专利名称：一种可食用膜与食品包装纸的复合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及食品包装技术，特别是涉及一种可食用膜与食品包装纸的复合装置。
背景技术：
随着绿色食品、绿色包装意识的不断增强，以变性淀粉为基体的可食用包装薄膜技术的研制和开发，正成为食品工业、科研院所以及与之相关行业关注的课题。传统的食品包装纸无论是纸质、塑料、纸塑复合纸、铝塑复合纸或其他非可食复合纸，在包装食品后其生产过程中的一些工业原材料的残留物会或多或少的污染食品，尤其在包装纸的印刷过程中，大量使用了丙酮、二甲苯类的挥发性有机溶剂，都将会给食品带来二次污染，使得食品的安全性存在严重隐患，给企业带来食品招回的风险。运用可食用薄膜复合于食品包装纸内与食品接触层，不但有利于阻隔非可食包装纸生产环节上残留的有害成份，以亲水溶剂为基体的可食用薄膜可提高被包装食品的保鲜度，确保食品的质量和安全性。然而，目前以变性淀粉为基体的可食用包装薄膜的纸复合技术却仍然停留在基础理论和传统的加工手段，产量十分低下，很难满足社会需求。传统可食用薄膜复合加工一般都采用金属带流延；隧道式温度分级蒸汽烘干的方法，蒸汽直接作用于淀粉成膜的表面和被复合纸上，将其内部水分烘干，喷射过程不仅会使得薄膜内的水分子迅速汽化、膨胀、蒸发，转化中的葡萄糖分子链因此而发生脆断，同时，蒸汽中的水分子则会稀释糊化的淀粉成膜，而与被复合纸接触的淀粉成膜面却反应滞后，造成二表面张力差异，产品流线性差，与被复合纸结合力差易开裂。能耗大，效率低，成型门幅窄。由于传统隧道式温度分级蒸汽烘干法，采用了平板式输送方式，淀粉成膜上下表面水分蒸发速度不一，容易造成上下表面张力差异，产生上表面开裂；而下表面水分难以蒸发，整体会呈弯弓形和橘皮凹坑等现象的发生。这些缺陷制约了传统的制造方法不能生产出较宽门幅的复合纸膜，此外蒸汽烘干法，加热和蒸发同处一个动态环境，极易形成空气、水蒸汽的对流，环境温度波动很大，难易控制。大量热能向四周散发，不仅形成浪费，而且工人生产环境差，生产成本上升。
发明内容由于变性淀粉薄膜的特性决定了其成型温度控制在55 85°C区域，良好的温度梯度可使葡萄糖分子成型率、保湿度得到最大化；良好的压延性可使葡萄糖分子链纵横向均勻度的到最大化；变性淀粉薄膜的流线性增加，其机械性能也将随之增强。传统加工机械不能提供变性淀粉薄膜成型时所需的良好冷却温度梯度，而且缺乏有效的机械压延效应，淀粉浆料由浆料口刮板刮出后直到烘干成型，始终处于无应力(剪应力)状态，葡萄糖分子弥散性不强，葡萄糖分子链均勻度不高，与被复合纸复合后机械性能差。针对上述现有成型技术存在的缺陷和变性淀粉薄膜的特性，本实用新型根据变性
3淀粉的特性提出如下解决方案一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，包括机架、N个热轧辊、浆料涂布装置、张力控制机构(张力架、张力纠偏仪、张力传感器)、薄膜分切装置(支架、分切刀片、刀片架、 压轮轴)、计算机伺服温度控制系统和复合纸料架，所述的热轧辊4为空心体，包括滚筒、二头筒盖板、中空形中轴，滚筒的外表面为聚四氟不沾涂层，该筒盖板与动力链轮连接，该中空形中轴10，一侧同轴心互套一中空输入管9，另一侧同轴心互套一中空输出软管11，输入管9 一侧中轴10和输入管9径向各有一长铣槽，铣槽呈倒梯形，输出软管11 一侧中轴10径向有一通孔，输出软管11插入该孔可达滚筒内壁；所述的浆料涂布装置，包括浆料漏桶6、刮板5、浆料漏桶开闭挡板7、输料螺杆12、 电机，浆料漏桶6与滚筒同长，呈倒梯形结构，梯形下边为出料口，右侧有一进料口，漏桶6 出料口处设置一同长的直角三角形开闭挡板7，开闭挡板7可水平移动开闭漏桶出料口，梯形一侧出料口边设置一刮板5。梯形的中部设置一输料螺杆12，其轴心线与热轧辊4轴心线异面平行，输料螺杆12通过联轴器与电机相连接；所述的计算机伺服温度控制系统，包括温控仪、温度传感器、热力源、压力泵、伺服电机、微机处理器。其中的热力源，包括加热源、热保温储罐、热介质，该热介质质可以是气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。所述的N个中空热轧辊4腔体间由连接管道18将输入管10和输出软管11串联为一体。所述的分切装置可分为固定式分切和滚动式分切二种。本实用新型根据分子成形理论，通过一套计算机温度控制系统将变性淀粉薄膜置于一个良好的成型温度区间，同时配合一组由N个热轧辊4组成的分级压延装置，以确保成型的变性淀粉薄膜具有良好的流线性，与被复合纸结合力更为致密，复合后包装纸的机械性能大为增强。考虑到变性淀粉的种类不同，葡萄糖分子量的高低，其与被复合纸复合的成型参数也将会有很大差异，本实用新型在温控的热介质上可随之进行气体、液体、液气混合体、 油类物质做选择性改变，加上与之匹配的速度控制系统，将有助于淀粉薄膜的高效复合成型。
[0018]图1是本实用新型结构示意(主视)图；[0019]图2是本实用新型结构示意(俯视)图；[0020]图3是本实用新型热轧辊和浆料涂布装置结构示意图[0021]图4是传统加工浆料烘干原理示意图；[0022]图5是本实用新型加工浆料干燥原理示意图；[0023]图6是传统加工浆料受力原理示意图；[0024]图7是本实用新型加工浆料受力原理示意图；[0025]图8是传统加工成型结构示意(主视)图；[0026]图9是传统加工成型结构示意(俯视)图。[0027]其中1-收卷装置；2-分切装置；3-张力装置；4-热轧辊；5-刮板；6_浆料漏桶； 7-浆料漏桶开闭挡板；8-浆料；9-输入管；10-中轴；11-输出管；12-输料螺杆；13-输料轴；14-蒸汽发生器；15-保温罩；16-铜板输料带；17-风帘；18-连接管道；19-被复合纸； 20-变向轴辊。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明由图9、图10可见，传统可食用薄膜复合加工一般都采用金属带流延；隧道式温度分级蒸汽烘干的方法，其淀粉浆料8在涂布于运行在铜板输料带16上的被复合纸19时，受到刮板5对其施与的一个向后摩擦力，以及被复合纸19施与的一个向前摩擦力，这二力形成作用于浆料8的一对剪应力，使得浆料8发生分子间的层相滑移，浆料8由厚变薄。然而，在浆料8成型过程中这剪应力仅作用一次，一方面这剪应力不是一个恒力， 一旦浆料8离开刮板5的位置，剪应力便消失，浆料8只受到被复合纸19施与的向前摩擦力。另一方面由于铜板输料带16热传导系数大，在同处一蒸汽温度条件下，与被复合纸19 相接触的浆料8 —面先行烘干，而浆料8另一面尚未固化，当剪应力消失后，浆料8会形变 厚度增加、向上拱形弯曲(见图5、图7)。本实用新型采用了恒压、温度递减的压延复合方法，良好的温度梯度可使葡萄糖分子成型率、保湿度得到最大化；良好的压延性可使葡萄糖分子链纵横向均勻度的到最大化；变性淀粉薄膜的流线性增加，与被复合纸19结合力更为致密，复合后的机械性能也将随之增强。本实用新型为了确保复合薄膜置于一个良好的成型温度区间，设计了一组由N个热轧辊组成的分级压延装置(见图1、图幻，每个热轧辊4均为空心体，包括滚筒、二头筒盖板、中空形中轴10，滚筒的外表面为聚四氟不沾涂层；筒盖板与动力链轮连接；中空形中轴10，一侧同轴心互套一中空输入管9，另一侧同轴心互套一中空输出软管11，输入管9 一侧中轴10和输入管9径向各有一长铣槽，铣槽呈倒梯形，输出软管11 一侧中轴径向有一通孔，输出软管11插入该孔可达滚筒内壁。当动力链轮带动热轧辊4运转时，与中轴10互套的输入管9和输出软管11，处于相对静止状态，旋转调节中轴10和输入管9径向的长铣槽间的相对角度，热介质在压力泵的作用下，喷射至有浆料8接触面的滚筒内壁一侧，调节所有热轧辊4的有效角度和温度， 则形成一由高到低(A —H)的温度区域，没有了一般热轧辊液体热介质由于重力因素而产生的上冷下热不均勻现象(见图1、图3)。由图6、图8可见，浆料8经压力泵进入浆料漏桶6，电机带动输料螺杆12，调节浆料漏桶开闭挡板7，浆料8受重力流到热轧辊4上被复合纸19表面，在刮板5和被复合纸 19的二摩擦力的作用下，形成作用于浆料8的一对剪应力，使得浆料8发生分子间的层相滑移，浆料8由厚变薄，均勻涂布于带聚四氟不沾涂层滚筒上被复合纸19的表面，进入到与之相切的另一热轧辊4表面，二热轧辊4对浆料8和被复合纸19进行压延，此时浆料8同时受到热轧辊4和被复合纸19对其施加的摩擦力，浆料8上下二接触表层与心部同样在剪应力作用下，浆料8再次发生分子间的层相滑移，浆料8再次由厚变薄，调节每对热轧辊4间的间隙，依此类推，经多次心部分子间的层相滑移，浆料8厚度被逐步压延变薄。[0035]同样，浆料8在逐步压延时，热轧辊4对其的热效应也逐步深入浆料8心部，直至浆料8完全成膜，由于浆料8为上下二面同时加热，不仅成膜速度加快，而且上下二面对称成型，葡萄糖分子链纵横向均勻，同时尚未成膜的心部浆料8中的多余水分子，蒸发时的热效应都发生在浆料8区域(见图8阴影部分)，对浆料8成膜区域不会产生破裂现象，浆料 8成型薄膜的流线性增加，不仅表面光洁度、透明度大大提高，复合后的机械性能也将随之增强。考虑到被复合纸19对温度阻隔的影响，可在与被复合纸19相接触面的热轧辊4 温度调高，而与浆料8相接触面的热轧辊4温度略调低，以确保浆料8 二面的受热均衡性。由于本实用新型独有的逐级递减温控模式，第一级冷却后的热轧辊4内热介质通过连接管道回流至第二级热轧辊4，依次循环直至末级热轧辊4，输入至热保温储罐用加热源加热后再次循环到第一级热轧辊4内。比起传统敞开式的热加工手段，本实用新型不但节约了大量能耗，而且工人生产环境、劳动强度大大改善。此外，原有的隧道式蒸汽烘干方法，一旦遇到断膜、粘连、停机的发生，不但每次工人必须吊起保温罩15，而且废品率很高，本实用新型配置的远红外传感器连接微机控制系统，可对整条复膜流水线进行在线高速监测，一旦出错，自动报警、停机、显示出错原因和位置，大量节省了企业的制造成本，提高了生产效率。变性淀粉的种类繁多，接枝后的衍生系列更为庞大，葡萄糖、接枝物分子量的高低，将直接影响其薄膜的成型参数。此外，被复合纸的材质、厚度、热传导性，也都存在不确定性，本实用新型在温控的热介质上可随之进行气体、液体、液气混合体、油类物质做选择性改变，在N个热轧辊4的分级梯度的数量组合上，都可作相应调节，分级梯度越长，温度梯度则越细，成膜性能也就越佳。针对每个淀粉薄膜产品的不同要求和特点，对流水线线长、 温度、热介质、压力、线速度等参数，作出合理整合，并配备计算机控制系统，将有助于淀粉薄膜的高效复合成型。经过多级热轧辊4压延、梳理和干燥，成型后的复合膜，机械性能增强的同时复合膜的脆性也相应增加，在流水线末端收复卷前设置一风帘17装置(见图1)，灌入湿度含量的气体，其目的是为了消除复合膜中的应力，增强复合膜的韧性。
权利要求1.一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，包括机架；N个热轧辊；浆料涂布装置；由张力架、张力纠偏仪、张力传感器构成的张力控制机构；由支架、分切刀片、刀片架、压轮轴构成的薄膜分切装置；计算机伺服温度控制系统和复合纸料架，其特征在于所述的热轧辊(4)为空心体，包括滚筒、二头筒盖板、中空形中轴(10)，滚筒的外表面为聚四氟不沾涂层，该筒盖板与动力链轮连接，该中空形中轴(10)，一侧同轴心互套一中空输入管(9)，另一侧同轴心互套一中空输出软管(11)，输入管(9) 一侧中轴(10)和输入管 (9)径向各有一长铣槽，铣槽呈倒梯形，输出软管(11) 一侧中轴(10)径向有一通孔，输出软管(U)插入该孔可达滚筒内壁；所述的浆料涂布装置，包括浆料漏桶(6)、刮板(5)、浆料漏桶开闭挡板(7)、输料螺杆 (12)、电机，浆料漏桶(6)与滚筒同长，呈倒梯形结构，梯形下边为出料口，右侧有一进料口，漏桶(6)出料口处设置一同长的直角三角形开闭挡板(7)，开闭挡板(7)可水平移动开闭漏桶出料口，梯形一侧出料口边设置一刮板(5)，梯形的中部设置一输料螺杆(12)，其轴心线与热轧辊(4)轴心线异面平行，输料螺杆(1 通过联轴器与电机相连接；所述的计算机伺服温度控制系统，包括温控仪、温度传感器、热力源、压力泵、伺服电机、微机处理器。
2.根据权利要求1所述的一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，其特征在于该N个热轧辊(4)腔体间由连接管道(18)将输入管(10)和输出软管(11)串联为一体。
3.根据权利要求1所述的一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，其特征在于该计算机伺服温度控制系统中的热力源，包括加热源、热保温储罐、热介质。
4.根据权利要求3所述的一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，其特征在于该热介质可以是气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。
专利摘要一种可食用膜与食品包装纸的复合装置，包括机架、N个热轧辊、浆料涂布装置、张力控制机构、薄膜分切装置、计算机伺服温度控制系统和复合纸料架，该热轧辊为空心体，包括滚筒、二头筒盖板、中空形中轴；该浆料涂布装置包括浆料漏桶、刮板、浆料漏桶开闭挡板、输料螺杆、电机，所述N个中空热轧辊腔体间由连接管道将输入管和输出软管串联为一体；该计算机伺服温度控制系统包括温控仪、温度传感器、热力源、压力泵、伺服电机、微机处理器，其中的热力源包括加热源、热保温储罐、热介质，该热介质可以是气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。本实用新型通过计算机温控系统将变性淀粉薄膜置于一良好的成型温度区间，并配合一组由N个热轧辊组成的分级压延装置，以确保成型的变性淀粉薄膜具有良好的流线性，与被复合纸结合力更为致密，使复合后包装纸的机械性能大为增强。
文档编号B05C21/00GK202037104SQ20092026951
公开日2011年11月16日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者姚凯文, 梁镖, 王国军 申请人:上海冠生园食品有限公司