李凌樂

[摘 要]食品工業(yè)的發(fā)展促使食品機(jī)械制造業(yè)不斷向前發(fā)展。新的設(shè)計(jì)理念又引導(dǎo)和制約著食品機(jī)械的發(fā)展。在可持續(xù)性發(fā)展的理念下，結(jié)合環(huán)境保護(hù)和食品安全問題，提出并行式綠色設(shè)計(jì)的新理念。探究食品機(jī)械設(shè)計(jì)過程中需要注重的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，用新理念引導(dǎo)食品機(jī)械制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]食品機(jī)械；可持續(xù)發(fā)展；綠色設(shè)計(jì)；食品安全

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.20.052

1 食品機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

食品機(jī)械的種類可以分為：糧油加工設(shè)備、果蔬保鮮與加工設(shè)備、畜禽產(chǎn)品加工設(shè)備、水產(chǎn)品加工設(shè)備、方便食品級(jí)加工設(shè)備、飲料加工設(shè)備和食品加工中廢棄物綜合利用設(shè)備等。按照食品加工的單元操作的不同，可以分為：食品輸送機(jī)械、食品清理與分選機(jī)械、食品粉粹機(jī)械、食品混合機(jī)械、食品濃縮機(jī)械、食品干燥機(jī)械、食品殺菌機(jī)械、食品熟化機(jī)械、食品冷凍機(jī)械和食品包裝機(jī)械等。

食品工業(yè)已經(jīng)不可或缺，成為引領(lǐng)制造業(yè)的新方向。食品機(jī)械技術(shù)從生產(chǎn)自動(dòng)化、原料高利用率化、機(jī)械設(shè)備節(jié)能化、食品安全化、高新技術(shù)實(shí)用化、機(jī)械設(shè)備通用化等多方面對(duì)食品機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。我國的食品機(jī)械不管從內(nèi)部質(zhì)量還是外觀質(zhì)量都落后于發(fā)達(dá)國家。原因是采用的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)手段、設(shè)計(jì)方法、制造技術(shù)和檢測手段落后。原材料、質(zhì)量不穩(wěn)定，直接影響了食品機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2 食品安全對(duì)食品機(jī)械的要求

隨著《食品法》的實(shí)施，食品安全問題作為一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅涉及食物本身，而且涉及食品原料、食品工藝、食品生產(chǎn)加工、食品包裝和食品銷售等所有環(huán)節(jié)。

3 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)可以是應(yīng)用新原理、新思想、新方法開發(fā)創(chuàng)新的機(jī)械，也可以是在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或作局部改造，從而改變原有機(jī)械性能。

機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量基本上取決于設(shè)計(jì)質(zhì)量，而制造過程對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量所起的作用是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)階段是決定產(chǎn)品好壞的重要環(huán)節(jié)。

在實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力功能的前提下，盡可能做到性能好、效率高、成本低，有一定的可靠性；而且還應(yīng)考慮到操作方便、維護(hù)簡單、造型美觀以及便于運(yùn)輸。

機(jī)械設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中占有重要地位，機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗往往成為產(chǎn)品在生產(chǎn)和銷售中是否能夠取得良好效果的決定條件。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是制造業(yè)的靈魂，產(chǎn)品開發(fā)的成敗主要決定于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，因?yàn)楫a(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能、質(zhì)量、成本、交貨時(shí)間、可制造性、可維護(hù)性及人、機(jī)、環(huán)境關(guān)系等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品全生命周期成本的90%左右在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段已經(jīng)被決定，其中70%～80%在概念設(shè)計(jì)階段被決定。概念設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新設(shè)計(jì)。方案選擇的自由度大，產(chǎn)品創(chuàng)新的空間相對(duì)就要大。

現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品正在逐步向智能化、協(xié)同性、科技化發(fā)展，并且逐漸形成了較為完善的設(shè)計(jì)體系，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程的理論、計(jì)算機(jī)軟硬件應(yīng)用和智能化應(yīng)用的理論也更加廣泛地被應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法之中，提高了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量方法，也成為現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)方法中重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

食品機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：①明確設(shè)計(jì)要求（確定機(jī)械的預(yù)期功能、有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和限制條件）；②調(diào)查研究，制動(dòng)設(shè)計(jì)方案，繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖（確定機(jī)械的工作原理，擬定集中總體布置方案，進(jìn)行粗略計(jì)算和分析比較）；③進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，確定主要零部件的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；④進(jìn)行傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其主要參數(shù)；⑤進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和總裝配圖；⑥繪制零件工作圖；⑦編制技術(shù)文件（編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件明細(xì)表，對(duì)較復(fù)雜的機(jī)械還應(yīng)繪制詳細(xì)的機(jī)械傳動(dòng)示意圖等）。

4 食品機(jī)械設(shè)計(jì)新理念

4.1 綠色設(shè)計(jì)理念

綠色設(shè)計(jì)（Green Design，GD），就是設(shè)計(jì)和制造生命周期環(huán)境影響為最小的產(chǎn)品，在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性，即可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等，保證產(chǎn)品功能、使用壽命、指令等。在設(shè)計(jì)食品機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，全面考慮食品機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、使用甚至報(bào)廢、處置等環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品的全生命周期各個(gè)階段，從源頭上防止污染。

4.2 并行式綠色設(shè)計(jì)理念

以集成并行的綠色理念設(shè)計(jì)食品機(jī)械及其相關(guān)過程，初期充分考慮機(jī)械生命周期全過程的各項(xiàng)因素（如用戶需求、質(zhì)量、成本、進(jìn)度、拆卸與回收的設(shè)計(jì)體系等），使食品機(jī)械實(shí)施最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.3 并行式綠色設(shè)計(jì)理念下設(shè)計(jì)的一般過程

綠色設(shè)計(jì)是一種基于生態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段提出了更高要求。食品機(jī)械數(shù)據(jù)管理技術(shù)是并行式綠色設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是對(duì)食品機(jī)械生命周期全過程個(gè)各環(huán)節(jié)中所需要的、或生成的大量數(shù)據(jù)和信息的管理技術(shù)，可按照要求將數(shù)據(jù)或信息及時(shí)傳遞到制定的位置或相應(yīng)的人員。

機(jī)械設(shè)計(jì)的過程不再是一種串行設(shè)計(jì)模式，而是一種在設(shè)計(jì)過程中逐級(jí)反饋的設(shè)計(jì)模式。將概念設(shè)計(jì)做大最全面、最優(yōu)化。從概念上影響整個(gè)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

4.4 新設(shè)計(jì)理念下食品機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)施要點(diǎn)

設(shè)計(jì)理念的更新：可持續(xù)發(fā)展理念、食品安全理念、并行式綠色設(shè)計(jì)理念。

食品機(jī)械設(shè)備的材料設(shè)計(jì)：直接接觸食品加工過程的設(shè)備材料要求（如抗菌、容易清洗），非直接接觸食品的設(shè)備材料要求（如節(jié)能、環(huán)保、對(duì)操作人員無害等），直接接觸食品成品或半成品的包裝設(shè)備的材料要求（無害、抗菌、不能對(duì)食品造成附著添加等）。

食品機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)要易于制造和裝配，具有良好的可拆卸性，動(dòng)力和液壓系統(tǒng)要考慮到綠色設(shè)計(jì)。對(duì)于目前發(fā)展勢頭迅猛的中小型家用食品機(jī)械要在使用中易于或加入清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠一機(jī)多用，環(huán)保節(jié)水等。

食品機(jī)械生產(chǎn)線設(shè)備的設(shè)計(jì)：對(duì)于目前的大型標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)設(shè)備，要采用GMP（Good Manufacturing Practice，良好生產(chǎn)規(guī)范）的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)為指導(dǎo)，同時(shí)還要用先進(jìn)的科學(xué)預(yù)防性食品安全保證體系HACCP（Hazard Analysis Critical Point，危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)）來規(guī)范生產(chǎn)線設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)。

在食品機(jī)械概念設(shè)計(jì)階段，全盤考慮?；谑称钒踩途G色生產(chǎn)，對(duì)食品機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全程的監(jiān)控。如設(shè)置設(shè)備的使用監(jiān)控和警報(bào)系統(tǒng)等。

參考文獻(xiàn)：

[1]付國壯，食品機(jī)械技術(shù)發(fā)展研究[J].科技論壇，2013（8）.

[2]馬海樂.食品機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.