張海霞 傅旻

摘 要：本文研發(fā)了一種脫水性家用餐廚垃圾處理器，主要任務(wù)是在第一時(shí)間內(nèi)解決了家庭的餐廚垃圾，避免餐廚垃圾由于沒有及時(shí)處理，長時(shí)間與空氣接觸導(dǎo)致變質(zhì)霉?fàn)€，污染環(huán)境。目前市場上現(xiàn)有的垃圾處理設(shè)備主要是與家庭水槽下水口連接，將垃圾直接粉碎后用水沖入下水道中，與現(xiàn)有的垃圾處理設(shè)備相比較該設(shè)備在將垃圾粉碎后并沒有用水沖入下水道中，既節(jié)約了水資源，又避免了水污染，而是在粉碎的基礎(chǔ)上對垃圾進(jìn)行了干燥和壓縮，便于封存，可以作為農(nóng)作物的肥料和工業(yè)燃料等等可回收的資源進(jìn)行二次利用，可謂是變廢為寶，真正的實(shí)現(xiàn)了垃圾的處理，減輕了政府壓力，緩解了環(huán)境污染。

文章通過分析設(shè)備的設(shè)計(jì)背景，研發(fā)意圖，表達(dá)了設(shè)備設(shè)計(jì)的實(shí)際意義和社會(huì)意義，特別是在當(dāng)前我國糧食浪費(fèi)比較嚴(yán)重，環(huán)境污染問題亟待解決的形勢下更具有特殊意義；通過闡述設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方式，表達(dá)了設(shè)備從概念性設(shè)計(jì)到三維模型實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過程；通過展現(xiàn)主要零件的幾何模型和整個(gè)設(shè)備的裝配簡圖表達(dá)了設(shè)備的主要零件的幾何形狀和各自的實(shí)際功能與在該設(shè)備中地位，從而體現(xiàn)了整體設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及各個(gè)零部件之間的裝配關(guān)系；通過與現(xiàn)有設(shè)備主要功能和性能的詳細(xì)比較，明確了該設(shè)備在未來市場上的價(jià)值，對設(shè)備在今后市場的定位有了一個(gè)更加明確的規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：家用； 餐廚垃圾處理器； 粉碎； 干燥

中圖分類號(hào)：TM925.59 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2013）06-178-002

餐廚垃圾的處理在世界任何一個(gè)國家都是政府關(guān)于垃圾處理不容忽視的問題和責(zé)任。餐廚垃圾的處理是否得當(dāng)直接關(guān)系到我們賴以生存的環(huán)境是否不被污染或盡可能減少污染，特別是在我國這個(gè)擁有十三億多人口的國家，自古以來追求民以食為天，各種聚餐和飲食招待導(dǎo)致大量的剩飯剩菜，對他們的不得法處理將會(huì)對環(huán)境造成很大的影響，成為了衡量政府環(huán)衛(wèi)工作的一項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)。餐廚垃圾的合理處理已經(jīng)成為亟待解決的首要問題。在我國餐廚垃圾占了所有垃圾的30%以上，甚至在我國的一些一線城市，這部分比例還要更大，如北京37%，天津54%，上海59%，沈陽62%，深圳57%，廣州57%，濟(jì)南41%，對這部分垃圾的有效處理從一定程度上說直接影響著我國垃圾處理的有效性和合理性。

一、設(shè)計(jì)脫水型家用餐廚垃圾處理器的社會(huì)意義和價(jià)值

1.我眼中的餐廚垃圾

餐廚垃圾俗稱泔腳，是人們飲食所產(chǎn)生的部分垃圾，很容易腐爛變質(zhì)，散發(fā)惡臭，傳播細(xì)菌和病毒。由于我國居民的飲食結(jié)構(gòu)和烹調(diào)習(xí)慣，我國餐廚垃圾從化學(xué)組織上分析主要組成有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無機(jī)鹽。與其他垃圾相比，具有含水量高，有機(jī)物、油脂、鹽分含量都比較高的特點(diǎn)。其性狀和氣味都會(huì)對環(huán)境衛(wèi)生造成惡劣影響，容易滋長病原微生物、霉菌毒素等有害物質(zhì)。

也正是由于餐廚垃圾復(fù)雜和多元的組成成分，其營養(yǎng)價(jià)值比較高，營養(yǎng)元素也較豐富。如果對這部分餐廚垃圾經(jīng)過合理的處理后加以應(yīng)用，將是很好的資源，由此會(huì)創(chuàng)造出大量寶貴的可再生資源。

2.家用餐廚垃圾處理器的產(chǎn)生背景

隨著近幾年國家環(huán)境污染壓力的不斷增大，政府已經(jīng)出臺(tái)了各種政策和措施用來處理餐廚垃圾，適當(dāng)?shù)木徑饬诉@種污染尷尬，但是對于廣大市民和消費(fèi)者來說，還是抱著比較遙遠(yuǎn)的觀望態(tài)度，總覺得垃圾的處理和回收與自己的關(guān)系比較疏遠(yuǎn)。正是因?yàn)檫@樣一種認(rèn)識(shí)，餐廚垃圾的處理往往不能夠在第一時(shí)間進(jìn)行，通常等到政府對他們進(jìn)行回收、處理的時(shí)候已經(jīng)腐爛變質(zhì)，造成了很大的環(huán)境污染，成為了影響食品安全和生態(tài)安全的潛在危險(xiǎn)源。而其可回收資源也因此而失去了有效利用和回收的最佳時(shí)效。在這樣的情況下有了餐廚垃圾家庭處理的設(shè)想，可以在第一時(shí)間處理餐廚垃圾，避免與空氣接觸后的腐爛變質(zhì)。

二、目前家庭餐廚垃圾處理器在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

在國外一些相對發(fā)達(dá)的歐洲國家，在政府的協(xié)助甚至強(qiáng)制下已經(jīng)基本普及了小型的家庭垃圾處理器，美國90%以上家庭使用這種機(jī)器。國外主要有機(jī)械研磨型和生化處理型兩種類型。

研磨型是一種以粉碎為主要處理方式的垃圾處理設(shè)備，目前市場上最常見的家庭用餐廚垃圾處理機(jī)安裝于廚房水槽下方，并與排水管相連，通過交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤，利用離心力將粉碎腔內(nèi)的食物垃圾粉碎后排入下水道。粉碎后的顆粒直徑小于4毫米，不會(huì)堵塞排水管和下水道?？奢p松實(shí)現(xiàn)即時(shí)、方便、快捷的廚房清潔，營造健康、清潔、美觀的廚房環(huán)境。

生化處理型則更環(huán)保，目前國外的做法是將這些垃圾粉碎后不是直接流入下水道匯入江河，造成河水的二次污染，而是粉碎后流入由政府修建的污水處理池，經(jīng)過發(fā)酵處理后制成沼氣提供能源，這種做法更加利于進(jìn)行資源化回收利用，將是以后家庭垃圾處理方式發(fā)展趨勢。

目前在我國家庭垃圾處理器還沒有得到廣泛的使用，最常見的就是國外使用的研磨性家庭垃圾處理器，一般裝在水槽下面與下水道連接，在摘菜的過程中或者飯后可以將垃圾收集倒入下水管道內(nèi)，然后打開水管將垃圾隨水沖入下水道中。我國不僅在技術(shù)上進(jìn)行了引進(jìn)，同時(shí)在尺寸上也沒有進(jìn)行大的修改，所以現(xiàn)在市場上所使用的這種垃圾處理器安裝尺寸與我國國民所使用的水槽尺寸并不符合，使用范圍受到了很大限制，這是造成不能廣泛推廣的一個(gè)重要原因。

三、脫水性家庭餐廚垃圾處理器的工作原理

脫水型家庭餐廚垃圾粉碎機(jī)是通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤，刀盤設(shè)有可360度回轉(zhuǎn)的沖擊頭，沒有利刃，安全、耐用、免維護(hù)。刀盤自身與粉碎杯旋和在一起，在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀盤高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)了與它旋和的粉碎杯的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生了很強(qiáng)的離心力，利用離心力將粉碎杯內(nèi)的食物垃圾粉碎后所產(chǎn)生的大量的水分排出進(jìn)入下水道，按照技術(shù)要求設(shè)備轉(zhuǎn)速需要達(dá)到3000r/min。由于刀架和刀頭兩部分在工作過程中轉(zhuǎn)向相反更有利于對垃圾物質(zhì)的有效粉碎，使得粉碎時(shí)間縮短，效率提高，起到保護(hù)電機(jī)的作用。粉碎杯四周是由具有抗腐蝕性能的不銹鋼篩網(wǎng)構(gòu)成的，即排除了多余的水分和小顆粒狀物質(zhì)也自動(dòng)攔截了固體大顆粒狀物質(zhì)，這些大顆粒物質(zhì)在粉碎杯中等待干燥。烘干利用烘干片完成。烘干片選用了陶瓷材質(zhì)制作，具有很好的加熱和導(dǎo)熱性能，在加熱的過程中自身低速旋轉(zhuǎn)，以便水分更好的散發(fā)和疏散，提高了隨物質(zhì)的干燥速度，避免了在烘干加熱的過程中物質(zhì)發(fā)生粘連甚至焦糊。在整個(gè)干燥接近尾聲的時(shí)候，烘干片將利用30秒的時(shí)間對粉碎杯中的物質(zhì)進(jìn)行壓縮。最后當(dāng)我們聽到“滴”的提示音后，擰開刀盤蓋，取出粉碎杯，將其中已經(jīng)粉碎和壓縮的物質(zhì)拿出，封存，作為肥料、燃料等可再生或可利用資源。相對于肥料來說屬于純天然的，比目前在用的化肥施肥要安全很多、衛(wèi)生很多，既有利于環(huán)境保護(hù)，也有利于食品安全的把控。

四、脫水性家庭餐廚垃圾處理器的設(shè)計(jì)方式與思路

1.脫水性家庭餐廚垃圾處理器的設(shè)計(jì)方式

在設(shè)計(jì)上我采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方式，采用這種設(shè)計(jì)方式主要是基于以下幾點(diǎn)的考慮：第一，作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者我希望產(chǎn)品能夠在外觀上具有唯一性和不可互換性，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠獲得自己的外觀專利，第二，產(chǎn)品在材質(zhì)上我們盡可能的選擇了塑料外殼，所以自頂向下的設(shè)計(jì)方式更符合加工生產(chǎn)的需要，更有利于保證產(chǎn)品的配合精度。第三，也就是最重要的一點(diǎn)是這樣的設(shè)計(jì)正是由于從系統(tǒng)的頂層出發(fā)便于結(jié)合模擬手段，有效的控制和掌握系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的性能狀況。結(jié)合對產(chǎn)品的相關(guān)要求不斷的調(diào)整設(shè)計(jì)方案，不斷的完善零件的形狀、功能和裝配關(guān)系，形成有效的良性循環(huán)。第四點(diǎn)在設(shè)計(jì)的過程中隨著層次的逐級(jí)向下，在系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)也得以細(xì)化和確認(rèn)，保證了設(shè)計(jì)的正確性和生產(chǎn)加工的可操作性，有效的縮短了設(shè)計(jì)周期。因?yàn)檫@款脫水型家庭餐廚垃圾處理器的部件較多，形狀相對復(fù)雜，所以采用這種設(shè)計(jì)方式具有明顯的優(yōu)越性。

2.脫水型家庭餐廚垃圾處理器的設(shè)計(jì)思路

整個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)思路其實(shí)就是從整體結(jié)構(gòu)到具體零件的細(xì)化過程。首先最初是對目前市場上使用范圍最廣的家用型餐廚垃圾處理器進(jìn)行了一個(gè)多角度全方位的了解，希望能夠設(shè)計(jì)出一款真正適合我們國民使用的家用餐廚垃圾處理器，在不污染土壤的前提下也不污染水源，同時(shí)還能夠很好的完成資源的合理應(yīng)用和回收。有了這樣一個(gè)目標(biāo)后，我的設(shè)計(jì)思路首先是定格在既能夠?qū)Σ蛷N垃圾進(jìn)行粉碎，又能夠進(jìn)行干燥并壓縮以便為我所用。這個(gè)概念的形成使我確定整個(gè)產(chǎn)品至少要有兩大子部件組成，一部分是粉碎部件用來對餐廚垃圾進(jìn)行粉碎，還有一部分就是干燥部件，用來對粉碎后的固態(tài)垃圾進(jìn)行干燥。在這兩大子部件確定后我開始構(gòu)想，整個(gè)垃圾處理器用什么電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，如果驅(qū)動(dòng)，在一層層深入的思考中逐漸的完善著對整個(gè)機(jī)器的設(shè)計(jì)思路，最后將產(chǎn)品的整體思路定格在電機(jī)組件、粉碎組件、干燥組件、腔體組件和電源組件五部分。實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)自頂向下的設(shè)計(jì)過程。有了對這款設(shè)備子部件的細(xì)化思路，接著又對每一個(gè)子部件展開了細(xì)化設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中逐漸根據(jù)產(chǎn)品的需要和性能的要求產(chǎn)生了滿足條件的各個(gè)零件，其中就包括最重要的13個(gè)零件。

五、脫水性家庭餐廚垃圾處理器的市場前景

我們對所研發(fā)的這款設(shè)備信心十足，首先從減少垃圾對環(huán)境的污染而言，這款產(chǎn)品避免其因?yàn)殚L時(shí)間滯留與空氣接觸而導(dǎo)致發(fā)霉變質(zhì)惡臭，進(jìn)入下水道中的液態(tài)物質(zhì)僅僅是餐廚垃圾中的水分，不會(huì)對江河源水造成嚴(yán)重的污染，脫水后的固態(tài)物質(zhì)留在粉碎腔中經(jīng)過烘干、干燥后研成餅狀，在沒有水分的情況下不會(huì)繼續(xù)發(fā)霉變質(zhì)，封存后可以作為化肥燃料等等資源，便于再次回收和利用。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念而言，這款產(chǎn)品適合我國的國情和人民的生活習(xí)慣，如果能夠給予推廣使用的話，將會(huì)從真正意義上成為一款家用型的餐廚垃圾處理器，既保護(hù)了環(huán)境，減少了垃圾污染，又使大量的處理后的垃圾變廢為寶成為可再次利用資源，在市場上將具有良好的發(fā)展前景。