基于食品安全的機械裝置設計研究

汪勝龍 彭龍 王玉 劉磊 鐘名焱 康永玲 彭福亮

摘要：食品工業是我們生活的生命產業，基于食品安全理念的機械裝置設計，應當考慮設計條件、設計要素、設計目標等重要問題，通過一種紅棗去核裝置和一種面條加工機械裝置的安全設計介紹，闡述食品安全的機械裝置設計的重要性。

關鍵詞：食品安全;機械裝置;設計研究

1.前言

食品安全包括食品（食物）的種植、養殖、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售、消費等環節的安全，食品加工方面的安全，也備受關注。隨著經濟的快速發展和生產力以及生產水平的提高，食品機械也同時得到發展，生產方式由原來的手工生產已經基本完全過渡到機械生產、自動化生產和智能化生產。為保證食品加工安全，加工的機械裝置需要一個干凈衛生的加工環境。機械裝置成型初期，即機械裝置設計階段，就業考慮這一問題，并且給出相應的設計方案和解決措施。

2食品安全理念及材料

（1）食品安全理念

食品安全（food safety）指食品無毒、無害的性質，應符合應當有的營養要求，且對人體的健康不造成任何的急性、亞急性或者慢性的危害。食品安全是一個范圍面廣且十分復雜的一個公共衛生的問題。解決食品安全的問題需要科學家、研究人員以及各行各業工作者共同努力，探索新的模式。食品安全是探討在食品加工、存儲及銷售等步驟中，保障食品的衛生與食用安全，是食品安全的核心。

要保證食品的安全，這就要求生產食品的機械需要有相應的防范設計，需要設計者花費大量的時間和精力來研究這一問題。究其來源，食品安全機械的衛生安全問題絕大多數都是在機械裝置的設計中決定的，故嚴格的按照安全衛生標準設計是成為保障食品加工當中的食品安全和安全生產的核心基礎。

（2）食品級材料

食品關系著人類的生存和健康，食品級材料就是達到安全標準的聚丙烯，包裝食品的塑料，所謂的安全標準就是降解的成分不會威脅到人體健康的程度。各個國家都有其對食品級接觸測試都有著嚴格的規定，例如：歐盟從 2005年起，頒布針對與食品接觸物質的指令2004/1935/EC，它將于2006年10月27日起強制執行，出口歐盟與食品接觸的材料必須符合1935/2004/EC相關標準的規定。美國 也一樣，進行 FDA測試，U.S. Food and Drug Administration （FDA）美國食品及藥物管制局制定。德國的LFGB測試，從2005 年9月開始，德國新食品和飲食用品法LFGB取代了食品和日用品的LMBG，它又稱《食品、日用品及飼料法典》，是德國食品衛生管理方面最重要的基本法律文件，與食品接觸的日用品通過測試，可以得到授權機構出具的LFGB檢測報告，證明為“不含有化學有毒物質的產品”，并能在德國市場銷售。

我國也有相關的法律條文，市面上與食品接觸的裝置和包裝材料，比較普遍的是304鋼和食品級硅膠，如熱水壺和不銹鋼鍋，硅膠鏟、硅膠菜板等。

3.基于食品安全理念的機械裝置設計研究

3.1食品安全的機械設計

食品安全設計應當考慮設計條件、設計要素、設計目標等重要問題。

設計條件是要滿足生產機械的基本正常工作條件之外，還需要滿足工作者的操作安全和生產加工的過程中的食品安全。當生產裝置的經濟效益與食品安全設計相沖突的時候，應當以食品安全設計為優先的原則。

設計要素是在滿足實際條件之下而言的，機械的設計要素有機構、衛生和安全（包括裝置安全和食品安全），這三者并不是單純的滿足獨立原則，而是相互聯系、相互滲透的。對于機械裝置來說，沒有安全為前提的機械裝置，其他東西將無何談起。所以在機械裝置設計時，設計裝置應有一套較為完整的安全系統。

設計目標在食品機械裝置中，是緊緊圍繞不同的設計對象和設計目的所提出來的總體設計要求。是按照現代化的設計安全性概念和理論方法進行設計，來使設計對象滿足一系列的要求。

3.2一種紅棗去核裝置的安全設計

紅棗去核裝置底部四個支柱用來支撐整個裝置，支柱的底端與地面接觸的表面的支撐架中開有螺釘孔，使用螺釘使裝置與地面進行固定，防止因機械的震動使該裝置與地面產生滑動甚至使裝置側翻。

在該機械裝置的最上端是紅棗的分料機構，是采用不銹鋼材質進行制造的，不銹鋼材質相對于其他的金屬材料更具有優點，其表面形成的致密的氧化膜不僅可以隔絕空氣，防止裝置腐蝕，同時也與材料中的其他元素與紅棗隔絕開來，保證了被加工產品不被污染，提高了衛生安全。

機械裝置的中間部分是核心部分，中間包含有電動機、振動器和各種運動機構，故在這一方面的安全設計就顯得尤為重要。電動機與機構之間是帶傳動，故在其周圍用機殼對它進行封裝，防止有雜物進入而導致其失效。在進料口對紅棗去核的是去核片，采用的是弧形結構，更方便的進行加工，且去核片是活動的可拆卸的，方便清洗和更換。由于其內部是有凸輪機構的設計來實現運動，這就免不了要對各零件進行潤滑，潤滑介質是對人體有害的物質，故在設計時采用了對食物流經的通道與各執行機構隔離的防范措施，以保證食品不接觸到這些對食品有污染東西，更好的保證了食品衛生安全，使加工后的食品更為可靠。

3.3一種全自動面條機的安全設計

機器采用了SUS304不銹鋼作為材料，不會生銹，機器表面光滑，便于清潔。每一個對應機構表面都有一套相應的機殼，用來保證使用者的操作安全，在其內部，食品流經的通道都與其凸輪機構、齒輪機構的涂有潤滑的部位進行封裝、密封，使得機械中的一些物質與食品通道徹底隔絕開，保證了所制作的面團在經過一系列操作之后，都沒有被機器上的物質污染，實現了衛生安全。

在其側面，有一個散熱機，對機器內部的溫度進行降溫，且該機械裝置配備有系統控制面板和急停按鈕，對機械進行操控，保證了該機械裝置的操作安全。特別是其左端的切面刀機構，在手工操作時會因為疏忽使手被夾到，所以在這個部位配有防護蓋，防護蓋沒有蓋上時，機器不工作，且刀與軸承配合處在擋板的外側，實現了與產品通道的有效分離，可杜絕軸承中的潤滑油流到工作區內，該機器除了具有可拆卸清洗的條件外，也可以直接倒水進行清洗，保障食品加工的安全性。

4.基于食品安全的機械裝置設計重要性

食品安全，關系民生。機械裝置是為了實現某種特定目的而進行設計的，在機械裝置設計的過程往往需要對它進行校核和各種分析，如承載力分析、可靠性分析、安全性分析和食品衛生分析。

機械的安全性分析是最為重要的，也是不可缺少的。如果一個食品機械裝置僅僅滿足了其穩定工作的條件，但沒有對相應的安全性進行系統性的設計，那么這個機械裝置生產出來的產品是不可用的，這個機械裝置是沒有達到其使用的合格性標準，這個機械裝置是不合格的。因此，在設計的過程中，安全衛生應該優先于其他控制條件，如經濟效益、使用措施進行考慮，食品機械設計的核心內容是食品安全與機械運行安全。當它與其他條件沖突時，應當先考慮它的食品安全問題，因為只有安全衛生的食物，才能夠在被消費者購買之后不出現問題，是真正意義上的帶來更大的效益。

5.總結

食品工業是我們生活的生命產業，也是我們最傳統和永恒的一個產業。食品與我們的身體健康有著密不可分的聯系。食品安全從未淡出我們的視線之中，它是保護我們身體健康的一道防線。機械裝置設計時對食品安全的設計研究永遠是不可缺少的不可懈怠的一部分。所以，對于食品安全的機械裝置設計研究在機械設計中具有重大意義。

基金項目：本文是2020年遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃項目的階段性成果，項目編號：202010146371。

（遼寧科技大學）