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食品加工机械范例Kaiyun网址 开云6篇
KAIYUN网页 开云com我国经济发展正处在转变之际,拥有独立知识产权的自主科技创新技术是我国未来发展的必经之路。而精力旺盛、风华正茂、思维活跃的大学生,是社会未来发展的中坚力量和主体力量。因此注重独立思考、科研思维、自学能力以及创新能力等基本素质的锻炼,是培养具有创新意识和科研思维,能够独立思考的高素质、复合型、创新型和应用型人才的重要步骤[1]。对于21世纪的食品专业大学生来说,科研思维的培养是至关重要的,是本科阶段培养的重要内容之一,也是为学生将来的工作、研究和学习打下良好基础的重要手段,将影响学生的未来学术和职业发展[2]。具有科研思维的大学生,会时时用科学的思维对待事物,处处以科学的态度研究问题,从而不仅可以巩固专业知识,增强获取新知识和应用知识的能力,磨炼意志,开阔思维,认知自己,培养协作精神,而且具有时局意识和远见规划的思想,将来会为食品行业的发展提出新见解,制定新举措,做出大贡献[1-3]。
目前,高校教学大多还是以理论记忆、应试教育为主,而忽略了科研思维和创新意识的培养。在课堂教学中,学生被动地“填鸭式”接受理论知识,缺少主观能动性和参与性,学习兴趣容易逐渐降低;实验课则常是走马观花,隔靴搔痒,程序性完成步骤和操作,很少有自我思考、与教师互动、与同学交流等创造性思维和活动。大学毕业后,直接进入企事业工作的部分学生,若没有提前科研思维的培养和锻炼,开展科研工作就会一头雾水,步履艰难;而进入研究生阶段学习的学生,有了大学阶段的科研思维初步培养和锻炼,则可以尽早适应自己研究生的角色,自己研究课题,为研究生学习开个好头。
科研思维依托于科学的思维方式,而科学思维有四种形式,分别是整体性思维、具体性思维、联系性思维和连续性思维。其中食品专业用到的主要是联系性思维和连续性思维。所谓联系性思维,就是找出有明显间断性的两事物之间的同一性的思维。实际上就是类比思维[1]。所谓连续性思维,就是连续性的推理,最简单的连续性推理就是形式逻辑的三段式:A=B,C=B,于是A=C。连续性思维有一个中介连续者,A与C的中介连续者就是B[1-3]。
如何在食品专业课程讲授中应用科研思维,培养具有创新意识的大学生?笔者结合食品加工机械与设备课程讲授实践,认为可从下面几个角度入手。
食品加工机械与设备的理论课是34学时,实验课是14学时,理论学时占了总学时的71%。即教师与学生交流的主要时间大部分都在教室授课中进行。因此,充分利用好理论授课时间方可开展科研创新思维教育。营造宽松的、探索性的课堂环境,这样学生才可以思维活跃,积极思考。增加影像等教学素材的使用比例,特别是讲授多功能机械、整体机械时,不仅可以更形象地让学生观察机械的工作过程和工作效果,而且也有利于教师更具体、更自然地提出贴近实际的问题,并进行引导和组织讨论。教学方法多采用问题为基础的教学方法,如运用提问―讨论教学、质疑―发现教学、自学―汇报教学等[4,5]。这一教学方法的应用逐步提高了学生主动提出问题、分析问题、解决问题的能力[6]。在问题解决过程中,引导学生利用图书馆和网络资源,掌握资料的获取、筛选、甄别、利用等技能,使得教育活动由传统的传授知识为主的知识教育转向以培养能力为主的素质教育。如授课前,可以用科研思维的方法引导,围绕讲授的主要知识点让学生思考几个问题。例如在讲授完物料输送机械,教授物料分级分选设备前,就可以从食品加工常规工艺,让学生思考食品加工进料后,下步工序是什么?如何实现?这样学生就会结合不同原料、特性和产品,去积极地自主考虑下步工序,包括下步工序是什么且如何实现。这样促进了与所学其他课程的交流,如食品工艺学、畜产品加工学、果蔬加工学等,并结合原料特点,去分析如何实现此操作,逐步提高学生主动提出问题、分析问题、解决问题的能力。几次之后,学生巩固了既有的学科知识,而且还会结合本课程的教授内容,主动深入地思考问题,如如何自动、高效完成某个单元操作;不同原料加工的方法能否用同一个设备完成。这无形之中培养了学生的科研思维,锻炼了学生的思考分析能力,甚至创新意识。同时,学生学习的自主性也大大增加,联系性思维和连续性思维得到锻炼和培养。
实践教学包括实验课、实习和课后参加教师的科研,实验教学与理论教学不同,但不能孤立看待实践教学,理论教学是实践教学的基础。与理论课在教师的引导下研究性学习重要知识点不同,实践课上学生要带着问题自己去用设备,去做实验,从而培养了科研思维。不同的实践教学形式,教师所起的作用不同,学生参与的自主性也不同,收获也不同[7]。食品加工机械与设备实验中设备昂贵、机械庞大,所以多以验证性实验为主,设计性实验较少。因此,学生应充分利用设计性实验的机会,自主设计实验,培养创新意识,锻炼科研思维,融会贯通知识等。这种实践教学大学生都可参加。教师的作用主要是问题导向性分析、科研思维引导和知识串联讲解。与此相似的是实习,不同的是实习中学生不分专业方向,既有食品工艺方向也有食品分析方向。因此,教师要针对学生不同的背景,不同的专业知识底蕴,因人施教。例如面条生产工艺参观实习时,食品分析方向的大学生,可以针对其具有检测方法、产品品质和法规等知识背景,通过提出面条产品检测内容是什么?制作加工过程中哪些环节会影响面条的品质?怎么影响的?有什么改善方法?启发其对参观实习的兴趣、思考主动性、科研思维和创新意识。而对于食品工艺方向的大学生,由于其学过食品加工机械与设备的课程,因此可多采用联系性思维引导,问题也更具体和开拓性,如面条的压辊有多少级?各辊的作用有无不同,如何实现?此工艺可以生产什么类型产品?工艺和单元操作上有什么区别,如何实现?引导学生用科研思维和创新意识去理解工艺设置和改进。课后参加教师的科研,包括第二课堂或教师的研究项目的学生较少,主要是一些学有余力且确实有兴趣的学生。这种实践教学可以使教学与科研在教学活动中融会贯通,激发学生对科学研究的兴趣,了解科研的基本过程,即如何发现问题、采取何种方法解决问题,初步形成科学研究思维。教师在整个过程中起着全局掌控、重点引导的作用,更好地发挥学生的主观能动性。这也要求教师具有更深厚的专业知识,更广博的专业素养,给教师更大的学习新知识、新技能以提高教学、科研能力的压力和动力。
“授人以鱼,不如授人以渔”,这是教师教学的最高境界。只有通过正确的引导,科学的施教,才能吸引大学生的兴趣,积极主动思考,培养科研思维,塑造创新意识。只有这样素质的大学生才能承担科研项目,满足现代社会需要能够解决实际问题的人才的要求。
[3] 张佰清.食品机械设备多媒体课件的开发与思考[J].沈阳农业大学学报(社会科学版),2005,4:506-508.
[4] 陈洪菊,屈艺,母得志.在医学本科生中引入科研思维的重要性及方法[J].成都中医药大学学报(教育科学版),2010,12(3):11-12.
在食品加工过程中,食品机械接触到的食品是酸碱性,从化学角度进行分析,大多数金属在酸或碱性的条件下,非常容易被腐蚀,食品加工机械的腐蚀,会降低其使用寿命,同时对加工的食品卫生安全也有一定的影响。为此需要从食品机械制造中,提高食品加工机械的抗腐蚀性能,提高食品机械的抗腐蚀性能,需要采用防腐表面处理技术,对其进行处理。
食品加工生产中使用到的机械,会在一定的环境下被腐蚀,食品机械是由金属材料制成,金属会在一定的环境中发生化学、物理等作用,将其表面进行破坏。当前食品加工机械的腐蚀可以分为化学腐蚀、物理腐蚀、电化学腐蚀等。
食品机械发生的化学腐蚀,是金属和腐蚀介质之间发生了氧化还原反应,使得金属的状态和性质发生变化。在化学中氧化还原反应,一般有酸性或者是碱性物质参与完成的,在食品加工生产过程中,食品一般是带有一定的酸性和碱性的,因此在食品加工生产过程中,非常应用造成机械的腐蚀。
在食品加工生产过程中,产生的物理腐蚀,是由食品加工机械在物理作用的影响下,造成食品机械的破坏,例如腐蚀疲劳、磨损疲劳等,这些都是造成食品机械腐蚀的因素。物理腐蚀和化学腐蚀之间的区别,就在于,物理腐蚀对食品卫生安全产生的影响小。
电化学腐蚀,是金属在电解质溶液中发生的化学腐蚀,将其称之为电化学腐蚀,和化学腐蚀不同的是,电化学腐蚀在发生的过程中会产生电流,而化学腐蚀的过程中,没有电流的产生。电化学腐蚀发生的过程中,产生了两个独立的反应,阴极反应和阳极反应[1]。
从食品加工机械腐蚀的类型进行分析,化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀,是当前食品加工机械腐蚀的主要类型,从其腐蚀机理进行出发,可以得出,想要将机械的抗腐蚀性性能提升,需要从食品加工机械自身出发。
食品加工生产机械腐蚀一般存在于表面,将其表面的进行破坏,从化学的角度进行分析,就是将机械表面的金属,在一定的腐蚀环境下,发生化学反应、电化学反应,将金属转变成另一种物质,附着在食品加工机械的表面。从这方面进行分析,为了减少食品加工机械发生的腐蚀,需要在其制造的过程中,采用一定的防腐技术,对机械表面进行处理,当前在表面防腐中采用的技术是化学镀层。
化学镀层方法,就是使用化学剂或者是在化学作用下,将一些耐腐蚀的金属镀到机械的表面,形成一个保护层,该防腐表面处理技术称之为化学镀层。随着当前镀层技术的发展,在各种生产机械制造的过程中开始得到广泛的应用,但是从食品加工的角度进行分析,其加工机械的防腐蚀、耐磨性能必须良好,因此化学镀层法为食品加工生产机械的防腐工作提供了一个良好的发展方向。
当前在食品机械制造中采用的化学镀层成分为Ni-P,属于非晶态合金,这种非晶态合金的结构内应力非常低,在许多的环境下,具有良好的耐腐蚀性能,优于其他类型的镀层,在酸性、碱性、高温等条件下,也具有良好的耐腐蚀性能。
化学镀层的硬度和很多硬化物的硬度是相当的,经过高温处理过的非晶态Ni-P合金镀层的应对,和其他成分的镀层相比,硬度高、耐磨性好。相关的硬度实验和耐磨性实验证明,非晶态合金化学镀层和金属原子的扩散形式结合在一起,使得镀层金属向着机械制造中的金属原子间进行扩散,使得镀层的性能得到明显的提高。因为非晶态合金化学镀层具有良好的机械性能,所以在进行食品加工生产的过程中,可以有效的提升加工性能和耐腐蚀性能,也可以在食品加工生产机械制造的过程中,将其机械表面的硬度和耐磨性进行增加。
在食品机械制造的过程中,化学镀层的加工工艺,先对机械表面进行热处理,以提升镀层的效果,其他金属零件在高温处理下,表面会发生变形,所以热处理一般不对精度要求高的机械工件进行,以防影响机械工件的精度。但是非晶态合金化学镀层,可以在90℃以下完成镀层工作,并在镀层之后,根据机械工件的性能,进行不同温度的处理,也就是所非晶态合金化学镀层工艺可以使用在精密工件表面处理中,将机械表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能进行提高[2]。
食品机械在加工的过程中,为了提高其防腐性能,需要对食品机械的表面进行防腐处理,化学镀层技术是一种最为常见的防腐表面处理技术,因化学镀层本身具有良好的性能,所以在食品机械表面进行处理之后,可以将食品机械表面的耐磨性、硬度、防腐蚀性能等进行提高,提高食品加工生产效率,提高食品加工生产的安全性。
文章主要通过分析机械专用剂的现状以及未来发展趋势,介绍了食品机械专用剂的应用场合、性能特点、安全要求、原料组成等方面内容,并详细介绍了食品机械专用剂的国内外技术标准及相关法律法规发展演变过程;为了解决食品安全问题,排除食品加工过程存在隐患,食品级剂必将在未来食品工业领域具有广阔的应用前景。
食品机械行业是直接为食品工业服务的行业,而食品机械均以农副产品为原料,加工出可食用的产品。在食品、啤酒、乳制品、家禽屠宰及肉类加工等食品工业中都有相应的加工设备,其正常运转均离不开。由此可见,食品机械专用剂也是工业油脂中的一类。正确使用剂,能够有效减少摩擦、磨损,延长机械的使用寿命。但剂也是一个潜在的安全隐患,如遇高温使剂蒸发或是发生渗漏等问题,都可能导致剂与食品相接触。因此对于食品机械专用剂,不仅要满足工业级的要求,还要符合食品卫生法规,为食品的安全提供重要保障。
由于食品机械专用剂是专门针对食品机械设计配方的,而在食品加工行业中,食品机械的工作环境又是复杂多样的,这样对机械的和保障食品的安全就提出了更高要求,如:
对于上述要求,食品机械专业剂要具有非常好的抗氧化性、耐高低温特性和抗乳化性能。对于某些机械的冲击负荷和大负荷,剂还要具有优异的极压性。对于易于滋生细菌和微生物繁殖的食品加工机械,剂还应具有良好的抗微生物繁殖特性。
例如:如果采用猪油、花生油和色拉油来食品机械将会存在很多问题。首先其性能远远比不上专业剂,在有冲击负荷或大负荷的情况下很难达到要求。其次,这些动植物油脂在高温、高湿环境下使用容易发霉变质,产生有毒有害物质而污染食品;低温下这些油脂会凝固,起不到良好的效果。
总之,食品机械专用剂和普通剂最大的区别在于其组分,包括基础油和添加剂都要求无毒无害,即使偶然与食品接触到也不会污染食品,全面确保食品生产的安全卫生。
食品机械专用剂主要分为:油、脂。油主要由基础油、添加剂调配而成;脂主要由基础油、稠化剂和添加剂组成。
由于食品机械专用剂专门用于食品工业中,所以对剂的要求非常严格,不仅要满足机械的,而且不能对食品安全造成影响。
基础油一般采用加氢裂解的精制矿物油(白油),其特点是组分比较纯净,含硫和芳香族成分少,含水量少,不易被氧化和乳化。如加氢裂解的精制矿物油,它的链状饱和碳氢化合物占99%以上,且不含芳香烃类,含硫量小于10ppm。而普通溶剂萃取的矿物油,其链状碳氢化合物只占65%~75%,芳香烃占25%~35%,含硫量为13~15000ppm。
另外,常用的基础油还有聚α烯烃(PAO)。这是一种人工合成基础油,组分纯净单一,不含硫和芳香族成分,具有天然的疏水性能和耐温抗氧化性能。人工合成的基础油,油分子可以被人工设计成一定的大小和结构,成分单一,在微观结构上不给氧化剂和水以结合的空间。
总的来说,食品机械专用剂的基础油必须具有非常好的抗氧化、耐高低温和抗乳化性能,使用寿命长,能减少设备的磨损,延长设备的使用寿命,并降低维护频率。同时,还不含有毒物质,不会对产品造成污染。
添加剂可以显著改善油脂的某些特能,或赋予其某些不具备的性能。在高性能剂中,特别是很多人工合成的超高性能油脂,添加剂的品种和数量反而比普通剂少,甚至不加添加剂。而对于很多普通剂的添加剂而言,如抗氧化剂、极压添加剂、油性剂等,这些添加剂性能虽好,但往往有一定毒性,不适用于食品机械的。
此外,由于食品机械主要采用深度精制的白油,但该油品对负荷大或冲击性负荷的部位,其性能并不能满足要求,因此需要加入油性剂或极压剂。油性剂常采用鲸鱼油或蓖麻油等动植物油,而极压剂可采用经FDA或USDA认可的材料,如聚烷基乙二醇等。
脂多采用复合铝基、复合钙基等稠化剂与基础油进行调配。从外观上看多为白色或奶白色,并且这些稠化剂必须要求是无毒、无臭、无味的。原料均需采用药典或药物学中规定的安全组分,生产中要做到设备专用。[1]
由此看来,要提高食品机械专用剂的性能,可以从两个方面着手,一是采用性能出众的基础油;二是开发适用于食品机械的无毒添加剂和稠化剂。
随着科技的进步与食品加工行业的发展,必将对食品机械的提出更高要求,这就要求未来的食品机械专用油要具有更高的基础油品质与添加剂性能,全合成PAO基础油与无毒无害的专业食品机械添加剂将会成为未来的发展趋势。
现阶段全球范围内,很少有国家对食品机械专用剂在食品生产中的应用做出详细的评估和规定。而目前被业内广为认同的分类体系当属早期美国农业部(USDA)的食品级油批准注册制度。当时,USDA的食品安全检查服务部(FSIS)负责肉类、禽类食品的安全生产监管检查,要求这类食品生产的厂家必须使用被USDA批准的非食品化合物,如清洗剂、消毒剂以及可应用于食品生产的剂。
这类评估主要包括两方面:基于配方毒理学方面的评价和标签评审。配方需要符合FDA 21 CF(美国食品和药品管理局第21项联邦法规)的要求,对产品不要求测试。一旦评估符合要求,USDA会产品的授权书并在USDA出版的白皮书上列明。但是于1998年9月30日,USDA终止了这一项注册工作。基于当时业界和公共安全专家的强烈要求,NSF(美国国家卫生基金会)在USDA的支持下又重新启动了这项注册方案,除了沿用USDA的以往的评审要求,还借助于NSF在食品、水以及环境公共卫生方面的优势,对非食品化合物包括食品级剂的类型进行了扩充。
H3―可溶解的油脂及其各自添加剂。机器部件在再次使用之前必须清洗和清除乳状液
同时,USDA P-1类油脂是用于美国农业部的授权书所提出的条件一致的油脂。这类油脂不能用于食品和饮料加工。
美国食品与药物局早在1978年提出的FDA标准21CFR178-3570“偶然和食品接触的剂”列举了21种可用于偶然和食品接触的剂组分[3]。美国联邦法规对用于食品处理设备的剂规定有三种,即白油21CFR172.878;石油脂21CFR178.880;工业白油21CFR178.36206。白油和石油脂可用于烘烤食品、制备脱水果蔬的脱模剂及糖果抛光剂等,工业白油用于拉拔、冲压、印模与轧制包装食品用的铝箔容器的冷却工艺及食品加工机械的和防锈。
除此之外,澳大利亚检验检疫署(AQIS)和加拿大食品检查局(CFIA)规定了食品级油的使用。AQIS要求注册的出口牛羊肉等红色肉类的出口制造商在生产过程中必须使用被批准的食品级油,由于澳大利亚本身并没有对食品级油的标准和规范,实际上AQIS接受以美国食品和药品管理局的第21项联邦法规(FDA 21 CFR)为基础的美国标准。
加拿大食品检查局(CFIA)则在加拿大向其下注册的食品企业推行HACCP(危害分析和关键控制点)安全体系,CFIA负责的食品企业包括肉类、禽类、鱼、奶、蛋以及蔬果等食品加工企业,要求这些企业在施行HACCP体系时,必须将使用批准的非食品化合物包括剂作为其中的一项前提条件。
目前欧盟还没有就食品级油配方规定的法规,大多数油制造商在生产可偶尔与食品接触的油时,仍然参考的是FDA 21 CFR的要求。
在行业内还有一个被广泛采用的国际标准: ISO21469,这是对剂厂商的进一步规范管理。该标准涵盖了食品 、食品加工、化妆品、制药和动物食品行业。 “ISO21469―设备安全与产品存在偶然接触的卫生要求”认证程序规定了在剂的配方设计、生产、使用及处理时,当发生剂与产品可能接触的情况下,需要注意的卫生要求。该认证程序涉及了设计配方、命名、审核、风险评估、产品测试的各个阶段,涵盖了从剂的生产,存储到使用的全部周期。[4]
ISO 22000标准,即食品安全管理体系,将HACCP(危害分析和关键控制点)原则、系统管理以及食品供应链中各组织的互动性沟通融为一体。ISO 22000标准针对食品链中的每一个组织提出了食品安全管理方面必不可少的要求,以确保人们最终消耗的产品是安全的。[5]
在国内,由于没有这方面的强制性规定,整个行业所使用的食品机械专用油脂尚处于起步阶段,但是为避免使用一般工业级剂对食品造成污染,我国也出台了相关的技术标准如下:
尽管对于食品机械用剂我国颁布了GB/T 12494《食品机械专用白油》、GB 15179-1994《食品机械脂》和GB 23820-2009《机械安全与产品偶然接触的剂卫生要求》三个国家标准,要求食品加工机械的剂应使用专用油,但却不是强制性的。[6]
另外,从国家监管机构上看,在十届全国人大一次会议上审议通过了国务院机构改革方案,于2003年4月7日正式挂牌成立了国家食品药品监督管理局,它是国务院综合监督食品、保健品、化妆品安全管理和主管药品监管的直属机构,与美国的FDA职能相类似,加强了国家对食品安全的管理。随后不久,我国也出台了有关食品方面的专业法规―《中华人民共和国食品安全法》。从而在制度与法律上对食品安全予以保障。
随着社会的发展,人们安全意识的提高,食品卫生正在逐步的被食品安全所替代。如今发达国家已要求在食品生产中必须使用食品级剂,而在发展中国家,则还没有相关的法律法规。但是“民以食为天,食以安为先”食品安全理念已经成为当今社会的共识,为了解决食品安全问题,食品级剂必将成为未来食品工业的专用剂,在食品工业中扮演重要角色。
另外,从食品机械制造厂来讲,企业生产的食品机械必须能够生产出安全的食品,这是提高企业品质的充分条件,也是提高产品竞争势力的必要条件。所以,企业为了提高产品的品质,提高市场竞争力,推广采用食品机械专用剂也将是一个必然的趋势。
从上述两方面我们可以看到,食品机械专用剂在食品工业中的应用前景是相当广阔的。
随着人们安全意识的提高,食品机械专用剂正逐步走上历史舞台,在食品加工行业中发挥它的独特作用。食品机械专用剂不仅能满足工业级的要求,而且还能为食品的安全提供重要的保障。
因此,食品机械专用剂的发展将有助于中国食品工业的发展达到国际先进水平,将会促使我国食品产业更加安全、稳定和健康的发展。
在市场竞争激烈的环境下,好的食品机械产品要求在满足外观以及功能需求的前提下,还需有效减少产品制造与装配的时间以及成本。据相关调查显示,在食品机械的开发设计阶段,设计费用占有80%左右的比重。优秀的设计,能够有效减少零件成本、装配成本以及设计变更成本等,这就要求在食品机械的设计过程中,必须将设计、制造以及装配等活动有机联系起来。同时,随着产品需求个性化的发展,要求食品机械设计制造,要在追求质优价廉的基础上,最大限度地缩短产品的制造周期,并能提供优质的售后服务,从而使食品机械产品能够迅速投产,并方便快速维修,降低因产品故障引起的损失。但就我国目前的食品机械设计现状而言,还不能完全满足食品机械上述的要求。这是由于我国在食品机械设计过程中,过分重视基于原理的设计,追求食品机械产品功能的实现,而未对制造过程、装配调式、加工工艺以及维修检验等后续设计环节引起足够的重视,从而导致我国食品机械产品可维护性相对较差,且零部件的制造以及装配性较差,不得不对其进行反复的改进,从而延长了食品机械产品的开发周期,质量也得不到有效保障,从而造成了大量的浪费。针对这一现状,加强对面向制造与装配的食品机械设计的研究,从设计思路与方法上加强对我国食品机械的改造,对于我国食品机械行业的发展具有重要意义。
DFMA,即面向制造与装配的设计,它是机械设计制造领域中并行工程设计思想的具体体现,要求在机械产品开发的全过程之中,体现并行工程思想。基于此,在面向制造与装配的食品机械设计中,就要求在食品机械产品设计之初,就要综合考虑产品后续工程中将面临的情况(如食品机械产品零部件的可制造性,以及提高装配效率等问题),从而有效提高产品开发效率,降低设计成本。通常而言,DFMA主要分为两方面内容:面向制造的设计(DFM)以及面向装配的设计(DFA)。在食品机械设计的初始阶段或者概念设计阶段,主要考虑食品机械产品的可制造性,也即是运用面向制造的设计促进食品机械产品的功能得以实现;而在食品机械产品零部件的具体设计阶段,产品零部件结构的可装配性则是主要考虑的问题,也即是运用面向装配的设计,进行食品机械各零部件的优化,使其便于装配,从而提高零部件的装配效率,并确保在满足食品机械产品基本功能的基础上,确保装配所用的零部件的数量与种类最少,避免在零部件装配过程中加工等,从而降低食品机械产品的设计成本。
相较于传统的经验设计而言,采用面向制造与面向对象的食品机械设计,能够极大地减少零部件使用的数量(仅需原来的30%~70%),而且能够有效地缩减装配时间(最大可缩减至原来装配时间的一半),从而全面降低食品机械产品的开发周期,使其能够迅速地投产使用,全面提高了设计综合效率,降低了开发成本与劳动强度。在面向制造与装配的食品机械设计中,要求在设计过程中遵循以下原则:
(6)在考虑普通装配人员的装配技能的前提下,注重装配过程的简化,尽量运用经常运用的结构。
(7)将设计过程中可有可无的附加设计取消,实施产品的可靠性设计,使产品无故障工作的平均时间得以延长。
(1)传统设计实例分析。通常而言,普通的小型食品机械在其设计过程中,所包含的电子元器件以及机械零部件至少都有上百个,若按照传统的食品机械设计方法进行设计,就可能造成产品的设计中非标件的大量使用、零件过渡设计,装配时间过长、维修不便以及设计成本过高等不足。就如该案例中运用传统食品机械设计方法设计的一小型的液体自动包装机,在其设计过程中,主要运用活塞运动控制机构(如图1所示)实现对该装置进行定量间歇中的精确供料。图1中,1~17则分别为该活塞运动控制机构的各零部件:拨叉、轴套、支承座、轴、螺母(5、6、12)、偏心滑块、平垫圈(8、9、13)、螺栓、挡板、销轴、开口销、连杆以及偏心倒槽等。
根据面向制造与装配设计原则,对图1中的活塞运动控制机构进行分析与改进如下:
(1)根据该液体自动包装机拨叉件的功能,在装置中仅需在一个维度上开口,因此,在本设计中,右侧视图中的开口设计属于冗余结构,应将其取消。同时,在活塞运动控制机构中,拨叉件需要通过连杆的带动而实现在轴上进行摆动,因此,该装置中的拨叉与轴在装配中,具有精度要求。而该设计中,将装配面设计得过大,导致拨叉的孔内表面与轴的外表面都具有相当高的加工精度成本,鉴于此,可适当缩短该装置中的轴向配合长度。
(2)装置中,支承座的结构属于不规则的结构,加工较为困难,因此,可使两侧与中间的固定部分与支撑部分稍微向内缩进一些,使其在同一平面内,从而减少螺孔端面的磨削加工量。
(3)该设计在对轴的尺寸与结构确定之后,未结合面向制造与装配设计原则,选用标准件,因此,在进行改进中,在初步设计中的尺寸与结构之后,优选符合要求的轴套标准件,并对此处轴的具体尺寸与结构进行确定。
结合面向制造与装配的食品机械设计原则对该案例中的传统设计进行改进,可发现,消除冗余结构利于生产进度的加快,对装配过程中的连接设计进行改进,利于缩短装配时间,提高装配效率。同时,在设计过程中,运用标准件,可实现产品开发成本的降低,并降低产品制造与装配时的劳动强度。在食品机械设计过程中,运用面向制造与装配的设计思路与方法进行设计,考虑了食品机械产品的全生命周期中所需考虑的注意事项,尤其是产品后续工程中制造、装配以及维修阶段中产品的可制造性,可装配性以及可维护性,利于提高设计的综合效率。
综上所述,在食品机械设计过程中,面向制造与装配的设计思想与方法的运用,须在各设计阶段,综合考虑零部件、材料、工艺选择,以及产品整个生命周期内须考虑的问题,从而提高设计效率,降低食品机械产品开发周期,缩短故障修复时间,增强食品机械产品的可靠性以及性能。
[1] 张兴华,张向萍.面向制造和装配的设计在产品开发中的应用[J].甘肃科技,2011(6):11-13.
[2] 王芳,丁涛.面向食品机械产品生命周期的网络化制造研究[J].轻工机械,2011(3):113-116.
[3] 白晓丽,伍毅.面向制造和装配的食品机械设计[J].食品与机械,2012(1):146-147.
传统的食品加工主要选用热杀菌技术,这会使得食品变色,损失挥发性成分,从而破坏营养物质。这与消费者对食品的要求相悖。不加添加剂、性质稳定、食用安全是消费者对食品的最基本要求。由此可见,热杀菌技术无法满足食品机械行业的发展。而冷杀菌技术,也即物理杀菌技术,是当前一种新型技术。此种杀菌技术采用短时高电压脉冲杀灭粘性和液体食品中的微生物,在可泵送或液态食品杀菌中应用较为频繁。此种技术几乎不受外界环境影响,杀菌条件易于掌控。因在冷杀菌过程中食品的温度升高幅度不会很大,故此有助于保持食品功能成分的生理活性,即食品的色香味以及营养成分。冷杀菌技术在功能性蛋白、果菜泥、糖浆、膏糊状态食品、液蛋、牛奶、饮料、果汁等食品中均可以运用,适用范围较广。具体来讲,冷杀菌技术主要包括强磁脉冲杀菌技术、超高压脉冲电场杀菌、低温调理杀菌技术、超声波杀菌技术、臭氧杀菌技术、紫外线杀菌技术、放射线杀菌技术、微波杀菌技术以及脉冲强光杀菌技术。下文主要简析强磁脉冲杀菌技术与超高压脉冲电场杀菌技术。
1.1强磁脉冲杀菌技术 强磁脉冲杀菌技术能够应用于各种封装或者灌装前的液态物料,比如液态食品,酒类食品,自来水、纯净水、矿泉水等饮用水的杀菌,应用范围较广。该技术选用脉冲磁场的生物效应实现杀菌目的。在输液管的套装有螺旋型线圈,磁脉冲在线T的磁场强度。细菌会在液体物料经过该段输液管时被杀死。强磁脉冲杀菌技术杀菌升温幅度小,杀菌时间短、效果好、效率高。Kaiyun网址 开云在杀菌的同时还能够确保食品的营养物质与风味、品质、色香不变,杀菌过程无噪音、不污染环境,是较为理想的绿色产品。
1.2超高压脉冲电场杀菌技术 超高压脉冲电场杀菌技术是利用高压脉冲器所产生的电场来实现杀菌目的。脉冲所产生的磁场与电场的交替作用会增加细胞膜的透性,减弱其强度,最终使细胞膜破裂,膜外物质渗入、膜内物质外流,细菌体死亡。超高压脉冲电场杀菌技术有效避免了因加热杀菌而导致维生素破坏和蛋白质质变性的一些列缺点。现国内外已经对该项技术有了更为深入的研究,同时还设计出了相应的处理装置,能够有效杀灭与食品腐败相关的十几种细菌,杀菌能力超强。
现代膜分离技术与纳米技术、碳纤维技术、光纤技术、超导技术等被称之为二十一世纪工业领域的六大高新技术,是一种仿生技术。膜分离主要指的是分子级的分离。根据膜孔的紧密程度可以将主要的膜系统由密到疏分为反渗透过滤、微滤、超滤以及纳米过滤。结合酶处理技术、化学处理技术以及微滤技术与色谱方法,可以将乳蛋白中的各种组合分开,获取乳清蛋白与酪蛋白。免疫球蛋白能够用作高级婴儿奶粉的生产。微波膜能够实现工业中的产品与用水的无菌化。当前各大酒业公司已经开始广泛运用0.45um滤芯过滤成品酒,以取代原先所使用的热杀菌技术。与传统的热杀菌技术相比,现代膜分离技术能够有效避免因加热高温致使食品出现煮熟味道的弊端,且能够大大节省能耗。而一出现便以优异的口感和品质占领市场的鲜生啤酒,也即在常温条件下采用膜过滤技术杀菌产出的啤酒,至今广受市场好评。此外,膜分离技术在去除空气中的细菌、处理食品厂废水、矿泉水等日常饮用水的杀菌、淡化苦咸水与海水中也得到了广泛的应用。
纳米技术在食品工程中的应用极大地推动了食品行业的发展,使得基因工程可控性更强。人们可以按照自己的需求制造出多种多样更加有助于人体吸收的生物“产品”,能够大大丰富食品的种类与数量。
3.1强效的磁制冷介质 磁制冷总体发展趋势呈现低温状态升到高温状态的过程。在磁性的纳米团簇形成后,运用自旋系统磁熵变的制冷方式,研制出以Cd为磁制冷介质的磁制冷机。与平常的压缩气体式制冷方式相比较,磁制冷无污染、体积小、噪音低、功耗小、效率高,这为冷藏设备和食品冷冻开辟了新的途径。
3.2良好的吸收能力 纳米Si3N4与SiC在较宽的波长范围内能够强势吸收红外线,能够用作红外线透波与吸波材料,制作成功能性纤维或者薄膜,能够在食品机械的红外杀菌设备与红外干燥设备上发挥巨大的功效。
3.3优质的表面涂层 纳米陶瓷具有较强的韧性、较高的强度以及良好的耐磨性,故可以用作制造食品机械的轴承、密封环等。能够大大提高轴承与密封环的耐蚀性与耐磨性。例如德国的一研究所用纳米硅基陶瓷制作的特种耐磨无污染透明涂料,具有防火、耐磨、耐刮、防尘、防污的特性,能够用作食品机械中与食品直接接触的零部件的表面涂层。
经过多年的发展与经营,食品机械业正在逐渐由简单机种向自动化机种过渡。且现今智能技术的控制元件也已经在食品机械的控制系统中得到了更加广泛的运用,微电脑技术、各种新型感测器以及可编程控制器被运用于食品机械生产过程的各个部分,特别是在一些大型食品加工生产线中。食品机械的各个单机在智能电控元件的有效连接下能够进一步发挥出机器的潜能,大大提高了生产效率。与此同时,智能技术中的计算机技术也让食品机械加工过程更加便捷化、简单化。运用计算机控制加工程度与加工工序,配备各种参数计量装置,使检测、计量与加工一机完成。举个简单的例子,在食品生产系统中普遍装有连接微机的速度计、流量机等测量装置,便于控制配料的精确度,而后由计算机来控制每道工序的开始与结束,各种配料的流量与浓度,将误差精度控制在千分之一的精确度内。在此过程中,设备操作较为方便,大大节省人力,操作过程更加专业化,自动化、连续化程度也大大提高了。利用智能技术控制食品机械,能够使食品机械自动完成调整与检测工作,如此便能有效改善劳动条件,提升食品机械的生产效率,提高产品的质量,降低产品的加工成本,进而提升产品的市场竞争力。
近些年来食品和包装机械行业取得成绩是突出的,但是在整体发展阶段由于影响因素比较多,会出现很多问题,直接对食品行业的发展造成影响。以下将对当前包装和食品机械发展现状进行分析。
产品外形和质量差。我国食品和包装机械产品的质量差距主要体现在稳定性和可靠性差的方面,造型落后,外观也存在粗糙的现象,考虑到基础条件的影响,无故障运行的时间比较短。外形和质量差会增加维修周期,缺少有效的执行标准,必然会影响包装和食品的整体应用。
开发能力差。近些年来科研技术不断发展,但是应用到具体开发阶段存在很多不足,当前科研单位规定,按照规定技术投入至少应占销售收入的3%,但是几乎没有企业能达到这个数字。当前我国食品和机械发展仍然是存在仿制和测试阶段,开发手段比较落后,存在开发周期长的现象,和传统行业的发展存在本质性的差异。在企业管理方面,通常都是重加工生产,轻研究开发,进而强化管理。因此在后续管理阶段需要从实际情况入手,提升创新意识,满足包装和食品机械发展的整体要求。
技术水平低。包装和食品机械的发展对技术水平有一定的要求,如果技术更新慢、新技术、新工艺和新材料应用比较少,则必然会无法满足实践要求,增加管理难度。技术含量比较低的产品在整个应用阶段会增加应用难度,因此必须及时对技术设备进行分析,满足特殊设备的整体要求,实现技术的有效应用和评估。
考虑到包装和食品机械发展形式的具体要求和变化,在应用过程中要从实际情况入手,对各项技术指标进行分析和利用,按照发展要求实行,适应发展趋势。以下将对包装和食品机械的发展对策进行分析。
提升技术含量。针对机电一体化发展形式的要求,在后续应用阶段,要满足智能化操作系统的具体要求,使其向着信息化的方向发展,满足技术体系的具体要求。企业对外经营环境逐渐改善,因此食品和包装机械的出口也随之增加,如果设备技术水平低,稳定性差,则无法促进其有序发展。因此要引进部分技术密集的高档产品和大型成套设备,实现技术的有效利用。当前应用广泛的包括:机、电、气、光、磁于一体的机械电子设备,在设计时,应着力于提高包装机
开拓产品出口。我国食品和包装机械技术适中,在后续发展阶段,需要对不同国家和地区的出口发展形式引起重视,部分设备可以向发达国家出口。在保证我国产品价格优势的同时,也需要适当提升产品的质量,增加产品品种,实现食品包装机械行业出口市场的开拓。
落实产品创新。产品创新是当前发展的关键所在,在现有基础上需要依靠科技进步,不断推进结构的优化和升级。产品创新流程如下:
同时为了进一步加大技术创新,需要对工艺、装备和高新技术形式等进行分析,适当增加项目支持,满足项目发展的后续要求。此外如果必须尽快建立现代企业制度,企业进行科学管理,努力扩大企业的规模使企业规模化、集团化。
食品是人类生存中必不可少的,食品行业的发展对人们的生活水平和经济的发展都是有很大的影响的。在进行食品加工中,食品机械是必备的设备,食品机械在设计、制造、选材和防腐蚀方面都要进行很多的研究,只有这样才能更好的使食品生产技术得到提高。食品机械在使用的过程中非常容易出现腐蚀的情况,对出现的腐蚀情况一定要进行很好的研究,找到食品机械腐蚀的机理,然后对食品机械应该采取何种金属材料进行制造找到解决的方法。
在进行食品生产过程中,进行生产的物料在性质上是存在着很大的差异的,很多材料是带有酸性的,有些则是带有碱性的,有些物料本身就是酸的,或者是碱的,这样在进行食品生产过程中,这样物料都会给生产的机械带来一定的影响。很多的生产物料在生产的时候要和机械直接进行接触,这样非常有可能对金属材料产生腐蚀作用。很多的食品在生产过程中要处于水、盐、高温的情况进行生产,这样就使得生产机械出现恶劣的工作环境下,这样就加快金属的腐蚀速度。对生产物料进行更好的掌握,可以更好的掌握腐蚀的机理,找到更合理的选材,同时也可以针对生产进行有效的防腐措施。预防和控制各种物料对食品机械设备的腐蚀是食品机械防腐的重点。食品生产过程中物料对机械设备进行腐蚀主要是通过化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
化学腐蚀主要针对的是金属表面和非电解质发生的纯化学反应引起的损坏。化学腐蚀主要发生在干燥以及非电解质溶液中,它的反应特点是金属表面的原子和非电解质中的氧化剂发生氧化还原反应,形成腐蚀产物。在化学腐蚀过程中,电子的传递在金属和氧化剂之间,这样在腐蚀中是不会出现电流的。食品工业中用来储存和运输液态非电解质的设备受到的腐蚀通常都是化学腐蚀。食品生产过程中经常会出现物料的分解情况,在这个过程中会出现二氧化碳和氧化物,这样也会引起金属的化学腐蚀情况。在化学腐蚀中,高温情况下的气体腐蚀是最严重的。
电化学腐蚀是机械金属表面和电解质溶液发生的电化学反应引起的损坏,在反应的过程中会出现电流。在电化学反应中要有至少一个阳极反应和一个阴极反应。阳极反应是一个氧化的过程,阴极反应是一个还原的过程。在金属腐蚀中出现的电化学反应和原电池的反应是非常相似的,同样会发生多相的氧化还原反应。将同一种金属浸入到不同的溶液中是会出现不同的电位,在有介质的容器中,电化学腐蚀的强度是比化学腐蚀更加严重的,同时危害也更加大。金属在潮湿的情况会出现大气的腐蚀,同样在酸碱溶液中也是会出现腐蚀的,不同的金属在接触了不同的溶液时出现的电化学腐蚀情况也是不同的。食品机械在使用的过程中会常常在潮湿的空气中,同时也会和酸碱溶液接触,这样都会导致电化学腐蚀的发生。
食品机械在生产过程中会有很多的因素导致腐蚀情况的出现,首先是金属材料因素,在进行食品机械制造的时候,通常使用的金属材料都是合金结构材料,在制造过程中使用纯金属的情况非常少见,同时也是因为纯金属的材料在制造过程中成本是非常高的。使用合金结构制造出来的食品机械在耐腐蚀方面是非常差的。金属的表面越粗糙,其耐腐蚀性就越差,粗糙的金属表面会存在着缝隙处,这样非常容易接触空气,也非常容易受到液体的腐蚀。机械在制造的时候,要求一定要保持表面的光滑,同时也保证表面的平整性。这样不仅仅是为了保证机械的美观性,同时也是为了提高材料的耐腐蚀性,在进行食品生产的时候也能保证食品的卫生情况。金属材料出现变形的情况也是非常常见的,在这种情况下,受到腐蚀的时候损坏情况会出现增大的情况。其次是腐蚀介质的因素,食品介质的浓度、稠度和性质度机械的耐腐蚀性都是有很大影响的,在食品生产过程中,很多的食品天添加剂是有明确规定的,食品添加剂在浓度上出现问题以后导致金属腐蚀情况的加重。
金属在不同介质在酸性、中性和碱性中发生的腐蚀过程各不相同。例如,铁在碱性溶液中较稳定,而在酸性和中性溶液中不稳定;铝在酸性和碱性溶液中不稳定,但在中性溶液中稳定。食品生产中无论是酸性或碱性反应生成的产物都具有腐蚀性。最后是设备结构因素,不合理的结构会导致内应力、受热不均匀,出现局部过热的情况,异种金属相互接触、间隙、槽孔、死角、不致密性等不利因素,促使产生腐蚀源或使腐蚀扩展。因此,合理正确的结构设计是控制腐蚀的一种有效措施。
制造食品机械的材料不仅仅要满足机械的性能,同时要保证食品生产过程中对环境的要求,要保证食品生产的卫生情况,在耐腐蚀方面要非常的主要,因此,在食品机械制造中,对材料要非常主要。
食品机械中很多的材料都是不锈钢材的,这种材料可以更好的抵抗食品介质的腐蚀,同时在食品生产中有很好的性能。在进行机械生产中,不锈钢材料在进行加工和焊接的时候,性能是非常好的,不锈钢材料逐渐成为了金属材料的首要选择。但是这种材料在使用的时候,价格是非常昂贵的,这样在进行机械制造的过程中,就要减少不锈钢材料的用量,而且可以主要在与食品物料接触的零件上使用。在进行食品机械制造的时候,对于设备承载负荷的构件可以采用普通的铸铁来进行生产。机械制造过程中将普通的碳钢材料进行耐腐蚀处理,可以更好的降低生产成本。在进行表面防腐蚀处理的时候,采用的方法是有很多的,主要有电镀、氧化、磷化、油漆、塑料喷涂、金属喷镀、珐琅层等。机械中与食品直接进行接触的部分可以采用塑料喷涂的方式来进行,在喷涂材料上可以选择环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等,这些材料在进行食品生产的时候稳定性是非常好的。这样可以更好的保证食品生产不会受到影响。
在食品机械中,非金属材料的选用,是降低设备生产成本的又一有效途径。选材时必须满足刚强度、化学稳定性、耐腐蚀性、加工性能的要求,同时必须考虑食品生产所用介质的卫生要求,尤其是直接与食品接触的材料应保证对人体无毒害,且无异味,不得与食品发生化学反应,造成食品污染。目前,食品机械常用的非金属材料有,陶瓷、搪瓷、玻璃钢、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂等,陶瓷承受挤压应力的能力较承受拉伸应力的能力强,对高温无机酸和有机酸的作用稳定,对苛性碱、氢氟酸的作用不稳定,搪瓷的耐腐蚀性好,且具备较高的机械性能,但是搪瓷设备不能遭激冷,设备激冷时会造成搪瓷层破裂。破璃钢适宜于制造食品机械的防护罩等结构。各种聚合物多用来作保护性涂层。
食品生产过程中,机械是必备的生产工具,但是,机械在使用的过程中经常会出现腐蚀的情况,机械出现腐蚀的情况不仅仅会影响生产的效率,同时对食品的卫生情况也会进行影响。针对食品机械出现腐蚀的问题,要进行分析,找到腐蚀出现的机理,然后对机械的制造材料进行改进,这样更能保证食品生产的安全。
论文摘要:“食品机械与设备”是食品科学与工程专业的主干专业课,其知识抽象,内容繁多,给教师的讲授和学生的学习带来不少困难。应用多媒体教学课件,可以将教学内容直观简单地展示,对引发学生的学习兴趣,提高课堂教学效果具有非常明显的作用。
“食品机械与设备”是食品科学与工程本科专业的必修课。本课程根据食品科学与工程专业的培养目标及教学计划的要求,讲授各类食品加工机械与设备的基本构造、工作原理、主要性能及主要工艺设计计算方法,培养学生掌握食品加工机械与设备的选型、安装维护及安全操作等知识与技能。使学生对食品加工机械设备的类型、结构、工作原理、主要性能等方面的知识有深人的了解,为将来从事食品加工的生产管理、质量管理、设备管理、产品开发等工作打下良好的理论基础。
食品科学与工程专业的培养目标是使学生具有化学、微生物学、食品营养学、食品科学与工程技术等的基本知识,能从事食品加工工艺设计、农产品加工及贮运保鲜、食品加工产品品质控制、食品新产品及新技术开发、食品加工设备选用、品质分析检验、企业生产经营管理等工作的高级工程技术人才。作为食品科学与工程专业的主干专业课,“食品机械与设备”为该专业学生的提供学习了解食品生产过程所涉及的机械及设备的平台,对于学生的工程基础的建立起着非常关键的作用。
该课程的先修课程是画法几何、机械原理,食品工程原理、食品工艺学等。该课程教学的主要目的是使学生应掌握食品生产中各类机械设备的工作原理,结构特性及性质等方面得知识,培养学生设备选型、设备使用维护、设备配套设计等方面的能力。
“食品机械与设备”是实践性很强的一门课程,它通过大量的设备原理图、结构图和流程图,介绍食品生产设备的基本知识,重点是各种食品机械的工作原理、机械结构和使用功能。由于农科院校的学生工程基础普遍较差,虽然也有相关的基础课程,但由于种种条件的限制,相比工科院校的学生在机械基础方面仍稍嫌不足。学生的机械基础和空间想象力相对薄弱,对机器的结构和原理的理解比较困难。另外,食品加工机械的种类繁多,结构复杂,加上学生没有太多机会亲历生产第一线,难以形成清效果。
计算机多媒体教学是将文字处理技术、图像处理技术、视听技术集中在一起,利用计算机这一先进设备进行教学的一种方法。多媒体教学技术具有集成性、控制性、交互性等特点,它形象、直观、快捷、高效地展示教学内容,还可以进行师生互动教学,活跃课堂气氛,对于教学质量的提高起着重要作用。
与传统的教学方法比较,多媒体教学在“食品机械与设备”课程教学中的应用具有以下几方面的优势。
该课程传统的课堂教学,通常使用的是挂图或胶片投影来展示机械设备的图片,展示的效果一般,没有立体感和色彩,更谈不上动画效果。单凭教师的讲解,学生很难将其还原成立体的实物,对此相对枯燥的教学元件,学生很容易产生厌倦情绪。而采用多媒体手段,结合动画、录像、彩色图片等,就很容易吸引学生的注意力,引发其学习兴趣,提高教学效果。
传统的图片展示,对于一些设备的结构图、流程图还可达到清晰效果,但一般的胶片投影均来自教材原图的复印,不可能再添加更多的知识信息,并且做不到进行局部效果的放大缩小,教师在讲解时也颇费精力。使用多媒体手段,就可以将需要展示的图片进行局部处理,方便对设备的关键零件或组件的讲解。对于某些设备的工作原理或流程图,还可以用动画效果,使学生对所学内容有一个非常直观的认识,对知识的理解更加深刻。
要制作多媒体课件,首先要收集多媒体素材,包括食品机械设备的各种数据、文字、录像、图片、声音、光盘等资料。获得这些素材的途径通常有三种,一是食品生产企业。在生产现场可很直接地了解到食品机械设备的外形、结构、工作过程参数、设备的配套设施等资料,在允许的情况下,还可以得到录像、照片等资料。这些素材对于帮助学生了解生产设备的构造及使用情况非常有利。二是食品机械设备的生产或经销企业。通过参观机械设备展览会或产品介绍会,可获得各类机械设备的大量资料,另外,设备生产企业为了展示他们的产品,通常会制作一些较直观的录像vcr或动画影片,这些是制作多媒体课件非常有用的素材。三是通过网络、专业书籍等也可以获得大量多媒体课件的素材。
要制作优质多媒体课件,教师本身应该对食品机械设备有足够的认识和了解,最好能亲身接触或观察过相关的设备,对设备的构造和使用有足够的感性认识,这样才能将自身的理解贯通于多媒体教学中,才能使制作的课件更切合实际地展示教学内容。
制作多媒体课件的关键的是计算机技术的应用。多媒体教学应用最多的软件是powerpoint,但对于食品机械设备课程的教学内容,光使用powerpoint并不能完全满足要求,还需要使用如flash , photoshop ,authorw,等多种动画或图形处理软件,如果能使用vc, vb等高级软件,更能使多媒体课件生动多样,展示效果更佳。
近年来,本人在“食品机械与设备”课程的教学过程中,全面应用了多媒体课件,虽然未能将全部教学内容用多媒体技术展示,但在教学过程中辅助作用非常突出,教学效果也明显提高。如在讲授食品输送机械设备这一章时,我应用flash软件将各种泵的输送原理及过程用动画显示,学生就能非常清晰直观地了解液体物料的吸人、加压、送出等过程,使泵的结构、各种部件的作用原理等知识点就变得非常容易理解。在食品浓缩设备的章节,将不同浓缩方法的食品物料运动过程用动画模拟,学生就能看到在实际生产现场也不可能看到的物料运动状况,对理解浓缩设备的流程、原理及使用操作有非常深刻的感性认识,知识的掌握也较牢固。
近年来,随着我国食品工业总产值的快速上升,食品专业高技能型人才呈现了供不应求的局面,导致许多高校加快了创建食品工程专业的步伐。《食品机械与设备》作为食品工程专业的一门专业必修课,其内容涉及食品机械结构及原理、机械的选择、使用与维护等知识,是一门实践性与应用性较强的课程,要求学生具备较强的空间想象力及动手操作能力,这对于偏重于理论课学习、对机械设备缺乏感性认识的学生来说有一定难度,因此,该课程应借鉴行动导向教学法所倡导的教学理念和手段,结合企业的需求及高职学生的学习特点,在教学实践中应创新教学模式,活跃课堂,以提高学生解决实际工程问题的能力。
“行动导向”起源于德国,是指以职业行动和工作任务为主导的教学指导思想。行动导向教学法不强调知识的系统性,而强调学生解决实际工程问题及自我管理的能力,在学习行动中突出学生学习的主体地位,教师则是行动的组织者和引导者。这种教学方法,不仅培养学生解决实际问题的方法能力、与人协作共事的社会能力和创新精神,而且在“做”的实践中能够更快地掌握专业技能和理论知识,该方法作为一种新型的职业培训教学课程体系和先进的职业技术培训教学法,代表了当今世界上的一种先进的职业教学理念。
行动导向教学法不是指一种具体的教学方法,而是包含一系列教学方法及技术的教育理念。根据行为导向教学法思想发展的教学技术主要有:多媒体演示、现场教学、任务驱动、启发式教学、模拟、案例研究、角色扮演、项目教学等,通过实践研究表明,多媒体演示法、现场教学法、任务驱动法、启发式教学法效果较显著,因此本文将以这四种教学方法作为重点说明行动导向教学法在高职《食品机械与设备》课程中的应用。
随着食品工业化程度不断提高,食品加工设备新品种的不断涌现及更新换代,目前陈旧的教材内容已不能及时反映现代食品业所用的机械设备现状。且学校条件有限不可能将每一类型食品机械设备购置回来充当教具,教学过程中学生没有实物可见或可操作,导致学生学习积极性下降,教学目标难以完成。多媒体技术可将图、文、声、像等信息合为一体,将教学内容生动、形象、直观的表现出来,大大提高了教学效率和教学效果。如讲输送设备时,除了展示各种食品设备输送设备的照片,还可播放实际家禽屠宰厂输送生产线的工作视频,使学生对输送设备有更深入理解;讲到旋风式分离机时,可用图片和动画演示的形式介绍其结构和工作原理。
笔者单位为了加快食品专业发展,在实训楼建立了食品加工实训基地,成立了葡萄酒加工、乳制品加工、焙烤食品加工、肉制品加工等食品加工生产线,在学习相关理论知识后,学生可适当进行食品加工设计和实际的操作,并对重要、典型的生产设备进行现场教学,以进一步掌握设备的正确使用与维护方法,如旋风分离机、包装设备等食品工业常用设备,可带领学生到实训车间边参观学习、边操作,后让同学们画出设备结构图并说出其工作原理,这有助于学生对食品机械设备的认识,激发学生学习的积极性,这种教学方法深受广大学生的欢迎。
任务驱动教学法就是指学生共同围绕一个教师布置的任务,通过对学习资料的积极查阅及应用,进行自主学习和相互协作,在既定时间完成既定任务的一种学习实践活动。具体实施方法如下:学生5~6人为一组共同完成老师布置的任务,每组选出一名组长,组长负责整个任务的分配、调节及考核工作。如下节课即将在实训基地讲解均质设备,课前教师先布置相关任务,课后让他们自行查阅相关资料,课上以组为单位说出现场每一台均质设备的名称、结构、功能及其区别,学生在教师指导下以组为单位对设备进行操作并生产出相应的产品(如果汁),依据产品质量及操作方法先进行组内自评和组间互评,最后教师总结。学生在品尝自己的劳动成果的同时也实现了对胶体磨、高压均质机结构和工作原理的理解和掌握。
启发式教学法是指教师在教学中依据认知规律不断有效地激发学生的学习兴趣和求知欲望,使学生积极思考,以逐步提高分析和解决问题的能力的教学方法。《食品机械与设备》课程主要介绍设备的结构、原理、类型及应用场合,内容较枯燥,因此为了进一步提高教学效果,应当激发学生的学习兴趣。如讲解液体输送设备工作原理时,可引入生活中常见的例子让学生思考,如婴儿为什么能把母亲体内的母乳吸到嘴里?在讲到汽蚀现象时,引入如鱼什么情况下会浮出水面进行呼吸?讲到杀菌机械与设备时,引入如超市里的奶制品上标明的灭菌方式有几种?哪种保质期最长?以此引起学生的好奇心和求知欲,学生积极思考并尝试回答,实践证明教学效果较好。
通过行动导向法在《食品机械与设备》课程的应用,增加了学生的学习兴趣,提高了教学效果,但还需在教学实践中不断尝试并总结经验,才能进一步发挥其优势。
[1] 马海乐,邹小波,陈 斌,等.食品加工机械与设备课程教学方法的改革与实践[J].2011(6).
2015年全国人大三次会议上,国务院总理在政府工作报告中首次将“互联网+”行动计划提升为国家战略[1]。“互联网+”行动计划将提供以大数据、云计算和人工智能为代表的新一代信息技术,为我国教育信息化建设和教育资源的优化配置方面提供技术支撑,促进教育教学模式创新,推动教育理念变革[2]。
“互联网+”对传统行业显示出其强大的力量,不断促使其进行换代升级。当“互联网+”遇到教育的时候,互联网对教育变革作用也体现得很明显[3]。互联网早在几年前就开始应用在了教育领域,一个最典型的例子就是“慕课”[4]。“互联网+”行动计划日益受到社会各界的关注,随着新形态下互联网对各行各业的渗透和影响力越来越大,互联网在其中发挥的作用也必将与日俱增。
《食品加工机械设备》是食品加工专业第四学期必修课,主要培养学生学习食品加工机械与设备的工作原理、结构性能和主要参数。通过学习,使学生具备一般食品加工系统的机械与设备的选型、设计的能力,并能了解这一领域的最新技术成就和发展趋势,培养学生解决实际问题的能力。我校学生在学习此课程前已经学习过相关食品专业课程,如食品工艺学,从知识储备上来讲,他们有一定的专业基础知识;但由于机械以及制图相关专业基础知识薄弱、空间想象能力差,大多对机械设备图形识读困难,另外,我校高职高专学生,包括五年制大专食加专业学生生源文化程度参差不齐,从整体来讲他们的认识问题、分析问题的能力有限,而且自我控制力较差。因此,学生普遍感觉本门课程较难理解,部分学生特别是女生缺乏对食品机械的感性认识,认为自己不是机械制造类专业的学生,学习这门课程积极性也不高。并且,在实际运用理论教学指导实际教学的过程中,理论和实践存在一定的差异,具体表现为理论超前,而实践结果滞后,比如,食品机械实习实训课程一般都安排在W期末甚至下学期的实习过程中集中进行,学生此时对学过的理论知识已经淡忘,不能学以致用。
“微课”是指教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点(重点难点疑点)或技能等单一教学任务进行教学的一种教学方式。在《食品加工机械设备》课程教学中引入微课,可以为每节课前提供相关工艺知识的系统性回顾,并配以工厂生产的视频,使学生对本节课机械的作用有感性的认识,加深了专业课的相互结合。
其次,通过多种多媒体技术的加入,运用网络公司提供的模拟实训系统, 精选大量食品机械实例照片和录像,应用二维、三维动画以及录像进行动态模拟仿真,以便从感性中抽象出零部件结构的作用和整体的关系问题,诱发学生认识、了解进而理解这些食品机械的工作原理、组成与适用对象等。
并且,在模拟仿真教学的过程中,增加弹幕教学的模式,加强及时的师生互动,解答问题及时充分。最后,利用在线慕课(MOOC)的模式,加大学生的相关知识库存,使学生继续学习企业中机械制造的实际应用知识,让学生有参加实际生产的感受,利用慕课的平台的广泛性,充分培养学生的工作岗位适应性与工作技能,增强实践教学效果。
在对学生进行为期一学期的《食品加工机械设备》课程的讲述后,利用平时的测验和期末测试,结合日常的教学效果,综合结果发现,利用“互联网+”的教学模式,学生整体对课程的感兴趣程度和测试成绩均有显著的提高。多种教学形式的综合利用,提升了学生对课程的参与性,并且能够积极的寻找课程相关知识,对原本抽象的机械知识能够有更深的认识。课前的微课内容能够很好的帮助学生回忆与所学机械相关的食品加工单元操作,对于课程授课时所讲述的机械原理和加工内容起到了铺垫作用。而利用模拟仿真系统加入到教学当中,使枯燥的知识变的更为立体,并且加强了教学的互动和学生的自学积极性,对于机械内部零部件的结构和力的传输与传导的理解更加到位。最后,利用教学软件实现了课堂上的实时互动和课后问题的及时反馈,并且,慕课的模式为教学做到了很好的延伸,例如,在线视频“How it is made”系列,能够让学生们进入大型的食品工厂了解实际的生产流程,对课程所学的单个机械自行组合利用,做到学以致用。
但是,在利用“互联网+”教学的整个过程中也出现了一些问题,例如,慕课相关资源较少,目前的主要资源仍然集聚在高等教育领域,职教领域资源匮乏,并且无法短时间内形成精品 慕课资源,缺乏吸引外校学习者的优势。并且,对于微课等新型教学手段,教师制作水平有限,不能很好地完成教学设计,技术支持亟待加强。而且,针对教室的硬件配备力度还不能完全满足“互联网+”的教学要求。因此,后期应在建设与应用中不断吸收各方优质资源、修改完善职教“互联网+”教学资源,形成新形势下的教学模式。
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以“三个代表”重要思想和科学发展观为指导,全面履行政府社会管理和公共服务职责,加强食品药品监管设施和网络建设,完善安全技术标准体系,大力提高检测技术水平,创新监管机制,规范监管行为,提升监管能力和水平,保障公众饮食用药安全。
经过五年的努力工作,全市食品药品监管体制和机制逐步完善,监管队伍素质全面提高,依法行政能力进一步提升;基础设施建设加强,技术装备进一步改善,食品药品安全标准建设和检测技术水平显著提高;食品药品生产经营秩序明显好转,生产、销售假冒伪劣食品药品的违法犯罪活动得到有效遏制,食品药品安全事故大幅减少。
——食品安全保障体系基本建立。全市食品安全信息监测覆盖面达到90%;市区和城镇批发市场、大型农贸市场和连锁超市的鲜活农产品的抽检质量安全合格率达到95%;重大食品安全事故处理率达到100%;食品召回覆盖面达到85%;食品生产企业专项检查覆盖面达到95%。
——药品安全监管水平明显提高。全市农村药品监督网覆盖率达到100%,农村药品供应网覆盖率保持在80%以上;市药品检验所对国家药品标准的独立全项检验能力达到95%。药品监督抽验覆盖面达到90%,药品、医疗器械举报投诉处理率达100%。药品不良反应监测(ADR)报告达到200份/百万人口;市、县(区)两级医疗器械不良反应事件监测网络覆盖率达到100%;重大药害事件处理率达到100%。
1、加强食品安全监测。加强对重点地区“菜篮子”基地环境监测监控,建立农产品产地环境监测网点。规范食品质量市场准入制度,逐步推行食品质量安全市场可追溯制度,完善市场例行监测制度,在县城区以上城市批发市场、大型农贸市场和连锁超市建立鲜活农产品质量监测监控点。防控食物中毒事件和食源性疾病发生,完善我市食品污染物和食源性疾病监测网。加快无公害食品(农产品)、绿色食品基地建设。完善对经营者主动退市的管理机制,对肉制品、乳制品、饮料、粮食加工品及食用植物油等高风险食品开展食品召回工作。
2、提升食品安全检验检测水平。整合现有检测资源,加强市、县(区)产品质量检验机构食品质量安全检测能力建设,形成覆盖全市的食品质量安全检测体系与保障网络。积极争取上级支持,为县级配备快速检测车,为乡镇配备快速检测箱。推广餐饮业常见危害因素的检测技术,完善餐饮业10种常见化学性和生物污染因素的快速检测技术。逐步实施全市性的“从农田到餐桌”的食品安全统一抽验,提高全市食品质量安全水平和食品的市场竞争力。
3、构建食品安全信息体系。充分利用现有信息资源和基础设施,形成省、市、县三级食品安全信息网络;建立高性能、易管理、安全性强的食品安全动态信息数据库。以食品安全信息网络为基础,建立食品安全信息中心,对食品安全信息进行分类、筛选、综合分析和监测;对食品安全状况做出评价和预警,定期编写、全市或某一行业的食品安全状况报告。完善我市食品安全信息管理有关制度,加快建立食品安全信息统一制度,保证信息的准确性、规范性和统一性。
4、加强食品安全应急体系建设。健全完善《市重大食品安全事故应急预案》及相关配套制度,完善食品安全应急反应机制,建立部门之间相互配合、信息传递快速通畅、处置措施有力有效的食品安全快速反应联动机制。建立应急指挥决策体系、应急监测、报告和预警体系、应急检测技术支撑系统、应急队伍和物质保障体系,对重大食品安全事故应急处理工作实行统一领导和指挥。加强应急现场处置能力建设,培训应急处置专业人员,提升政府应急处置能力。健全食品安全事故查处机制,加大重大食品安全事故的督查督办力度,建立食品安全重大事故回访督查制度和食品安全重大事故责任追究制度。
5、建立食品安全评估评价体系。建立食品安全风险评估评价制度和体系,研究食品可能发生的危害后果及其严重性,以及危害发生的概率,并据此划分食品的风险等级,为政府决策提供依据。把食品安全评估评价工作与风险预警管理有机结合起来,逐步建立起科学的食品安全评价体系,为政府制订食品安全监管控制措施提供技术支持。
6、加强食品安全诚信体系建设。逐步建立食品安全诚信档案,推行食品安全诚信分类监管。建立食品企业红黑榜制度。继续做好食品安全信用体系建设试点工作,总结经验,及时推广,力争信用体系建设取得实效。开展诚信教育,提高食品从业人员的职业道德水准。充分发挥行业协会的作用,加强食品行业安全自律制度建设,强化食品生产经营者的食品安全意识。全面推行食品卫生监督量化分级管理,强化食品卫生许可和监督管理。
7、继续开展食品安全专项整治。严厉打击生产经营假冒伪劣食品行为,深入开展食品安全专项整治行动。完善食品安全区域监管责任制,进一步加强对食品企业的日常监管,探索农村小型食品生产加工、经营企业的有效监管模式,有效遏制使用非食品原料、滥用食品添加剂和无证照生产加工食品的违法行为。进一步加强食品市场监管力度,加大市场巡查力度,严格落实食品经营索证索票、购销台帐等制度,强化食品安全责任。重点打击制售掺杂使假,以次充好、商标侵权、不合格食品等违法行为,严查有毒有害食品,严把食品市场准入关。
8、全面提升农村食品安全保障能力。推动食品安全示范县建设。完善县、乡、村三级农村食品安全监管责任网、现代流通网和社会监督网,建立农村食品安全长效监管机制。完善对小作坊、小食杂店、小餐馆和“农家乐”的监管机制。建立农村家庭宴席卫生指导制度。完善中小学校及幼儿园食堂食品安全监督管理制度。实施农村食品质量准入、交易和退市的全过程监管。加强对城乡结合部和农村传统集会、庙会及商品展销交易等场所的食品安全监管,防止和及时处置群体性食物中毒事件。全面完成食品安全示范县创建目标任务,总结推广经验,发挥典型示范和带动作用,以食品安全示范县建设推动农村食品安全监管工作。
9、积极推进食品安全相关认证工作。完善无公害农产品认证和饲料产品质量认证制度,大力推进农产品产地认定和产品认证制度,积极开展有机食品、绿色食品等认证工作。推动农业投入品生产企业、农产品加工企业、农业生产过程开展管理体系认证。进一步规范认证后企业的自律行为,保证认证产品的质量安全水平和信誉。
10、开展食品安全宣传教育和培训活动。开展“食品安全进农村”、“食品安全进社区”、“食品安全进校园”活动,开展“绿色消费”理念和食品安全知识普及教育。每年5月份集中开展食品安全宣传月活动,加强食品安全法律法规、政策的宣传,普及食品安全基础知识,增强全社会食品安全意识,提高消费者的自我保护和参与监督能力。进一步完善食品安全培训体系,对政府管理人员、执法者、企业管理与工作人员、新闻工作者、消费者进行多形式、多途径的食品安全教育和培训。
11、提升药品生产质量监管水平。提高《药品生产质量管理规范(GMP)》的实施水平,强化药品GMP跟踪检查,切实提高监督检查的实效性、针对性;强化药品生产的动态监管,全面实施药品生产企业驻厂监督员制度、质量授权人制度,强化药品生产企业日常监督管理;建立企业诚信档案,促进企业自律;通过建立药品安全动态监管系统,实现药监部门对药品生产的实时监控,实现对全市特殊药品生产、经营单位特殊药品数量及流向的实时监控。加强中药源头监管,推行《中药材生产质量管理规范(GAP)》,保证中药材质量。
12、加强药品流通市场监管。进一步贯彻实施处方药与非处方药分类管理制度,配合医药体制改革,推动实施处方药与非处方药分类管理。加大对企业处方药与非处方药转换评价的指导力度。严格药品说明书、标签的审核工作,进一步加强对药品说明书和标签、包装管理。健全全市药品不良反应监测网络,规范药品不良反应的报告监测制度。加强药品不良反应监测机构建设,提高市、县两级药品不良反应监测能力。重点实现药品不良反应监测报表的标准化,加大对药品生产、经营企业的药品不良反应监测的监督管理力度,提高我市药品不良反应监测的质量。完善《药品经营质量管理规范(GSP)》认证管理办法及跟踪检查制度,强化GSP跟踪检查的针对性,实施《药品流通监督管理办法》,促进现代物流发展。建立和完善药物滥用监测网络及特殊药品监管网络,对特殊药品实现每一针、每一片流向的监管。建立品、流弊和滥用突发事件的监测报告和预警制度,完善品、依赖性和药物滥用潜力的评价方法和评价标准。
13、加强药品检验体系建设。加强药品检验基础设施建设,完成市食品药品检验所实验大楼建设。提升药品检验能力,完成计量认证复查和部分食品检验的扩项工作,使我市药品检验设施与能力达到全省先进水平。进一步推广快检技术,充分发挥药品快检车的作用。
14、规范医疗器械安全监管。实施医疗器械质量体系管理规范,逐步对第二、三类医疗器械生产企业实施医疗器械质量体系管理规范进行检查,促进生产企业达到规范要求。建立市、县(区)两级医疗器械不良事件监测网络。根据《医疗器械不良事件监测和再评价管理办法》和《医疗器械召回管理办法》,建立健全报告体系,强化企业的报告责任和义务。搭建上市后医疗器械风险效益评价的技术平台,建立预警、召回等制度。完善监督管理制度,切实加强对在用医疗器械的监督管理,提高在用医疗器械监管效率。
15、严厉打击制售假劣药械行为。重点查处涉及面广、影响大、公众反应强烈的制售假劣药品、医疗器械大案要案,提高监管工作效能。开展药品医疗器械产、供、用单位的专项整治和监督抽验,加强对中药材、中药饮片监管和对药品、医疗器械包装、标签、说明书的专项检查,继续开展对非药品冒充药品的检查和药品广告品种专项整治。积极发挥“药品快检车”的作用,建立起以“掌握信息、快速筛查、靶向抽验、目标检验”为目的的药品抽验模式,不断提高稽查工作效率,稳步提升药品、医疗器械质量监督抽验合格率。
16、继续整治药品、医疗器械广告。食品药品监管、工商、广电、新闻出版和宣传部门要密切配合,建立综合治理机制,重点整治未经审批擅自的品种、擅自篡改批准内容的品种和使用过期药品广告批准文号的品种。针对性地开展广告品种抽验,重点查处在大众媒体上的处方药、非药品宣传药品疗效的广告。
17、推进药品和医疗器械诚信体系建设。全面开展药品安全信用管理,积极推进企业诚信建设,在建立健全药品批发企业信用档案资料的基础上,全面启动药品零售企业信用档案资料的建立,认真贯彻实施好《市药品经营企业诚信建设安全信用分类管理实施意见》,开展药品经营企业信用等级评定活动。
18、深入推进农村药品监管网和供应网建设。大力发展农村药品配送网络和零售供应网点,通过政策引导、鼓励和支持合法药品经营企业集中配送进乡入村,鼓励批发企业向农村配送药品,鼓励连锁企业向农村延伸网点,建立符合要求的农村药店。强化农村药品协管员、信息员队伍建设,加强农村药品监管,向农民普及基本用药常识,建立起“运行良好、监管有效”的农村药品监督网络和供应网络,从源头、流通和使用等环节的监管来保障农村用药安全,实现农村药品监督网覆盖率达到100%,供应网覆盖率达到80%。
19、加强药品、医疗器械突发事件应急能力建设。建设市级药品、医疗器械不良事件应急处理指挥中心,加强应急指挥中心信息通讯、机动能力装备与建设,配备应急检验检测设备,提高应急信息报告、指挥、处置能力。加强市级药品、医疗器械不良事件应急处理培训演练基地建设,开展应急知识的技能培训,组织定期应急演练,提高应急处置能力。
20、推进药品、医疗器械监管信息化建设进程。加快推进信息化步伐,建立和完善市、县、乡(镇)三级药品监管信息网络及安全平台。积极推进药品监管信息化建设,创新监管手段。以药品批发企业和市区、县城药品零售企业为核心,建立电子信息网络平台,逐步推广到县城区和乡镇药店,实现监管信息资源共享、监管手段便捷,监管效益提升。
21、加快基础设施建设。要改善各级食品药品监管机构的办公和装备条件,建设办公业务用房,配备必要的执法装备。经过五年建设,全市食品药品监管系统行政执法机构的办公业务用房和执法装备基本满足执法需要。
22、完善安全责任体系。按照“地方政府负总责,监管部门各负其责,企业作为第一责任人”的要求,建立健全食品药品安全责任体系。各级政府要加强组织领导,层层落实责任制和责任追究制,定期分析评估本地食品药品安全状况。各部门要密切配合,相互沟通协作,形成完整的监管链。积极推进信用体系建设,引导企业真正成为食品药品安全的第一责任人。生产经营企业要强化自律意识,建立健全企业责任制度和自律制度,完善内部管理,提高企业诚信度,积极履行和承担食品药品安全责。







