螺旋预冷机防止禽胴体滞留技术

郭 峰 马春辉 门宁宁 于 蕾 张奎彪

吉林省艾斯克机电股份有限公司智能化家禽加工技术科技创新中心 吉林四平 136000

螺旋预冷机是有效的预冷手段之一，已广泛应用于家禽屠宰的预冷工序[1]，长期以来，人们热衷于预冷效果的研究，很少有人对生产结束时的操作过程专门研究。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[2]，国家陆续发布了GB12694-2016《食品安全国家标准畜禽屠宰加工卫生规范》、GB51219-2017《禽类屠宰与分割车间设计规范》、GB/T19478-2018《畜禽屠宰操作规程鸡》，要求家禽胴体冷却后温度不超过4℃[3～5]，促使多段大型的螺旋预冷机迅速得到应用[6]。单台螺旋预冷机长度达到十几米以上，因此，在螺旋预冷机螺旋设计时，叶片轴被分成几段，由悬挂吊梁将两段的轴连接起来。预冷机出料机构轴与螺旋叶片轴也是分开设置,在它们之间的结合部也设置有悬挂吊梁。由于螺旋叶片在悬挂吊梁处不连续，悬挂吊梁下方就形成了空挡。在预冷机工作即将结束时，预冷机内的禽胴体逐渐减少，最后的一些禽胴体失去了后续禽胴体的推动力，禽胴体会滞留在悬挂吊梁下方的空当处。

为了清除滞留的禽胴体，通常操作者采取两种处理方法。第一种是操作者用长钩子将禽胴体勾出来。这种方法钩子容易掉落在池体中，或者夹在螺旋叶片缝隙中，发生钩子被叶片硬性接触现象，造成设备损坏；第二种是操作者下到预冷机池内人工拾取禽胴体。由于池体内部遍布油脂，非常光滑，下到预冷机池体中拾取禽胴体的操作者容易滑倒受伤。如果是大型的螺旋预冷机，底部距上沿高度达2.5m以上，人不容易出来，如果螺旋叶片轴转动，极易发生人身事故。

在螺旋预冷机悬挂吊梁处采用禽胴体滞留的喷射装置和坡道式结构可以有效的减少禽胴体滞留，提高预冷机工作结束操作效率，提高人员和设备安全性。

1 禽胴体滞留分析

螺旋预冷机在生产结束时，要排放槽体内的水。排水速度每台15min，当水位在槽体底部一定位置时，由于螺旋叶片在悬挂吊梁位置的不连续，导致禽胴体滞留，一般存留5～10只。

人们研究了许多水流搅拌技术，如美国专利US20060225439A1，采用在机体下部和侧面设置水流喷射装置，但其目的不是解决生产结束的禽胴体滞留，而是解决螺旋输送的工作区，也就是预冷机正常工作时螺旋叶片的1/4区域禽胴体的堆积问题，目的是改善禽胴体的冷却效果。工作结束操作时，槽体底部和槽体侧面的水喷射管没有起到防止禽胴体滞留在预冷机中的作用。禽胴体一直停留在不连续叶片的空档处。

气流搅拌也是螺旋预冷机常用技术，其目的也是分散禽胴体，让禽胴体与水充分接触，改善预冷效果。当水位到达槽体底部时，气流的搅拌力下降，不足以推动禽胴体前进，产生禽胴体滞留现象。

2 防止禽胴体滞留技术研究

2.1 防止禽胴体滞留的喷射装置[7]

项目组尝试过多种防止禽胴体滞留的方法，做过大量试验。

将螺旋轴做成通轴形式,通轴形式虽然能避免胴体的滞留,为了增强禽胴体的换热效率，通常采用空气搅拌型式，使禽胴体上下移动，空气搅拌的震动较大，螺旋轴的长度超过10m时，长期工作容易产生疲劳破坏，轴的强度下降，发生轴的断裂。

在空挡处增加动力装置，推动禽胴体前进。由于槽体内有大量的禽胴体随机运动，中午需要停机，因此，动力装置极易损坏，造成生产线停产。

将螺旋叶片轴之间的壳体底部增设活动门，滞留的禽胴体可以很方便取出，每天开启、关闭，一段时间后，密封度下降开始漏水。

试验表明，在一个螺旋叶片轴与另一个螺旋叶片轴结合部，出料机构轴与螺旋叶片轴结合部，设置防止禽胴体滞留在预冷机中的喷射装置，是螺旋预冷机工作结束时，槽体内禽胴体滞留量减少的有效方法之一。

1.叶片轴 2.悬挂吊梁 3.出料轴 4.驱动器 5.禽胴体 6.叶片 7.槽底空当 8.叶片端点 9.出料板 10.气喷射器 11.水喷射器图1 螺旋预冷机结构示意图

图1是螺旋预冷机结构示意图。在预冷机中叶片轴1被分成两段，第一叶片轴1a和第二叶片轴1b由悬挂梁2a连接，叶片轴1b与出料轴3之间由悬挂梁2b连接。叶片轴1由驱动器4a驱动，出料轴3由驱动器4b驱动。禽胴体5在叶片轴1上的叶片6推动下前进。叶片6在槽底空当7a处被断开，形成端点8a和端点8b。叶片6的最后端点8c与出料板9的端点8d，形成槽底空当7b。生产即将结束时，预冷机开始放水，放水之后能够看到禽胴体滞留在槽底空当7处。

7.槽底空当 10.气喷射器 11a.气管路 11b.水管路 12a.气阀门 12b.水阀门 13. 水喷射器 14.禽胴体滞留区图2 气、水组合的喷射器系统示意图

图2是气、水组合的喷射器系统示意图。在槽底空当7处，设置一组气喷射器和一组水喷射器，气喷射器10与管路11连接，由阀门12a控制，水喷射器13与管路11b连接，由阀门12b控制，从气喷射器10和水喷射器13喷出的气流15(见图3)和水流16(见图4)，在结合部形成一个防止禽胴体滞留的防滞留区14。当生产结束时，预冷机开始放水，当水位降到防滞留区14附近时，由于预冷机槽体内壁光滑，禽胴体滑落到防滞留区14，在气喷射器10和水喷射器13的联合作用下，搅动周边的水，使禽胴体移动，防止禽胴体滞留在空当7处。在放水时，水位较高时，气喷射器可以独立工作，水位较低时，水喷射器可以独立工作。

6.叶片轴 7.槽底空挡 8.叶片端点 10.气喷射器 15.气流图3 气喷射器在空当处的纵向剖视图

6a、6b.叶片轴 7.槽底 12.水喷射器出口 13.水喷射器 16.水流 31.水进口图4 水喷射器在空当处的纵向剖视图

图3是气喷射器在空当处的纵向剖视图，图4水喷射器在空当处的纵向剖视图。气喷射器由多个气喷射头、连接在每个气喷射头与喷射气源之间的气喷射管路和气喷射管路上的阀门构成；水喷射器由多个水喷射头、连接在每个水喷射头与喷射水源之间的水喷射管路和水喷射管路上的阀门构成。在一个螺旋叶片轴与另一个螺旋叶片轴之间结合部的悬挂吊梁处2a，以及禽胴体出料机构轴与螺旋叶片轴结合部的出料端悬挂吊梁处2b，设置气喷射器10和水喷射器13(见图2、3、4)。气喷射器10和水喷射器13设置在预冷机槽体的底部。生产结束时，当水位在气喷射器的喷射口之上时，气喷射器喷出的气流15会搅动周边的水，以及水喷射器喷出的水流16，能够防止禽胴体滞留在结合部。当预冷机内的水低于气喷射器时，气喷射器喷出的气流搅动周边的水力量减弱时，水喷射器喷出的水流16，就能够推动禽胴体移动，防止滞留，避免了由于人工捡拾滞留在预冷机槽体内的胴体而造成的人身伤害和设备损坏事故，提高了设备自动化程度。

气喷射器10和水喷射器13交叉布置在悬挂吊梁处2a和2b的槽底，布置范围与螺旋轴中心夹角以30°为宜。气喷射器10与预冷机主体轴向相垂直方向设置，水喷射器13与预冷机主体轴向成一定角度，角度15°左右。

气流喷射器和水流喷射器工作的状态不同，在预冷机工作结束时，水位逐步下降，浮力逐渐减小，禽胴体逐渐变为不漂浮状态，气流喷射器的作用减小，水流喷射器作用逐渐增强。

这种气流喷射器和水流喷射器组合系统，结构简单合理，使用方便，避免了人工捞取滞留禽胴体造成的人身伤害和设备损坏事故，解决了现有螺旋预冷机当工作结束时，在一个螺旋叶片轴与另一个螺旋叶片轴结合部、出料机构轴与螺旋叶片轴结合部，有禽胴体滞留的问题，单台禽胴体滞留不大于1只。提高了生产操作的安全性和生产效率。

2.2 防止禽胴体滞留的坡道式结构[8]

试验表明，将预冷机槽体设计成前段直径大于后端直径，出料机构段直径大于其它段，在结合部的槽体底部采用锥体结构形式连接并形成第一坡道；出料机构段和预冷机主体的结合部槽体底部采用锥体结构形式连接并形成第二坡道。这种方法是螺旋预冷机工作结束时，槽体内禽胴体滞留量减少的另一种有效方法。

图5是防止禽胴体滞留的坡道式预冷机示意图，图6是中间悬挂点坡道示意图，图7是出料段悬挂点坡道示意图。

1a、1b.叶片轴 2a.悬挂吊梁 5.禽胴体 8a、8b.叶片端点 17.坡道、18坡道道低端图6 中间悬挂点坡道示意图

1a、1b.叶片轴 2b.悬挂吊梁 5.禽胴体 8c叶片端点 8d.出料板端点 17.坡道 18.坡道低端图7 出料端悬挂点坡道示意图

第一叶片轴与第二叶片轴，第二叶片轴与出料轴可以采用同轴设置或不同轴设置两种结构形式。在叶片轴1a和叶片轴1b同轴情况下，在中间悬挂点2a处的槽底，设计成防止禽胴体滞留的下坡17。叶片6b直径大于叶片6a，下坡17的低点18端点8b，让禽胴体5大部分超过端点8b，叶片6就会将禽胴体5带走。第一坡道位于第一叶片轴上叶片的端点和第二叶片轴上叶片的端点之间的槽体底部；第二坡道位于第二叶片轴上叶片的端点和出料机构上的出料板端点之间。

工作结束时，禽胴体被螺旋叶片6，依次推动到当螺旋叶片将禽胴体5推动到第一坡道17a和第二坡道17b处。禽胴体5在重力的作用下，会顺着第一坡道17a和第二坡道17b下滑到坡道低端18，后续螺旋叶片8b和出料机构8d能够使禽胴体连续移动，不产生滞留现象。

试验证明，前段直径与后端直径不宜过大，造成整体结构不协调，制造成本、运输成本增加。坡道的度数以7°为宜。

3 结果和讨论

在螺旋预冷机悬挂吊梁处采用禽胴体滞留的喷射组合系统和坡道式结构可以有效的减少禽胴体滞留，提高预冷机操作效率，提高人员和设备安全性。气流喷射器和水流喷射器组合应用，气喷射器与预冷机主体轴垂直设置，水喷射器与预冷机主体轴向成15°左右的角度，布置范围与螺旋轴中心夹角以30°为宜；防止禽胴体滞留坡道的度数以7°为宜；单台禽胴体滞留不大于1只。结构简单合理，使用方便，避免了人工捞取滞留禽胴体造成的人身伤害和设备损坏事故，解决了现有螺旋预冷机当工作结束时，在一个螺旋叶片轴与另一个螺旋叶片轴结合部、出料机构轴与螺旋叶片轴结合部，有禽胴体滞留的问题，提高了生产操作的安全性和生产效率。

4 结论

螺旋预冷机采用防止禽胴体滞留的喷射器组合系统或防止禽胴体滞留的坡道式结构，解决了行业内多年来螺旋预冷机生产安全难题，提高了禽类加工设备的技术水平，将极大的促进螺旋预冷机的销售和老生产线的技术改造，提高国产设备在国际市场的竞争力。