綠色設計理念在食品機械中的應用研究

（菏澤市產品質量監督檢驗所，山東 菏澤 274000）

綠色設計理念在食品機械中的應用研究

黃 艷

（菏澤市產品質量監督檢驗所，山東 菏澤 274000）

綠色崛起已成為業內對食品機械行業迫切的呼聲，綠色設計將成為食品機械行業今后的努力方向。本文就綠色設計在食品機械中的應用做了簡要探討。

環境；綠色設計；食品機械

綠色設計（Green Design, GD），就是設計和制造生命周期環境影響為最小的產品，也可以被認為是以綠色技術為原則所進行的產品設計。概括來說，綠色設計就是在產品整個生命周期內，著重考慮產品的環境屬性，即可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等，并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，保證產品應有的功能、使用壽命、質量等。相對地，食品機械的傳統設計很少考慮環境屬性以及與食品安全的關系，其產業鏈一般只考慮到設計、制造和使用環節。而綠色設計則是從系統工程和綠色理念出發，不僅考慮食品和包裝機械設計、制造、使用，而且還考慮到報廢、處置等環節，能有效的從根本上防止污染，受大眾所歡迎。綠色設計的前提，是對綠色技術的掌握，只有運用了綠色技術，才能減少環境污染，節約資源和能源的消耗。綠色技術的運用體現在產品的全生命周期各個階段，從概念形成到生產制造、使用，再到廢棄后的回收、重用及處理處置等，都能體現綠色設計的理念。

1 綠色設計主要內容

1.1 機械材料的綠色設計

綠色設計在食品機械材料環節，主要體現在材料的選取上。經食品機械加工的食物是讓消費者食用的，食物品質的好壞直接關系到人們的身體健康，所以在設計時確保所選取的食品機械材料是安全的、綠色的。符合綠色概念，比如低耗能、低污染、低成本、易于加工、易處理、易回收、耐腐蝕、無毒，另外為了清潔衛生，不允許結構中有清洗不到的死角，要選取便于拆裝、清洗的材料，以避免微生物在死角生長繁殖。

1.2 產品結構的綠色設計

1.2.1 易于制造和裝配的設計

可 制 造 性 設 計（Design for Manufacturing, DFM），指的是如何利用手頭現有設備和工藝能力把產品從原理設計中實現出來，側重于制造工藝，如沖壓、機加、注塑、鑄造等；可裝配性設計（Design for assembly, DFA），側重于裝配，不但考慮能制造出來，還考慮裝配過程中便捷性的設計，結合生產需要，盡量避免出現不方便生產的設計。二者設計目的都一樣，即在產品研發階段，就把過程設計考慮進來，通過方案的比對和優化，提高制造和裝配的便利性，經濟性。

綠色產品的DFM/DFA，會使產品更加易于制造和裝配，提升設備的生產品質和可維護性，延長機械設備的使用壽命，節省不必要的工序、工具和人力，減少零件數量，降低成本，避免重復的設計修改，縮短開發周期，以環保為目標，減少環境污染，實現清潔生產，讓人們吃上放心的食品，從而贏得顧客，提高市場占有率。提供可行性方案來建立企業未來產品的發展戰略，使企業最終實現可持續發展。

1.2.2 可拆卸性設計

目前在食品機械設計中，可拆卸性設計尚沒有受到太大重視，當食品機械毀損不能使用，由于無法拆卸被迫丟棄，造成資源浪費和環境污染的現象比比皆是。近年來，廢棄物處置費用也在逐年增加，易于銷毀的特性成為產品設計的空缺。因此食品機械設計中，充分考慮可拆卸性設計顯得尤為重要。

可拆卸性設計具有多方面的好處。首先，操作人員可以對食品機械進行拆卸，便于較好的維修和全方位的清洗，保證食品機械的安全衛生。其次，還可以促進資源再利用，從長遠看，在設備無法進行維修面臨淘汰時，可以進行選擇性再利用；亦或進行部件的翻新，更換損壞部件，讓機械設備重新運轉。再次，對于無法再利用的部分，可以環保安全無污染的處置掉。通過以上這些可拆卸性設計，可以更加完善食品加工業的生產環節。

1.3 動力的綠色設計

任何生產都離不開動力，食品機械的動力來源主要是燃油，污染嚴重，主要體現在噪聲、廢氣、漏油幾方面的污染。其中食品機械排放的廢氣，對綠色食品影響頗大，當食品在設備中進行加工時會受到排放廢氣的影響，廢氣中的碳氫化合物直接降低食品的品質。因此建議對食品機械動力進行合理的選擇。

當前的動力供應方式還比較單一，綠色設計在食品機械動力系統中的體現就是利用電力代替石油作為食品機械的動力。選擇以電力為動力，將減少各種污染，提高食品質量，保證人體健康。除電力這項動力供應方式外，此外，我們勢必要加快研發步伐，開發利用植物油、太陽能、天然氣和氫氣等能源，使之可以在食品機械中迅速得到應用。

1.4 液壓系統的綠色設計

液壓系統是食品機械進行傳動所依靠的主要系統，但該系統存在不少問題，像噪聲污染和漏油污染等問題，其根本原因是消耗一次性能源石油，耗能大，污染嚴重，這些污染直接影響食品品質，阻礙食品工業的發展。我們可以增設聲控系統解決噪聲污染，可以用水或植物油代替礦物油，來解決漏油污染的問題。因此，對于液壓系統的設計，要多角度看問題，加快對水壓、植物油等生態液壓系統的研究，加大投入，盡快使用，改善現存的問題。如此一來，液壓系統的綠色設計能節約成本，減少石油消耗和漏油污染，保護環境，為我國現代食品工業的可持續發展提供長效機制。

2 并行式綠色設計方法

2.1 基本特點

在食品機械開發設計中，以集成并行的綠色理念設計食品機械及其相關過程，技術開發人員力求在設計初期就考慮食品機械生命周期全過程的各項因素（如用戶需求、質量、成本、進度、拆卸與回收的設計體系等），使食品機械實施最優化設計，這就是所謂的并行式綠色設計模式。它具有以下基本特點：

2.1.1 設計目標的一致性

在產品開發設計過程中，綠色設計的考慮是多角度多方位的，涉及到食品機械的功能、質量、成本、服務與環境等各個方面的特性，圍繞的目標只有一個，那就是綠色、環保、健康。讓食品機械在滿足各種使用功能的同時，又能滿足在進行食品生產時的環保要求。

2.1.2 設計過程的協同性

食品機械的開發設計是從初期就開始考慮的，設計過程中所要分析的是食品機械的整個生命周期，這是一項復雜的工程，從機械雛形設計到技術設計，

到工藝設計，到生產制造，再到使用維護，最后到廢棄處置等各個階段，都要進行詳細的分析與設計。應用并行式設計方法，在食品機械開發設計的各階段交叉、輪換進行，以便及時發現、協調與其過程不合理的地方，進而改進、評估和決策。

2.1.3 設計信息的集成性

對于食品機械的設計，初期要充分分析影響食品機械的各項因素，然后收集信息，進行分析，進行設計。應用并行式工程技術，信息的發布要及時準確，實施信息預發布，對各種設計方案進行評價，并將評價等信息進行反饋。在計算機網絡系統的支持下，工作人員能及時接受或發送正確的信息，使設計工作順利進行。

2.1.4 設計人員的多樣性

食品機械的設計并不是一個人就能完成的，相對食品機械傳統設計，并行式綠色設計涉及到更多的技術環節和技術人員，需要大批設計人員，與各類技術人員保持默契，協同配合作業。同時不僅要求設計人員具有較高的業務素質水平，更要求他們具有較強的食品機械環境意識，需要他們綜合考慮設計產品的綠色屬性，即產品使用的綠色度。這在國際環保標準ISO14000于1996年1月份正式頒布和實施以后，會成為衡量產品性能的一個重要因素。

2.2 設計的關鍵技術

2.2.1 食品機械數據管理技術

數據管理技術是并行式綠色技術中較為關鍵的技術。在食品機械運行的各個環節中，會生成大量的數據和信息，如綠色資源、綠色設計模式、工程規范、技術文檔、圖紙、食品機械結構模型、食品機械設計結果、食品機械訂單要求等，這時候就需要對各種數據加以運用，進行管理和處理，最終實現信息傳遞和管理技術的應用和推廣，為實現并行式綠色設計的食品機械開發過程提供有力的數據支持。

2.2.2 信息與技術的集成技術

并行式綠色設計的最終實施，離不開食品機械的信息與技術這個廣泛的基礎。當今，隨著信息技術的迅速發展，網絡技術、多媒體技術、綠色設計技術、食品機械數據管理系統都有所發展，由這些可以構成食品機械開發的數據共享平臺，在這一集成平臺上，可以進行生產調度、質量控制、成本核算和項目評估等一系列管理和運用。不僅如此，設計人員還可以通過集成平臺進行設計、修改和維護，從而實現并行式綠色設計網絡化和集成化應用。

結語

綠色設計是一種基于生態學的設計，建立綠色理念，順應時代要求，可以促進企業乃至整個行業的可持續發展。但是尚存在一些問題，一方面，為使大眾能普遍負擔起綠色產品的消費，在產品全生命周期的研發中，如何降低各階段成本是目前最為關鍵的問題；另一方面，我國現有食品機械的標準和指導性規范已不適應全球化的發展要求，在很大程度上缺乏先進適用的、符合國際通行要求的技術標準和規范，特別是綠色制造工藝作為一個新概念，尚無統一的標準定義和技術方法。所以我們急需制定食品機械綠色設計標準和評價方法體系，實現機械合理配套，有效利用資源，保護環境，提升加工食品的質量安全。

[1]艾飛．基于綠色設計原則的產品設計理念[D]．武漢理工大學，2012．

TD21

A

黃艷（1975-），女，山東菏澤人，工程師，在職在讀碩士研究生，研究方向：食品工業、輕工建材等新型材料。

國家質檢總局科技計劃項目2013zjjg069