绿色设计理念在食品机械中的应用研究

2014-07-21 03:15
中国新技术新产品 2014年8期
关键词:食品机械食品绿色

(菏泽市产品质量监督检验所,山东 菏泽 274000)

绿色设计理念在食品机械中的应用研究

黄 艳

(菏泽市产品质量监督检验所,山东 菏泽 274000)

绿色崛起已成为业内对食品机械行业迫切的呼声,绿色设计将成为食品机械行业今后的努力方向。本文就绿色设计在食品机械中的应用做了简要探讨。

环境;绿色设计;食品机械

绿色设计(Green Design, GD),就是设计和制造生命周期环境影响为最小的产品,也可以被认为是以绿色技术为原则所进行的产品设计。概括来说,绿色设计就是在产品整个生命周期内,着重考虑产品的环境属性,即可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等,并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命、质量等。相对地,食品机械的传统设计很少考虑环境属性以及与食品安全的关系,其产业链一般只考虑到设计、制造和使用环节。而绿色设计则是从系统工程和绿色理念出发,不仅考虑食品和包装机械设计、制造、使用,而且还考虑到报废、处置等环节,能有效的从根本上防止污染,受大众所欢迎。绿色设计的前提,是对绿色技术的掌握,只有运用了绿色技术,才能减少环境污染,节约资源和能源的消耗。绿色技术的运用体现在产品的全生命周期各个阶段,从概念形成到生产制造、使用,再到废弃后的回收、重用及处理处置等,都能体现绿色设计的理念。

1 绿色设计主要内容

1.1 机械材料的绿色设计

绿色设计在食品机械材料环节,主要体现在材料的选取上。经食品机械加工的食物是让消费者食用的,食物品质的好坏直接关系到人们的身体健康,所以在设计时确保所选取的食品机械材料是安全的、绿色的。符合绿色概念,比如低耗能、低污染、低成本、易于加工、易处理、易回收、耐腐蚀、无毒,另外为了清洁卫生,不允许结构中有清洗不到的死角,要选取便于拆装、清洗的材料,以避免微生物在死角生长繁殖。

1.2 产品结构的绿色设计

1.2.1 易于制造和装配的设计

可 制 造 性 设 计(Design for Manufacturing, DFM),指的是如何利用手头现有设备和工艺能力把产品从原理设计中实现出来,侧重于制造工艺,如冲压、机加、注塑、铸造等;可装配性设计(Design for assembly, DFA),侧重于装配,不但考虑能制造出来,还考虑装配过程中便捷性的设计,结合生产需要,尽量避免出现不方便生产的设计。二者设计目的都一样,即在产品研发阶段,就把过程设计考虑进来,通过方案的比对和优化,提高制造和装配的便利性,经济性。

绿色产品的DFM/DFA,会使产品更加易于制造和装配,提升设备的生产品质和可维护性,延长机械设备的使用寿命,节省不必要的工序、工具和人力,减少零件数量,降低成本,避免重复的设计修改,缩短开发周期,以环保为目标,减少环境污染,实现清洁生产,让人们吃上放心的食品,从而赢得顾客,提高市场占有率。提供可行性方案来建立企业未来产品的发展战略,使企业最终实现可持续发展。

1.2.2 可拆卸性设计

目前在食品机械设计中,可拆卸性设计尚没有受到太大重视,当食品机械毁损不能使用,由于无法拆卸被迫丢弃,造成资源浪费和环境污染的现象比比皆是。近年来,废弃物处置费用也在逐年增加,易于销毁的特性成为产品设计的空缺。因此食品机械设计中,充分考虑可拆卸性设计显得尤为重要。

可拆卸性设计具有多方面的好处。首先,操作人员可以对食品机械进行拆卸,便于较好的维修和全方位的清洗,保证食品机械的安全卫生。其次,还可以促进资源再利用,从长远看,在设备无法进行维修面临淘汰时,可以进行选择性再利用;亦或进行部件的翻新,更换损坏部件,让机械设备重新运转。再次,对于无法再利用的部分,可以环保安全无污染的处置掉。通过以上这些可拆卸性设计,可以更加完善食品加工业的生产环节。

1.3 动力的绿色设计

任何生产都离不开动力,食品机械的动力来源主要是燃油,污染严重,主要体现在噪声、废气、漏油几方面的污染。其中食品机械排放的废气,对绿色食品影响颇大,当食品在设备中进行加工时会受到排放废气的影响,废气中的碳氢化合物直接降低食品的品质。因此建议对食品机械动力进行合理的选择。

当前的动力供应方式还比较单一,绿色设计在食品机械动力系统中的体现就是利用电力代替石油作为食品机械的动力。选择以电力为动力,将减少各种污染,提高食品质量,保证人体健康。除电力这项动力供应方式外,此外,我们势必要加快研发步伐,开发利用植物油、太阳能、天然气和氢气等能源,使之可以在食品机械中迅速得到应用。

1.4 液压系统的绿色设计

液压系统是食品机械进行传动所依靠的主要系统,但该系统存在不少问题,像噪声污染和漏油污染等问题,其根本原因是消耗一次性能源石油,耗能大,污染严重,这些污染直接影响食品品质,阻碍食品工业的发展。我们可以增设声控系统解决噪声污染,可以用水或植物油代替矿物油,来解决漏油污染的问题。因此,对于液压系统的设计,要多角度看问题,加快对水压、植物油等生态液压系统的研究,加大投入,尽快使用,改善现存的问题。如此一来,液压系统的绿色设计能节约成本,减少石油消耗和漏油污染,保护环境,为我国现代食品工业的可持续发展提供长效机制。

2 并行式绿色设计方法

2.1 基本特点

在食品机械开发设计中,以集成并行的绿色理念设计食品机械及其相关过程,技术开发人员力求在设计初期就考虑食品机械生命周期全过程的各项因素(如用户需求、质量、成本、进度、拆卸与回收的设计体系等),使食品机械实施最优化设计,这就是所谓的并行式绿色设计模式。它具有以下基本特点:

2.1.1 设计目标的一致性

在产品开发设计过程中,绿色设计的考虑是多角度多方位的,涉及到食品机械的功能、质量、成本、服务与环境等各个方面的特性,围绕的目标只有一个,那就是绿色、环保、健康。让食品机械在满足各种使用功能的同时,又能满足在进行食品生产时的环保要求。

2.1.2 设计过程的协同性

食品机械的开发设计是从初期就开始考虑的,设计过程中所要分析的是食品机械的整个生命周期,这是一项复杂的工程,从机械雏形设计到技术设计,

到工艺设计,到生产制造,再到使用维护,最后到废弃处置等各个阶段,都要进行详细的分析与设计。应用并行式设计方法,在食品机械开发设计的各阶段交叉、轮换进行,以便及时发现、协调与其过程不合理的地方,进而改进、评估和决策。

2.1.3 设计信息的集成性

对于食品机械的设计,初期要充分分析影响食品机械的各项因素,然后收集信息,进行分析,进行设计。应用并行式工程技术,信息的发布要及时准确,实施信息预发布,对各种设计方案进行评价,并将评价等信息进行反馈。在计算机网络系统的支持下,工作人员能及时接受或发送正确的信息,使设计工作顺利进行。

2.1.4 设计人员的多样性

食品机械的设计并不是一个人就能完成的,相对食品机械传统设计,并行式绿色设计涉及到更多的技术环节和技术人员,需要大批设计人员,与各类技术人员保持默契,协同配合作业。同时不仅要求设计人员具有较高的业务素质水平,更要求他们具有较强的食品机械环境意识,需要他们综合考虑设计产品的绿色属性,即产品使用的绿色度。这在国际环保标准ISO14000于1996年1月份正式颁布和实施以后,会成为衡量产品性能的一个重要因素。

2.2 设计的关键技术

2.2.1 食品机械数据管理技术

数据管理技术是并行式绿色技术中较为关键的技术。在食品机械运行的各个环节中,会生成大量的数据和信息,如绿色资源、绿色设计模式、工程规范、技术文档、图纸、食品机械结构模型、食品机械设计结果、食品机械订单要求等,这时候就需要对各种数据加以运用,进行管理和处理,最终实现信息传递和管理技术的应用和推广,为实现并行式绿色设计的食品机械开发过程提供有力的数据支持。

2.2.2 信息与技术的集成技术

并行式绿色设计的最终实施,离不开食品机械的信息与技术这个广泛的基础。当今,随着信息技术的迅速发展,网络技术、多媒体技术、绿色设计技术、食品机械数据管理系统都有所发展,由这些可以构成食品机械开发的数据共享平台,在这一集成平台上,可以进行生产调度、质量控制、成本核算和项目评估等一系列管理和运用。不仅如此,设计人员还可以通过集成平台进行设计、修改和维护,从而实现并行式绿色设计网络化和集成化应用。

结语

绿色设计是一种基于生态学的设计,建立绿色理念,顺应时代要求,可以促进企业乃至整个行业的可持续发展。但是尚存在一些问题,一方面,为使大众能普遍负担起绿色产品的消费,在产品全生命周期的研发中,如何降低各阶段成本是目前最为关键的问题;另一方面,我国现有食品机械的标准和指导性规范已不适应全球化的发展要求,在很大程度上缺乏先进适用的、符合国际通行要求的技术标准和规范,特别是绿色制造工艺作为一个新概念,尚无统一的标准定义和技术方法。所以我们急需制定食品机械绿色设计标准和评价方法体系,实现机械合理配套,有效利用资源,保护环境,提升加工食品的质量安全。

[1]艾飞.基于绿色设计原则的产品设计理念[D].武汉理工大学,2012.

TD21

A

黄艳(1975-),女,山东菏泽人,工程师,在职在读硕士研究生,研究方向:食品工业、轻工建材等新型材料。

国家质检总局科技计划项目2013zjjg069

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