面向制造和裝配的食品機(jī)械設(shè)計

近年來,中國食品機(jī)械行業(yè)迅猛發(fā)展,取得了一定的成績,但相對于食品工業(yè)的發(fā)展需求來講仍顯不足,自給率較低。在這一背景下,由李良主編,中國輕工業(yè)出版社出版的《食品機(jī)械與設(shè)備》一書,介紹了食品工業(yè)生產(chǎn)中常用的機(jī)械與設(shè)備,并加入裝備行業(yè)中涌現(xiàn)出的新產(chǎn)品、新技術(shù),以及國內(nèi)廣泛應(yīng)用的先進(jìn)生產(chǎn)線。全書共包括13章,首先概述了食品機(jī)械的歷史、現(xiàn)狀、分類和發(fā)展趨勢等內(nèi)容;其次分章節(jié)對食品輸送、清理和分選、粉碎、分離、混合、發(fā)酵與成型、擠壓與熟制、濃縮、干燥、熱交換、包裝等機(jī)械與設(shè)備進(jìn)行了詳盡論述;最后介紹了肉制品、乳制品、果蔬類制品和谷物類制品加工生產(chǎn)線的典型實例。

(1) 面向制造與裝配設(shè)計的內(nèi)涵概述。制造與裝配設(shè)計(design for manufacturing and assembly, DFMA)是綜合并行工程設(shè)計理念的具體實踐,其不僅是一種方法論,更是一種系統(tǒng)性的設(shè)計哲學(xué)。DFMA的核心價值在于:在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段就考慮產(chǎn)品的可制造性、易裝配性、易調(diào)試性等關(guān)鍵性能,以減少重復(fù)修改,降低開發(fā)成本,提高設(shè)計效率。面向制造與裝配設(shè)計涵蓋兩個方面,即面向制造和面向裝配。在面向制造方面,DFMA注重設(shè)計的可制造性,即產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)考慮到工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備的限制,盡可能減少或簡化零部件,降低制造成本和加工難度。在面向裝配方面,則注重產(chǎn)品的易裝配性,通過合理的零部件設(shè)計和組裝順序,最大程度地減少裝配時間和成本。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,應(yīng)用DFMA理念進(jìn)行食品類機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計能夠減少約1/2的零部件數(shù)量,并將機(jī)械裝配時間縮短約1/3。

(2) 面向制造和裝配的食品機(jī)械設(shè)計原則與思路。面向制造和裝配的食品機(jī)械設(shè)計需遵循一定的原則,確保產(chǎn)品在設(shè)計階段就具備優(yōu)越的性能,從而為生產(chǎn)和使用奠定良好基礎(chǔ)。① 將產(chǎn)品分解為相互獨(dú)立且功能完整的模塊,即模塊化設(shè)計,提高設(shè)計的靈活性和可維護(hù)性,簡化設(shè)計過程。② 零部件選用應(yīng)盡可能簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化,遵循相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范,確保所選用的零部件符合安全和性能標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。③ 盡可能優(yōu)化生產(chǎn)流程,確保產(chǎn)品在性能和成本之間取得最佳平衡。④ 選擇常用的零部件和機(jī)械結(jié)構(gòu),降低裝配錯誤的風(fēng)險。⑤ 在設(shè)計過程中仔細(xì)權(quán)衡每一個設(shè)計決策,審慎考慮可有可無的附加設(shè)計,確保每個設(shè)計元素都對產(chǎn)品的性能和功能有實質(zhì)性的提升。

(3) 面向制造和裝配的食品機(jī)械設(shè)計實例。相較于傳統(tǒng)機(jī)械,現(xiàn)代食品加工機(jī)械逐步升級改良,其設(shè)計理念更加合理,操作也變得更加便捷,不僅提升了生產(chǎn)效率和裝配效率,而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全。例如,傳統(tǒng)的桃酥餅干機(jī)存在分離刀無調(diào)節(jié)裝置、磨損不均勻等問題,導(dǎo)致經(jīng)常需要更換配件,且維護(hù)費(fèi)時費(fèi)力。而現(xiàn)代的桃酥餅干機(jī)采用熱風(fēng)旋轉(zhuǎn)爐烘烤與隧道爐直接烘烤等方式,生產(chǎn)更為高效。此外,一些新技術(shù)也逐漸被使用,例如超聲果蔬機(jī)能夠利用超聲波去除果蔬表面的污垢,而活氧果蔬機(jī)則利用活氧的物化性質(zhì)實現(xiàn)殺菌消毒等功能,使果蔬食用更為安全放心。這一系列新技術(shù)的運(yùn)用不僅能夠提高食品產(chǎn)品的安全性,也能夠顯著提升食品企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營效率,促進(jìn)整個食品加工行業(yè)的發(fā)展。

在未來,食品機(jī)械設(shè)計者應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對新技術(shù)的探索與應(yīng)用,如基于人工智能的設(shè)計優(yōu)化算法、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的設(shè)計驗證等。此外,還應(yīng)重視設(shè)計的環(huán)境友好性,減少對環(huán)境的負(fù)面影響,如采用可再生材料和節(jié)能設(shè)計。同時,還應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)行業(yè)的合作交流,積極借鑒其他領(lǐng)域的設(shè)計經(jīng)驗與技術(shù)手段,促進(jìn)食品機(jī)械的跨界創(chuàng)新與發(fā)展。綜上,《食品機(jī)械與設(shè)備》一書為讀者提供了了解食品機(jī)械的重要載體,對于優(yōu)化面向制造和裝配的食品機(jī)械設(shè)計,促進(jìn)食品工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要的指導(dǎo)價值。