CN101863100A - 一种可食用包装薄膜的成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品包装技术，尤指一种可食用包装薄膜的成型装置，它包括机架、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，所述的热轧辊为空心体，包括滚筒、二头筒盖板、中空形中轴；所述浆料涂布装置，包括浆料漏桶、刮板、输料螺杆、电机；所述张力控制机构包括张力架、张力纠偏仪、张力传感器；所述的薄膜分切装置，包括支架、分切刀片、刀片架、压轮轴，该分切装置分为固定式分切或滚动式分切；所述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，该热力源包括加热源、热保温储罐、热介质，该热介质是可以气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。本发明有助于变性淀粉薄膜高效成型，改善工人生产环境，可降低生产成本。

Description

一种可食用包装薄膜的成型装置

技术领域

本发明涉及食品包装技术，特别是涉及一种可食用包装薄膜的成型装置。

背景技术

随着绿色食品、绿色包装意识的不断增强，以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。

随着变性淀粉、淀粉接枝技术的发展，古老的淀粉产品与现代化工技术得到了完美结合，一向用于糖果、刹奇玛等单一食品的可食用淀粉包装薄膜，现正广泛应用于食品保鲜、化工医药、食品加工等领域，使之成为一个新兴的朝阳产业，以淀粉为基体的可食用包装薄膜将逐步取代传统的“保鲜膜”，开发和使用无毒、可降解、无污染的环保产品，乃是当今社会人们的意愿所在。

由于淀粉的成膜机理是一个由颗粒分子向葡萄糖分子转化、多余水分子析出过程，不仅形成过程缓慢，而且葡萄糖分子链纵向链接力不强，横向更弱。

目前可食用包装薄膜的生产方式却依然停留在传统的加工手段，产量低下，很难满足社会需求。

可食用包装薄膜传统加工一般都采用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，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，从而造成表面张力差异，产品流线性差，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、整体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薄膜，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60～85℃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匀度的到最大化；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，葡萄糖分子链均匀度不高，成型后机械性能差。

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，本发明根据变性淀粉的特性提出如下解决方案：

一种可食用包装薄膜的成型装置，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，

所述热轧辊为空心体，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，筒盖板与动力链轮连接，中空形中轴，一侧同轴心互套一中空输入管，另一侧同轴心互套一中空输出软管，输入管一侧中轴和输入管径向各有一长铣槽，铣槽呈倒梯形，输出管一侧中轴径向有一通孔，输出软管插入该孔可达滚筒内壁，该N个热轧辊间由连接管道将输入管和输出管串联为一体；

所述浆料涂布装置，包括浆料漏桶、刮板、输料螺杆、电机，浆料漏桶与滚筒同长，呈倒梯形结构，梯形下边为出料口，右侧有一进料口，漏桶出料口处设置一同长的直角三角形刮板，刮板可水平移动开闭漏桶出口料，梯形的中部设置一推力式输料螺杆，其轴心线与热轧辊轴心线异面平行，输料螺杆通过联轴器与电机相连接；

所述张力控制机构，包括张力架、张力纠偏仪、张力传感器；

所述薄膜分切装置，包括支架、分切刀片、刀片架、压轮轴，该分切装置分为固定式分切或滚动式分切；

所述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。所述热力源包括加热源、热保温储罐、热介质，该热介质是可以气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。

本发明根据分子成形理论，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，其机械性能大大增强。

考虑到变性淀粉的种类不同，葡萄糖分子量的高低，其薄膜的成型参数也将会有很大差异，本发明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成型。

附图说明

图1是本发明结构示意(主视)图；

图2是本发明对应温度梯度示意图；

图3是本发明结构示意(俯视)图；

图4是本发明热轧辊和浆料涂布装置结构示意图；

图5是传统加工浆料烘干原理示意图；

图6是本发明加工浆料干燥原理示意图；

图7是传统加工浆料受力原理示意图；

图8是本发明加工浆料受力原理示意图；

图9是传统加工成型结构示意(主视)图；

图10是传统加工成型结构示意(俯视)图。

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。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

由图9、图10可见，传统可食用薄膜加工所采用的隧道式温度分级蒸汽烘干的方法，其淀粉浆料8在涂布于铜板输料带16上时，受到刮板5对其施与的一个向后摩擦力，以及铜板输料带16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只受到铜板输料带16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，与铜板输料带16相接触的浆料8一面先行烘干，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)。

本发明采用了恒压、温度递减的压延成型方法，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匀度的到最大化；变性淀粉薄膜的流线性增加，其机械性能也将随之增强。

本发明为了确保淀粉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3)，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匀现象(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表面，在刮板5和热轧辊4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，均匀涂布于带聚四氟不沾涂层滚筒的外表面，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进行压延，此时浆料8同时受到二热轧辊4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。

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匀，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)，对成膜区域不会产生破裂现象，成型薄膜的流线性增加，不仅表面光洁度、透明度大大提高，机械性能也将随之增强。

由于本发明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，本发明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，本发明配置的远红外传感器，可对整条成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，本发明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成型。

经过多级热轧辊4压延、梳理和干燥，成型后的薄膜，机械性能增强的同时薄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，灌入湿度含量的气体，其目的是为了消除薄膜中的应力，增强薄膜的韧性。

Claims (5)

1.一种可食用包装薄膜的成型装置，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，其特征在于：

所述的热轧辊为空心体，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，筒盖板与动力链轮连接，中空形中轴，一侧同轴心互套一中空输入管，另一侧同轴心互套一中空输出软管，输入管一侧中轴和输入管径向各有一长铣槽，铣槽呈倒梯形，输出管一侧中轴径向有一通孔，输出软管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、刮板、浆料漏桶开闭挡板、输料螺杆、电机，浆料漏桶与滚筒同长，呈倒梯形结构，梯形下边为出料口，右侧有一进料口，漏桶出料口处设置一同长的直角三角形刮板，刮板可水平移动开闭漏桶出口料，梯形的中部设置一输料螺杆，其轴心线与热轧辊轴心线异面平行，输料螺杆通过联轴器与电机相连接；

所述的张力控制机构，包括张力架、张力纠偏仪、张力传感器；

所述的薄膜分切装置，包括支架、分切刀片、刀片架、压轮轴；

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所述的可食用包装薄膜的成型装置，其特征在于所述N个热轧辊间由连接管道将输入管和输出管串联为一体。

3.根据权利要求1所述的可食用包装薄膜的成型装置，其特征在于所述薄膜分切装置分为固定式分切或滚动式分切。

4.根据权利要求1所述的可食用包装薄膜的成型装置，其特征在于所述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。

5.根据权利要求4所述的热介质，其特征在于可以是气体、液体、液气混合体、油类物质中一种。

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