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鸭鹅加工生产线总体工艺布局及设备选型

时间:2011-06-03 16:35:01  来源:  作者:叶金鹏 王子戡 王丽红
 
俗话说“民以食为天”,人们的健康意识随着生活水平的提高而不断加强,一日三餐的营养性和安全性越来越成为人们关注的重点。近年来,因环境恶化等诸多因素引发的食品污染现象日益严重,这些与食品安全相关的问题不仅让政府和食品监管部门头疼,也给人们的日常生活带来诸多不利。为此,各国政府特别是发达国家相继推出了较为严格的食品安全法律法规。面对日趋严峻的“绿色壁垒”,我国正逐步加大整治力度,食品安全状况不断改善。从长远角度来说,加强源头管理,严格监管加工环节,确保安全流通,才是从容应对贸易壁垒的根本出路。畜禽屠宰加工是肉类食品生产链中的一个重要环节,同时也是影响肉类食品品质和安全的关键因素之一,而决定畜禽屠宰加工环节好坏的一个很重要的方面就是屠宰加工厂的设计是否科学合理。屠宰加工厂的设计包括工艺设计和土建工程设计两大部分。其中工艺设计的主要内容为:厂区总体规划布局、厂房建筑结构类型的选择、主车间的内部设计(即:加工生产线总体工艺布局和设备选型及布置),并对建筑、给排水、电、汽等其他专业设计提出工艺要求,作为土建工程设计的设计依据。本文着重介绍现代化禽类加工企业鸭鹅加工生产线的总体工艺布局及设备选型。
一、设计原则与设计程序
1 设计原则
车间工艺设计应按以下原则进行:要有总体设计的全局观,既要满足食品加工企业生产要求,又要兼顾与其他相关设施的关联;设备基本上按工艺流程布置,但有些特殊设备可按相同类型作适当集中(如制冷设备、热交换装置等);进行设备布置时,应考虑到进行多品种生产的可能,适当留有余地,以便灵活调整设备;保证物料运输通畅,人员进出方便合理,避免重复往返可能引起的交叉污染;必须考虑生产卫生和劳动安全(如卫生消毒、防蝇防虫、电器防潮及安全防火措施等);应注意车间的采光、通风、采暖及降温等要求。
2 设计程序
车间工艺设计的基本程序:首先根据加工对象和产品方案确定加工生产线的工艺路线,依据工艺路线和食品加工的相应标准及规范要求划分各个加工区域和辅助作业区域;按工艺路线各工序的作业要求选择合适的加工设备和确定合理的生产人员数量,并参考设备的布置、生产人员数量和操作空间确定各加工区域的大小;根据各区域人员数量和作业性质设立相应的生活设施和辅助设施;根据各工序的工艺要求和设备的相关情况,计算车间水、电、汽、制冷及通风等参数,提供土建部分进行管线设计;最后综合企业资金、作业的方便性、生产过程的安全卫生要求、车间外观协调性以及其他因素对整个车间及生产线进行优化设计,让有限的资源得以发挥出最大效用,使整个生产过程尽可能达到最佳的效果。
二、工艺路线的确定及区域划分
鸭鹅加工的一般工艺路线为:
活禽吊挂→电晕→宰杀→沥血→浸烫→脱羽→浸蜡→冷蜡→剥蜡 →卸禽→净残羽
                            
集血加工   集羽加工          残蜡回收 挂钩清洗
 
白条转挂→ 割肛、开膛→ 取内脏→ 检疫→ 分离内脏→ 剪爪→ 冲洗→ 预冷→
      
内脏收集加工 烫爪→脱爪皮
沥水胴体转挂→整禽分级或分割→内包装→冻结→外包装→入库
根据鸭鹅加工的工艺流程以及生产过程安全卫生要求,一般将加工车间大致分为以下几个作业区域:活禽待宰吊挂区、宰杀浸烫脱羽区、手工净小毛区、取内脏区、副产品加工处理区、预冷分割包装区、冻结区、外包装区和冷藏发货区等。
三、各区域主要作业工序与设备选型
鸭鹅与鸡虽同属禽类,工艺流程与加工设备大致相同,但是鸭鹅属于水禽,在羽毛的适水性、羽毛与禽体的结合力、禽体表皮和羽毛的组织结构等方面与鸡存在明显的差异,这给鸭鹅的屠宰加工带来了一系列难题。因此,在工序安排和设备选型时务必要重视以下几点:禽体易漂浮,浸烫难——影响脱羽率;禽体易破损,脱羽难——影响肉品质量;禽体表皮细腻含脂,加工时易粘污物——影响肉品的安全卫生性。
设备选型要综合考虑生产能力、加工的自动化程度和投资情况;设备按照产品的工艺流程布置时,设备之间以及设备与墙体之间都要留有合理的距离,既便于人员的流动,也要为生产人员留有足够的操作空间;设备的布置还要考虑与水、电、汽管路联接的方便性。
1 活禽待宰吊挂区
对于工业化屠宰加工,除北京鸭和肥肝鹅(鸭)需要在屠宰加工厂内配备充裕的待宰棚外,肉鸭、肉鹅的待宰过程一般放在养殖场,根据生产调度计划单,待宰好的鸭鹅从养殖场分批、分量定时送到加工厂的活禽待宰吊挂区,由人工将活禽吊挂到悬挂输送线上。该区域配备的设备有笼箱输送机、笼箱清洗机和悬挂输送机(与宰杀浸烫脱羽区连线)。注意:对于寒冷地区笼箱清洗机必需配有热水浸泡装置。
2 宰杀浸烫脱羽区
宰杀浸烫脱羽区主要完成工艺流程中从宰杀沥血到浸烫脱羽后的浸蜡冷蜡剥蜡等工序的作业。该区域配备的主要设备有悬挂输送机、电晕机、浸烫机、脱羽机、浸蜡机、冷蜡机、剥蜡机以及输送链挂拍清洗机等。这个加工区域是鸭鹅屠宰加工生产线中最核心的加工工段,其工艺布局和设备选型是否合理,直接影响到最终产品的质量。为此按主要工序予以重点介绍:
(1)击晕及宰杀放血
击晕的程度应保证晕而不死,否则会影响放血的完全程度,进而降低肉品的质量;
宰杀方式分为口腔刺杀、延脑刺杀、割颈刺杀三种;
宰杀方式不同相应的放血时间也不同,口腔刺杀方式的放血时间一般为4~5min,割颈刺杀的放血时间较快,一般为2~3min,而延脑刺杀的放血时间界于上述两种方式之间。
目前击晕主要采用水浴电晕机,通过调节电压的幅值、频率或调整接触杆长度来适应不同禽类或生产规模的需要。
(2)浸烫脱羽
浸烫的效果影响脱羽率,而脱羽率与禽体破损率成正相关。在保证较好的浸烫效果的前提下,为了获得较高的脱羽率和相对较低的禽体破损率,应综合考虑以上两个技术指标。
浸烫机——目前对鸭鹅的浸烫加工普遍采用吊挂、复式搅拌自动浸烫机。通过机械搅拌装置沿禽体向下形成连续瀑布式水帘,逆向冲烫羽毛根部,并压迫禽体向水中浸沉;同时,向水中通入空气形成大量气泡,降低水的密度,使禽体在水中得到充分的浸润和浸烫。配备的自动控温系统及搅拌装置使浸烫水温稳定、均匀,保证均匀一致的浸烫效果。浸烫机的有效工作长度一般根据生产线的加工能力和所要求的浸烫时间确定,进行单体组合。
高湿热气喷烫方式,可以避免禽体的交叉感染,提高设备的节能环保性,是一种先进的浸烫方法,也代表着浸烫设备的发展趋势。但目前该工艺仅用于对生猪的单体浸烫,在禽类屠宰加工中的应用还有待深入研究。
脱羽机——目前普遍采用的是卧式和立式脱羽机。
卧式滚筒脱羽机对禽体体型要求较宽,通用性好,脱羽时还可以脱去爪皮。不足之处在于脱羽后,必须增加一次吊挂,因而限制了在生产率较高的大型自动化生产线上的使用。
立式转盘脱羽机采用相向转动的脱羽盘对禽体表面旋擦揉搓的原理完成脱羽作业,是目前比较先进的脱羽加工设备。该设备不但可以对整体脱羽间距进行调整,还可以对脱羽盘前后、上下及角度进行多维定量调节,进一步提高了脱羽率,降低了禽体破损率。根据生产线加工能力和加工对象可组合多台脱羽机满足脱羽要求。
目前,更先进的脱羽工作部件是根据仿生学原理采用钢辊结合手指型脱羽指进行脱羽。该部件模拟人手的脱羽方式,在提高脱羽率的同时极大地降低了禽体表面破损率和减轻了脱羽指对禽腔体的冲击力,目前主要用于肥肝鹅的脱羽作业。
(3)石蜡处理残羽
石蜡处理残羽装置是鸭鹅水禽屠宰加工的专用设备,主要由浸蜡机、冷蜡机、脱蜡机和蜡回收装置组成,用于鸭鹅在机械脱羽后,去除禽体体表残存的细绒毛。经石蜡净残羽系统的处理,鸭鹅的羽毛脱净率可达95%以上。一般屠宰加工能力3000只/h以上的生产线采用机械剥蜡,2000只/h以下加工能力的生产线通常采用人工剥蜡。
3 手工净小毛区
在该区域主要通过人工去除经石蜡净残羽系统处理过的胴体表面仍残存的少量纤毛。由于人员较多,用水量大,要做好通风系统的设计和确保排水畅通以及足够的照明度。
4 取内脏区
取内脏作业主要有两种方式:自动联合作业装置和人工辅助流水线生产。自动联合作业装置采用机械手完成割肛、开膛、净膛系列工序,实现了自动化加工,不但可以提高生产线的加工能力,保证肉品加工质量的稳定,还极大地减轻了工人的劳动强度,是极具发展潜力的屠宰加工技术装备之一。但该装置对禽体的体型、骨肉比均匀性要求严格。国内绝大多数养殖场无论养殖规模还是养殖水平都还难以提供适合自动联合作业装置作业的活禽,因此国内多为人工辅助流水线生产方式。极少数几家禽类加工企业引进了国外这类设备也几乎闲置。
取内脏区工艺布局设计要着重注意人工辅助流水线生产的加工能力受到人工作业速度和移位的限制。对于加工能力4000只/h以上的鸭鹅屠宰生产线,宰杀浸烫脱羽区可以采用一条多驱动悬挂输送线,而取内脏区则需要配备两条人工辅助流水线。
5 副产品加工处理区
副产品加工处理区主要完成烫爪和脱爪皮、剥胗皮、刺肠和洗肠作业,以及禽爪、心、肝、胗等副产品清洗整理后的装盘或内包装及转运。该区域配备的设备有烫爪机、脱爪皮机、去胗油机、剥胗皮机、副产品冷却装置、真空包装机和封口机等。注意副产品加工区与主产品加工区要严格隔离,不得共用通道,慎防交叉污染;用过的刀具、车盘要及时清洗消毒;废弃的脏器污物等必须密闭输送到下脚料处理间处理。
6 预冷分割包装区
预冷分割包装区主要完成净膛后的胴体预冷、整禽分级或分割以及内包装等工序。该区域配备的设备有预冷装置、分割悬挂输送机、台式分割输送机、真空包装机和封口机等。这里着重介绍预冷工序及其相关设备。
预冷是将净膛后的胴体置于0~4℃的低温环境中,经过一定的时间将胴体中心温度降至7℃以下,可保证产品后期加工及冻品的品质。预冷主要有风冷、水冷、喷淋冷却和湿冷四种方式。风冷采用循环流动的气流来冷却胴体是一种前期投入比较经济的预冷方式。其缺点是由于气流流动带走热量的同时还带走了胴体表面的水分,使胴体表面干燥,失水严重,影响产品质量。
水冷就是将胴体放入冷水中进行预冷,主要有吊挂式和螺旋式两种类型的加工设备。水冷改善了风冷冷却过程的胴体失水缺陷,但因其用水量较其他方式大,节能性较差;同时,由于胴体在水中浸泡的时间较长,对肉品的质量会产生一些不利影响。吊挂式水浴预冷比较适用于加工能力在3000只/h以下的中小型家禽屠宰生产线。经实际检测,其预冷效果要比现行其他预冷方式可靠,能确保在既定的预冷时间内,将胴体中心温度降至7℃以下。其缺点是占地面积大,一次性用水量较高,不适合高生产率的屠宰生产线。螺旋预冷机占地面积小,用水量比较均匀。但其一次性投资较高,预冷过程中冷源利用率比吊挂式预冷稍低。
风冷比较适合于终端产品为鲜销产品的冷却,水冷一般适合于终端产品为冻产品的冷却。喷淋冷却和湿冷综合了风冷和水冷的优点,是更为先进的冷却方式。
喷淋冷却是在风冷环境下,同时间歇或持续向胴体表面喷淋0~2℃的冷水,达到预冷的目的。与水冷相比,其耗水量小得多,节能环保性较好,喷淋冷却中胴体之间没有直接或间接的接触,克服了水浴预冷容易产生交叉污染的缺点;与风冷相比,喷淋的水分持续不断湿润胴体体表,改善了单一风冷冷却过程的胴体失水缺陷,而且预冷环境湿度加大,可缩短冷却时间。湿冷是采用高湿低温空气对胴体冷却,主要用于鲜销产品的预冷,该方式投资成本较高,但是冷却效果和安全卫生性更好。
注意分割包装区域为8~12℃的作业环境,且操作人员较多,车间既要密闭节能,又要做好通风系统的设计,并保持地面干燥及足够的照明度。
7 冻结区
冻结区由若干冻结间组成,用于产品冷藏前的快速冻结,以保证产品解冻后有较好的持水性和良好的品质。为保证出货快速,冻结间一般不宜过大,通常5~15吨/间。出口加工企业冻结间应设计成单向流通,副产品和主产品的冻结间要严格分开。冻结方式一般有搁架盘管冻结、搁架风冷冻结和速冻车风冷冻结。搁架冻结投资较少,但转运和除霜及清洁库体不太方便,现多数采用速冻车冻结。
8 外包装区
外包装区主要完成冻结后的产品脱盘和装箱。使用过的车盘应送往消毒清洗间进行消毒清洗处理,暂存待用。
9 冷藏发货区
冷藏发货区通常指冷藏库和月台。企业可根据产品种类和产量进行适当分间,分间过多会投资增大,容积利用率低。库内货物的摆放,一般为堆放式和组合立体货架式,对于冷藏量大(4000吨以上)、产品种类较多的大中型加工企业可选用组合立体货架式存放。出口加工企业副产品和主产品的贮存要严格分开。
四、车间总体及外观优化设计
完成车间工艺布局、区域划分和设备选型布置后,需根据各区域人员数量和作业性质设置相应的生活设施和辅助设施。生活设施主要有接待室、休息室、洗衣房、更衣室、淋浴和卫生间等;生产辅助设施主要有化验室、热交换间、制冷机房、空调机房、电器控制室以及与主、副产品加工区域分设的内外包装材料间、消毒液制备间、刀具器皿消毒间、车盘清洗消毒存放间和车间办公室等。对于大型鸭鹅屠宰加工生产线和出口注册企业,在生产加工的清洁区域需设二次更衣室,不同清洁卫生要求的区域,需严格设置单独的更衣室。车间生活和辅助设施的设计必须符合《SN/T1346-2004肉类屠宰加工企业卫生注册规范》、《出口食品生产企业卫生注册登记管理规定》的相关要求。
车间外观及总体的优化设计主要结合车间设计类型来考虑,车间类型一般分为综合型和单一型。综合型主车间一般利用主辅房的高差将辅房设计为多层结构。辅房底层主要布置与产品加工区相关的生活设施和辅助设施,二层一般规划为办公区并设有空中参观走廊。将加工区、参观区、办公区和休息区结合在一起,便于参观和统一管理,提高了厂房的空间利用率。综合型车间通过一整套周密严谨的设计和严格的管理措施可以做到将加工人员、工作人员和参观人员的流动路线严格分开,避免交叉污染。因整体建筑结构复杂,综合型车间一次性投资相对较大。单一型主车间一般为单层结构,车间分为产品加工区和辅助工作区,厂房的建筑结构比较简单,一次性投资相对较少。但是没有专设的参观走廊,工作人员和参观人员只能共用一个生产通道,人员流动路线的交叉易造成交叉污染。
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