專利名稱:一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及食品包裝技術(shù),特別是涉及一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置。
背景技術(shù):
隨著綠色食品、綠色包裝意識的不斷增強(qiáng),以變性淀粉為基體的可食用包裝薄膜 技術(shù)的研制和開發(fā),正成為食品工業(yè)、科研院所以及與之相關(guān)行業(yè)關(guān)注的課題。傳統(tǒng)的食品包裝紙無論是紙質(zhì)、塑料、紙塑復(fù)合紙、鋁塑復(fù)合紙或其他非可食復(fù)合 紙,在包裝食品后其生產(chǎn)過程中的一些工業(yè)原材料的殘留物會或多或少的污染食品,尤其 在包裝紙的印刷過程中,大量使用了丙酮、二甲苯類的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,都將會給食品帶來 二次污染,使得食品的安全性存在嚴(yán)重隱患,給企業(yè)帶來食品招回的風(fēng)險。運用可食用薄膜復(fù)合于食品包裝紙內(nèi)與食品接觸層,不但有利于阻隔非可食包裝 紙生產(chǎn)環(huán)節(jié)上殘留的有害成份,以親水溶劑為基體的可食用薄膜可提高被包裝食品的保鮮 度,確保食品的質(zhì)量和安全性。然而,目前以變性淀粉為基體的可食用包裝薄膜的紙復(fù)合技 術(shù)卻仍然停留在基礎(chǔ)理論和傳統(tǒng)的加工手段,產(chǎn)量十分低下,很難滿足社會需求。傳統(tǒng)可食用薄膜復(fù)合加工一般都采用金屬帶流延;隧道式溫度分級蒸汽烘干的方 法,蒸汽直接作用于淀粉成膜的表面和被復(fù)合紙上,將其內(nèi)部水分烘干,噴射過程不僅會使 得薄膜內(nèi)的水分子迅速汽化、膨脹、蒸發(fā),轉(zhuǎn)化中的葡萄糖分子鏈因此而發(fā)生脆斷,同時,蒸 汽中的水分子則會稀釋糊化的淀粉成膜,而與被復(fù)合紙接觸的淀粉成膜面卻反應(yīng)滯后,造 成二表面張力差異,產(chǎn)品流線性差,與被復(fù)合紙結(jié)合力差易開裂。能耗大,效率低,成型門幅窄。由于傳統(tǒng)隧道式溫度分級蒸汽烘干法,采用了平板 式輸送方式,淀粉成膜上下表面水分蒸發(fā)速度不一,容易造成上下表面張力差異,產(chǎn)生上表 面開裂;而下表面水分難以蒸發(fā),整體會呈彎弓形和橘皮凹坑等現(xiàn)象的發(fā)生。這些缺陷制約 了傳統(tǒng)的制造方法不能生產(chǎn)出較寬門幅的復(fù)合紙膜,此外蒸汽烘干法,加熱和蒸發(fā)同處一 個動態(tài)環(huán)境,極易形成空氣、水蒸汽的對流,環(huán)境溫度波動很大,難易控制。大量熱能向四周 散發(fā),不僅形成浪費,而且工人生產(chǎn)環(huán)境差,生產(chǎn)成本上升。
發(fā)明內(nèi)容
由于變性淀粉薄膜的特性決定了其成型溫度控制在55 85°C區(qū)域,良好的溫度 梯度可使葡萄糖分子成型率、保濕度得到最大化;良好的壓延性可使葡萄糖分子鏈縱橫向 均勻度的到最大化;變性淀粉薄膜的流線性增加,其機(jī)械性能也將隨之增強(qiáng)。傳統(tǒng)加工機(jī)械不能提供變性淀粉薄膜成型時所需的良好冷卻溫度梯度,而且缺乏 有效的機(jī)械壓延效應(yīng),淀粉漿料由漿料口刮板刮出后直到烘干成型,始終處于無應(yīng)力(剪 應(yīng)力)狀態(tài),葡萄糖分子彌散性不強(qiáng),葡萄糖分子鏈均勻度不高,與被復(fù)合紙復(fù)合后機(jī)械性 能差。針對上述現(xiàn)有成型技術(shù)存在的缺陷和變性淀粉薄膜的特性,本發(fā)明根據(jù)變性淀粉 的特性提出如下解決方案
一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,包括機(jī)架、N個熱軋輥、漿料涂布裝置、張 力控制機(jī)構(gòu)(張力架、張力糾偏儀、張力傳感器)、薄膜分切裝置(支架、分切刀片、刀片架、 壓輪軸)、計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng)和復(fù)合紙料架,所述的熱軋輥4為空心體,包括滾筒、二頭筒蓋板、中空形中軸,滾筒的外表面為 聚四氟不沾涂層,該筒蓋板與動力鏈輪連接,該中空形中軸10,一側(cè)同軸心互套一中空輸入 管9,另一側(cè)同軸心互套一中空輸出軟管11,輸入管9 一側(cè)中軸10和輸入管9徑向各有一 長銑槽,銑槽呈倒梯形,輸出軟管11 一側(cè)中軸10徑向有一通孔,輸出軟管11插入該孔可達(dá) 滾筒內(nèi)壁;所述的漿料涂布裝置,包括漿料漏桶6、刮板5、漿料漏桶開閉擋板7、輸料螺桿12、 電機(jī),漿料漏桶6與滾筒同長,呈倒梯形結(jié)構(gòu),梯形下邊為出料口,右側(cè)有一進(jìn)料口,漏桶6 出料口處設(shè)置一同長的直角三角形開閉擋板7,開閉擋板7可水平移動開閉漏桶出料口,梯 形一側(cè)出料口邊設(shè)置一刮板5。梯形的中部設(shè)置一輸料螺桿12,其軸心線與熱軋輥4軸心 線異面平行,輸料螺桿12通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連接;所述的計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng),包括溫控儀、溫度傳感器、熱力源、壓力泵、伺服 電機(jī)、微機(jī)處理器。其中的熱力源,包括加熱源、熱保溫儲罐、熱介質(zhì),該熱介質(zhì)質(zhì)可以是氣 體、液體、液氣混合體、油類物質(zhì)中一種。所述的N個中空熱軋輥4腔體間由連接管道18將輸入管10和輸出軟管11串聯(lián) 為一體。所述的分切裝置可分為固定式分切和滾動式分切二種。本發(fā)明根據(jù)分子成形理論,通過一套計算機(jī)溫度控制系統(tǒng)將變性淀粉薄膜置于一 個良好的成型溫度區(qū)間,同時配合一組由N個熱軋輥4組成的分級壓延裝置,以確保成型的 變性淀粉薄膜具有良好的流線性,與被復(fù)合紙結(jié)合力更為致密,復(fù)合后包裝紙的機(jī)械性能 大為增強(qiáng)??紤]到變性淀粉的種類不同,葡萄糖分子量的高低,其與被復(fù)合紙復(fù)合的成型參 數(shù)也將會有很大差異,本發(fā)明在溫控的熱介質(zhì)上可隨之進(jìn)行氣體、液體、液氣混合體、油類 物質(zhì)做選擇性改變,加上與之匹配的速度控制系統(tǒng),將有助于淀粉薄膜的高效復(fù)合成型。
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意(主視)圖;圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意(俯視)圖;圖3是本發(fā)明熱軋輥和漿料涂布裝置結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是傳統(tǒng)加工漿料烘干原理示意圖;圖5是本發(fā)明加工漿料干燥原理示意圖;圖6是傳統(tǒng)加工漿料受力原理示意圖;圖7是本發(fā)明加工漿料受力原理示意圖;圖8是傳統(tǒng)加工成型結(jié)構(gòu)示意(主視)圖;圖9是傳統(tǒng)加工成型結(jié)構(gòu)示意(俯視)圖。其中1-收卷裝置;2-分切裝置;3-張力裝置;4-熱軋輥;5-刮板;6_漿料漏桶; 7-漿料漏桶開閉擋板;8-漿料;9-輸入管;10-中軸;11-輸出管;12-輸料螺桿;13-輸料軸;14-蒸汽發(fā)生器;15-保溫罩;16-銅板輸料帶;17-風(fēng)簾;18-連接管道;19-被復(fù)合紙; 20-變向軸輥。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明由圖9、圖10可見,傳統(tǒng)可食用薄膜復(fù)合加工一般都采用金屬帶流延;隧道式溫度 分級蒸汽烘干的方法,其淀粉漿料8在涂布于運行在銅板輸料帶16上的被復(fù)合紙19時,受 到刮板5對其施與的一個向后摩擦力,以及被復(fù)合紙19施與的一個向前摩擦力,這二力形 成作用于漿料8的一對剪應(yīng)力,使得漿料8發(fā)生分子間的層相滑移,漿料8由厚變薄。然而,在漿料8成型過程中這剪應(yīng)力僅作用一次,一方面這剪應(yīng)力不是一個恒力, 一旦漿料8離開刮板5的位置,剪應(yīng)力便消失,漿料8只受到被復(fù)合紙19施與的向前摩擦 力。另一方面由于銅板輸料帶16熱傳導(dǎo)系數(shù)大,在同處一蒸汽溫度條件下,與被復(fù)合紙19 相接觸的漿料8 —面先行烘干,而漿料8另一面尚未固化,當(dāng)剪應(yīng)力消失后,漿料8會形變 厚度增加、向上拱形彎曲(見圖5、圖7)。本發(fā)明采用了恒壓、溫度遞減的壓延復(fù)合方法,良好的溫度梯度可使葡萄糖分子 成型率、保濕度得到最大化;良好的壓延性可使葡萄糖分子鏈縱橫向均勻度的到最大化; 變性淀粉薄膜的流線性增加,與被復(fù)合紙19結(jié)合力更為致密,復(fù)合后的機(jī)械性能也將隨之 增強(qiáng)。本發(fā)明為了確保復(fù)合薄膜置于一個良好的成型溫度區(qū)間,設(shè)計了一組由N個熱軋 輥組成的分級壓延裝置(見圖1、圖幻,每個熱軋輥4均為空心體,包括滾筒、二頭筒蓋板、 中空形中軸10,滾筒的外表面為聚四氟不沾涂層;筒蓋板與動力鏈輪連接;中空形中軸10, 一側(cè)同軸心互套一中空輸入管9,另一側(cè)同軸心互套一中空輸出軟管11,輸入管9 一側(cè)中軸 10和輸入管9徑向各有一長銑槽,銑槽呈倒梯形,輸出軟管11 一側(cè)中軸徑向有一通孔,輸出 軟管11插入該孔可達(dá)滾筒內(nèi)壁。當(dāng)動力鏈輪帶動熱軋輥4運轉(zhuǎn)時,與中軸10互套的輸入管9和輸出軟管11,處于 相對靜止?fàn)顟B(tài),旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)中軸10和輸入管9徑向的長銑槽間的相對角度,熱介質(zhì)在壓力泵 的作用下,噴射至有漿料8接觸面的滾筒內(nèi)壁一側(cè),調(diào)節(jié)所有熱軋輥4的有效角度和溫度, 則形成一由高到低(A —H)的溫度區(qū)域,沒有了一般熱軋輥液體熱介質(zhì)由于重力因素而產(chǎn) 生的上冷下熱不均勻現(xiàn)象(見圖1、圖3)。由圖6、圖8可見,漿料8經(jīng)壓力泵進(jìn)入漿料漏桶6,電機(jī)帶動輸料螺桿12,調(diào)節(jié)漿 料漏桶開閉擋板7,漿料8受重力流到熱軋輥4上被復(fù)合紙19表面,在刮板5和被復(fù)合紙 19的二摩擦力的作用下,形成作用于漿料8的一對剪應(yīng)力,使得漿料8發(fā)生分子間的層相滑 移,漿料8由厚變薄,均勻涂布于帶聚四氟不沾涂層滾筒上被復(fù)合紙19的表面,進(jìn)入到與之 相切的另一熱軋輥4表面,二熱軋輥4對漿料8和被復(fù)合紙19進(jìn)行壓延,此時漿料8同時 受到熱軋輥4和被復(fù)合紙19對其施加的摩擦力,漿料8上下二接觸表層與心部同樣在剪應(yīng) 力作用下,漿料8再次發(fā)生分子間的層相滑移,漿料8再次由厚變薄,調(diào)節(jié)每對熱軋輥4間 的間隙,依此類推,經(jīng)多次心部分子間的層相滑移,漿料8厚度被逐步壓延變薄。同樣,漿料8在逐步壓延時,熱軋輥4對其的熱效應(yīng)也逐步深入漿料8心部,直至 漿料8完全成膜,由于漿料8為上下二面同時加熱,不僅成膜速度加快,而且上下二面對稱成型,葡萄糖分子鏈縱橫向均勻,同時尚未成膜的心部漿料8中的多余水分子,蒸發(fā)時的熱 效應(yīng)都發(fā)生在漿料8區(qū)域(見圖8陰影部分),對漿料8成膜區(qū)域不會產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,漿料 8成型薄膜的流線性增加,不僅表面光潔度、透明度大大提高,復(fù)合后的機(jī)械性能也將隨之 增強(qiáng)??紤]到被復(fù)合紙19對溫度阻隔的影響,可在與被復(fù)合紙19相接觸面的熱軋輥4 溫度調(diào)高,而與漿料8相接觸面的熱軋輥4溫度略調(diào)低,以確保漿料8 二面的受熱均衡性。由于本發(fā)明獨有的逐級遞減溫控模式,第一級冷卻后的熱軋輥4內(nèi)熱介質(zhì)通過連 接管道回流至第二級熱軋輥4,依次循環(huán)直至末級熱軋輥4,輸入至熱保溫儲罐用加熱源加 熱后再次循環(huán)到第一級熱軋輥4內(nèi)。比起傳統(tǒng)敞開式的熱加工手段,本發(fā)明不但節(jié)約了大 量能耗,而且工人生產(chǎn)環(huán)境、勞動強(qiáng)度大大改善。此外,原有的隧道式蒸汽烘干方法,一旦遇到斷膜、粘連、停機(jī)的發(fā)生,不但每次工 人必須吊起保溫罩15,而且廢品率很高,本發(fā)明配置的遠(yuǎn)紅外傳感器連接微機(jī)控制系統(tǒng),可 對整條復(fù)膜流水線進(jìn)行在線高速監(jiān)測,一旦出錯,自動報警、停機(jī)、顯示出錯原因和位置,大 量節(jié)省了企業(yè)的制造成本,提高了生產(chǎn)效率。變性淀粉的種類繁多,接枝后的衍生系列更為龐大,葡萄糖、接枝物分子量的高 低,將直接影響其薄膜的成型參數(shù)。此外,被復(fù)合紙的材質(zhì)、厚度、熱傳導(dǎo)性,也都存在不確 定性,本發(fā)明在溫控的熱介質(zhì)上可隨之進(jìn)行氣體、液體、液氣混合體、油類物質(zhì)做選擇性改 變,在N個熱軋輥4的分級梯度的數(shù)量組合上,都可作相應(yīng)調(diào)節(jié),分級梯度越長,溫度梯度則 越細(xì),成膜性能也就越佳。針對每個淀粉薄膜產(chǎn)品的不同要求和特點,對流水線線長、溫度、 熱介質(zhì)、壓力、線速度等參數(shù),作出合理整合,并配備計算機(jī)控制系統(tǒng),將有助于淀粉薄膜的 高效復(fù)合成型。經(jīng)過多級熱軋輥4壓延、梳理和干燥,成型后的復(fù)合膜,機(jī)械性能增強(qiáng)的同時復(fù)合 膜的脆性也相應(yīng)增加,在流水線末端收復(fù)卷前設(shè)置一風(fēng)簾17裝置(見圖1),灌入濕度含量 的氣體,其目的是為了消除復(fù)合膜中的應(yīng)力,增強(qiáng)復(fù)合膜的韌性。
權(quán)利要求
1.一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,包括機(jī)架、N個熱軋輥、漿料涂布裝置、張 力控制機(jī)構(gòu)(張力架、張力糾偏儀、張力傳感器)、薄膜分切裝置(支架、分切刀片、刀片架、 壓輪軸)、計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng)和復(fù)合紙料架,其特征在于所述的熱軋輥(4)為空心體,包括滾筒、二頭筒蓋板、中空形中軸(10),滾筒的外表面 為聚四氟不沾涂層,該筒蓋板與動力鏈輪連接,該中空形中軸(10),一側(cè)同軸心互套一中空 輸入管(9),另一側(cè)同軸心互套一中空輸出軟管(11),輸入管(9) 一側(cè)中軸(10)和輸入管 (9)徑向各有一長銑槽,銑槽呈倒梯形,輸出軟管(11) 一側(cè)中軸(10)徑向有一通孔,輸出軟 管(U)插入該孔可達(dá)滾筒內(nèi)壁;所述的漿料涂布裝置,包括漿料漏桶(6)、刮板(5)、漿料漏桶開閉擋板(7)、輸料螺桿 (12)、電機(jī),漿料漏桶(6)與滾筒同長,呈倒梯形結(jié)構(gòu),梯形下邊為出料口,右側(cè)有一進(jìn)料 口,漏桶(6)出料口處設(shè)置一同長的直角三角形開閉擋板(7),開閉擋板(7)可水平移動開 閉漏桶出料口,梯形一側(cè)出料口邊設(shè)置一刮板(5),梯形的中部設(shè)置一輸料螺桿(12),其軸 心線與熱軋輥(4)軸心線異面平行,輸料螺桿(1 通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連接;所述的計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng),包括溫控儀、溫度傳感器、熱力源、壓力泵、伺服電 機(jī)、微機(jī)處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,其特征在于該N個 熱軋輥(4)腔體間由連接管道(18)將輸入管(10)和輸出軟管(11)串聯(lián)為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,其特征在于該計算 機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng)中的熱力源,包括加熱源、熱保溫儲罐、熱介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,其特征在于該熱介 質(zhì)可以是氣體、液體、液氣混合體、油類物質(zhì)中一種。
全文摘要
一種可食用膜與食品包裝紙的復(fù)合裝置,包括機(jī)架、N個熱軋輥、漿料涂布裝置、張力控制機(jī)構(gòu)、薄膜分切裝置、計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng)和復(fù)合紙料架,該熱軋輥為空心體,包括滾筒、二頭筒蓋板、中空形中軸;該漿料涂布裝置包括漿料漏桶、刮板、漿料漏桶開閉擋板、輸料螺桿、電機(jī),所述N個中空熱軋輥腔體間由連接管道將輸入管和輸出軟管串聯(lián)為一體;該計算機(jī)伺服溫度控制系統(tǒng)包括溫控儀、溫度傳感器、熱力源、壓力泵、伺服電機(jī)、微機(jī)處理器,其中的熱力源包括加熱源、熱保溫儲罐、熱介質(zhì),該熱介質(zhì)可以是氣體、液體、液氣混合體、油類物質(zhì)中一種。本發(fā)明通過計算機(jī)溫控系統(tǒng)將變性淀粉薄膜置于一良好的成型溫度區(qū)間,并配合一組由N個熱軋輥組成的分級壓延裝置,以確保成型的變性淀粉薄膜具有良好的流線性,與被復(fù)合紙結(jié)合力更為致密,使復(fù)合后包裝紙的機(jī)械性能大為增強(qiáng)。
文檔編號B32B9/02GK102040043SQ20091019750
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者姚凱文, 梁鏢, 王國軍 申請人:上海冠生園食品有限公司