懸掛吊梁處采用禽胴體滯留的噴射組合系統和坡道式結構可以有效的減少禽胴體滯留，提高預冷機操作效率，提高人員和設備安全性。氣流噴射器和水流噴射器組合應用，氣噴射器與預冷機主體軸垂直設置，水噴射器與預冷機主體軸向成15°左右的角度，布置范圍與螺旋軸中心夾角以30°為宜；防止禽胴體滯留坡道的度數以7°為宜；單臺禽胴體滯留不大于1只。結構簡單合理，使用方便，避免了人工撈取滯留禽胴體造成的人身傷害和設備損壞事故，解決了現有螺旋預冷機當工作結束時，在一個螺旋葉片軸與另一個螺旋葉片軸結合部、出料機構軸與螺旋葉片軸結合部，有禽胴體滯留的問題，提高了生產操作的安全性和生產效率。

4 結論

螺旋預冷機采用防止禽胴體滯留的噴射器組合系統或防止禽胴體滯留的坡道式結構，解決了行業(yè)內多年來螺旋預冷機生產安全難題，提高了禽類加工設備的技術水平，將極大的促進螺旋預冷機的銷售和老生產線的技術改造，提高國產設備在國際市場的競爭力。