專(zhuān)利名稱(chēng)：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：
本實(shí)用新型涉及食品包裝技術(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(shí)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(kāi)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(wú)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(guò)程中的一些工業(yè)原材料的殘留物會(huì)或多或少的污染食品，尤其在包裝紙的印刷過(guò)程中，大量使用了丙酮、二甲苯類(lèi)的揮發(fā)性有機(jī)溶劑，都將會(huì)給食品帶來(lái)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(lái)食品招回的風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)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(mǎn)足社會(huì)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(jí)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(guò)程不僅會(huì)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(shí)，蒸汽中的水分子則會(huì)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(kāi)裂。能耗大，效率低，成型門(mén)幅窄。由于傳統(tǒng)隧道式溫度分級(jí)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(kāi)裂；而下表面水分難以蒸發(fā)，整體會(huì)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(mén)幅的復(fù)合紙膜，此外蒸汽烘干法，加熱和蒸發(fā)同處一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境，極易形成空氣、水蒸汽的對(duì)流，環(huán)境溫度波動(dòng)很大，難易控制。大量熱能向四周散發(fā)，不僅形成浪費(fèi)，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(shí)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(wú)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(duì)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，本實(shí)用新型根據(jù)變性
3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(gè)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(jì)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(dòng)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(zhǎng)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(kāi)閉擋板7、輸料螺桿12、 電機(jī)，漿料漏桶6與滾筒同長(zhǎng)，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(zhǎng)的直角三角形開(kāi)閉擋板7，開(kāi)閉擋板7可水平移動(dòng)開(kāi)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(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)相連接；所述的計(jì)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(chǔ)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(lèi)物質(zhì)中一種。所述的N個(gè)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(dòng)式分切二種。本實(shí)用新型根據(jù)分子成形理論，通過(guò)一套計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)將變性淀粉薄膜置于一個(gè)良好的成型溫度區(qū)間，同時(shí)配合一組由N個(gè)熱軋輥4組成的分級(jí)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)。考慮到變性淀粉的種類(lèi)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(huì)有很大差異，本實(shí)用新型在溫控的熱介質(zhì)上可隨之進(jìn)行氣體、液體、液氣混合體、 油類(lèi)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。

[0018]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意(主視)圖；[0019]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意(俯視)圖；[0020]圖3是本實(shí)用新型熱軋輥和漿料涂布裝置結(jié)構(gòu)示意圖[0021]圖4是傳統(tǒng)加工漿料烘干原理示意圖；[0022]圖5是本實(shí)用新型加工漿料干燥原理示意圖；[0023]圖6是傳統(tǒng)加工漿料受力原理示意圖；[0024]圖7是本實(shí)用新型加工漿料受力原理示意圖；[0025]圖8是傳統(tǒng)加工成型結(jié)構(gòu)示意(主視)圖；[0026]圖9是傳統(tǒng)加工成型結(jié)構(gòu)示意(俯視)圖。[0027]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(kāi)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明由圖9、圖10可見(jiàn)，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(jí)蒸汽烘干的方法，其淀粉漿料8在涂布于運(yùn)行在銅板輸料帶16上的被復(fù)合紙19時(shí)，受到刮板5對(duì)其施與的一個(gè)向后摩擦力，以及被復(fù)合紙19施與的一個(gè)向前摩擦力，這二力形成作用于漿料8的一對(duì)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(guò)程中這剪應(yīng)力僅作用一次，一方面這剪應(yīng)力不是一個(gè)恒力， 一旦漿料8離開(kāi)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(huì)形變 厚度增加、向上拱形彎曲(見(jiàn)圖5、圖7)。本實(shí)用新型采用了恒壓、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)。本實(shí)用新型為了確保復(fù)合薄膜置于一個(gè)良好的成型溫度區(qū)間，設(shè)計(jì)了一組由N個(gè)熱軋輥組成的分級(jí)壓延裝置(見(jiàn)圖1、圖幻，每個(gè)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)力鏈輪帶動(dòng)熱軋輥4運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，與中軸10互套的輸入管9和輸出軟管11，處于相對(duì)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(zhǎng)銑槽間的相對(duì)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(méi)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(jiàn)圖1、圖3)。由圖6、圖8可見(jiàn)，漿料8經(jīng)壓力泵進(jìn)入漿料漏桶6，電機(jī)帶動(dòng)輸料螺桿12，調(diào)節(jié)漿料漏桶開(kāi)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(duì)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(duì)漿料8和被復(fù)合紙19進(jìn)行壓延，此時(shí)漿料8同時(shí)受到熱軋輥4和被復(fù)合紙19對(duì)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(duì)熱軋輥4間的間隙，依此類(lèi)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。[0035]同樣，漿料8在逐步壓延時(shí)，熱軋輥4對(duì)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(shí)加熱，不僅成膜速度加快，而且上下二面對(duì)稱(chēng)成型，葡萄糖分子鏈縱橫向均勻，同時(shí)尚未成膜的心部漿料8中的多余水分子，蒸發(fā)時(shí)的熱效應(yīng)都發(fā)生在漿料8區(qū)域(見(jiàn)圖8陰影部分)，對(duì)漿料8成膜區(qū)域不會(huì)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)。考慮到被復(fù)合紙19對(duì)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。由于本實(shí)用新型獨(dú)有的逐級(jí)遞減溫控模式，第一級(jí)冷卻后的熱軋輥4內(nèi)熱介質(zhì)通過(guò)連接管道回流至第二級(jí)熱軋輥4，依次循環(huán)直至末級(jí)熱軋輥4，輸入至熱保溫儲(chǔ)罐用加熱源加熱后再次循環(huán)到第一級(jí)熱軋輥4內(nèi)。比起傳統(tǒng)敞開(kāi)式的熱加工手段，本實(shí)用新型不但節(jié)約了大量能耗，而且工人生產(chǎn)環(huán)境、勞動(dòng)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，本實(shí)用新型配置的遠(yuǎn)紅外傳感器連接微機(jī)控制系統(tǒng)，可對(duì)整條復(fù)膜流水線進(jìn)行在線高速監(jiān)測(cè)，一旦出錯(cuò)，自動(dòng)報(bào)警、停機(jī)、顯示出錯(cuò)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(lèi)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，本實(shí)用新型在溫控的熱介質(zhì)上可隨之進(jìn)行氣體、液體、液氣混合體、油類(lèi)物質(zhì)做選擇性改變，在N個(gè)熱軋輥4的分級(jí)梯度的數(shù)量組合上，都可作相應(yīng)調(diào)節(jié)，分級(jí)梯度越長(zhǎng)，溫度梯度則越細(xì)，成膜性能也就越佳。針對(duì)每個(gè)淀粉薄膜產(chǎn)品的不同要求和特點(diǎn)，對(duì)流水線線長(zhǎng)、 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(jì)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(guò)多級(jí)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(shí)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(jiàn)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(gè)熱軋輥；漿料涂布裝置；由張力架、張力糾偏儀、張力傳感器構(gòu)成的張力控制機(jī)構(gòu)；由支架、分切刀片、刀片架、壓輪軸構(gòu)成的薄膜分切裝置；計(jì)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(dòng)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(zhǎng)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(kāi)閉擋板(7)、輸料螺桿 (12)、電機(jī)，漿料漏桶(6)與滾筒同長(zhǎng)，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(zhǎng)的直角三角形開(kāi)閉擋板(7)，開(kāi)閉擋板(7)可水平移動(dòng)開(kāi)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(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)相連接；所述的計(jì)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(gè)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(jì)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(chǔ)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(lèi)物質(zhì)中一種。
專(zhuān)利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(gè)熱軋輥、漿料涂布裝置、張力控制機(jī)構(gòu)、薄膜分切裝置、計(jì)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(kāi)閉擋板、輸料螺桿、電機(jī)，所述N個(gè)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(jì)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(chǔ)罐、熱介質(zhì)，該熱介質(zhì)可以是氣體、液體、液氣混合體、油類(lèi)物質(zhì)中一種。本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)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(gè)熱軋輥組成的分級(jí)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(hào)B05C21/00GK202037104SQ20092026951
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)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(guó)軍 申請(qǐng)人:上海冠生園食品有限公司