CN1089223C - 天然植物制一次性餐具及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种天然植物制一次性餐具及其生产工艺。该一次性餐具壳体的用料主要由植物纤维类材料如麦桔、稻草、锯沫等的粉碎物和食用粘接剂组成，其中食用粘接剂是以魔芋干粉为主料，以食用碱和米粉等为辅料，它保证了壳体的强度及抗水性要求。生产工艺主要由以下工序组成，食用粘接剂的制备；植物纤维类材料的粉碎、清洗、消毒的前处理工序；混合搅拌；热模压成型；烘干。该生产工艺各环节简单易行、衔接紧凑，机械化程度高。

Description

天然植物制一次性餐具及其生产工艺

本发明涉及一种用天然植物材料制成的一次性餐具及其生产工艺。

自80年代以来，一次性餐具多采用泡沫塑制餐具，这种泡沫塑制餐具曾给人们生活带来了便利，但是这种餐具由于应用数量很大，又没有回收利用的价值，且在自然环境中经数百年也难以自然分解，同时，生产这种餐具所用的发泡剂——氟里昂又会严重破坏大气臭氧层，其生产原料还要消耗石油资源，因此，近几年来生产和使用这种塑制餐具已经成为全球性的“白色污染”和“白色公害”。有许多国家和地区已严禁使用这种餐具。为了寻找这种一次性餐具的替代产品，在已有技术中，相继出现了用植物材料制成一次性餐具的技术，由于用植物材料制成的一次性餐具具有易于在自然界中自行降解，不污染环境，还可以回收利用的优点，因此，大有推广应用的前景。例如，中国专利“一种一次性用卫生餐具及容器”，公告号CN1082858(下面简称前项技术)；中国专利“一种生产可容解于自然的一次性餐具的原料及工艺流程”，公告号CN1089819(以下简称后项技术)。这两项技术所提供的一次性餐具都具有一个由植物混合物制成的壳体，其中植物混合物的用料主要由植物纤维类材料的粉碎物和能够使该粉碎物粘接在一起的食用粘接剂组成。前项技术的食用粘接剂采用面粉或荞麦粉，植物纤维类材料采用植物果壳或茎杆；后项技术的食用粘接剂采用面粉或米粉；植物纤维类材料采用麦杆或禾杆。这两项技术所存在的主要问题是所选用的食用粘接剂不够理想，因为单纯的面粉或荞麦面粉或米粉与植物纤维材料的亲合力较差，材料小颗粒之间的结合不够紧密，因此，所制成的餐具壳体的强度较低，抗水性较差。为了弥补食用粘接剂的不足，前项技术在壳体外表面涂布增白或仿瓷纸浆层，在壳体内表面涂布防水层，这样可以加强壳体的强度和提高壳体内表面的抗水性。同时，又用掺入价格较高的棉、麻短纤维来提高材料小颗粒间的紧密性。虽然这些措施能够弥补粘接剂的不足，但却使壳体的制作工艺复杂化，也增加了产品成本，另外，纸浆生产还会严重污染环境，这些因素都很不利于本技术的推广应用。后项技术为了弥补食用粘接剂的不足，它采用在壳体表面上腊的措施来达到加固壳体和防水的目的，但是腊是不可食用的物质，且溶点较低，它与饮食品直接接触，不易被人们接受，故难以推广应用。综上所述可以看出，食用粘接剂的性能好坏是餐具壳体成型的关键，但是上述两项技术对这一关键问题都未能解决好。从上述两项技术的生产工艺上看，也存在着不足。前项技术从料坯形成到干燥定型，其中间的热模压环节太多，即壳体坯料要反复模压多次，再加上壳体内、外纸浆涂布工序的繁琐，很不利于机械化流水作业，也不利于降低生产投资和生产成本，同时，产出率也受到影响。后项技术的主要缺点是成型设备的单位时间产出率低，即每次脱模只能产出一个工件。由于一次性餐具的社会需求量很大，故而要求生产工艺的机械化程度高，产生率高，才能有利于推广应用，而上述两项技术的生产工艺还不能满足这两点要求。

本发明的目的是为了克服已有技术中的不足，提供一种新的天然植物制一次性餐具及其生产工艺。

本发明的任务是这样完成的：

一、天然植物制一次性餐具，具有一个由植物混合物制成的壳体，所述植物混合物的用料的基本组成为植物纤维材料的粉碎物和能够使该粉碎物粘接在一起的食用粘接剂，其关键是：所述食用粘接剂的用料配方是(按重量百分比)：魔芋粉70～80；米粉5～15；淀粉5～15；食用碱7～12；发酵粉2～5。所述的植物纤维类材料可以是锯沫或刨花或麦秸或稻草或稻谷壳或玉米秸秆或苇秆或花生壳或草茎或草根或树皮，或上述材料的混合物。所述食用粘接剂与上述植物纤维类材料粉碎物的混合比例是(按重量计)：食用粘接剂5～20％；植物纤维类材料的粉碎物：80～95％。

二、制作上述一次性餐具的生产工艺流程如下：

1.食用粘接剂的制备：按上述食用粘接剂的配方，将各原料粉按比例配好，混合均匀；

2.植物纤维类材料的前处理按以下工序进行：

2-1原料粉碎：根据上述提供的植物纤维类材料选择一种或几种进行机械粉碎，粉碎后的物料细度小于10MM。

2-2清洗物料：将粉碎后的物料用水漂浮清洗，以去除物料表面沾着的杂质和残留的农药，然后沥水，使物料水份含量小于20％，如果物料颜色较深的，先用植物减色剂进行浸泡减色处理；

2-3高温消毒：对清洗后的物料用蒸煮法进行消毒，温度100～180℃，时间10～30分钟；

3.混合搅拌：将高温消毒的物料趁热(温度大于60℃)与食用粘接剂混合搅拌均匀，混合比例：食用粘接剂5～20％，物料80～95％；

4.热模压成型：将混合搅拌均匀的物料先轧压成片状料坯，然后用多冲头热模压成型，模压温度150～180℃，时间15～60秒，成型厚度2～3MM。

5.烘干：将热模压成型的工件送入烘干器中烘干。

通过上述解决方案可以看出，本发明提供了一种新的食用粘接剂，该食用粘接剂配方中的魔芋粉具有遇水膨胀系数大，粘接力强，干后强度高，拒水性较好的物理特点。魔芋粉还含有许多对人体有益的营养成份，如葡萄甘露聚糖、纤维素、不饱合脂肪酸等。因此，本发明选用魔芋粉作为食用粘接剂的主料，它不仅能满足粘接剂物理性能的要求，同时，如果溶于饮品中，还可对人体有益；配方中食用碱是主料的加强剂，由于魔芋糊为碱性时，具有粘结力增加的特点，因此，用加入少量的食用碱来加强魔芋粉遇水后的粘结力。配方中的米粉、淀粉及发酵粉作为食用粘接剂的辅料，其作用是在保证主料物理性能的基础上适当调节植物纤维物料小颗粒间的结合间距，使其不要过密，从而减轻餐具壳体的重量。实验表明，用单纯的米粉或面粉或淀粉作食用粘接剂而制成餐具壳体，其内部结构比较硫松，难以达到一次性餐具的要求；而用本发明提供的食用粘接剂而制成餐具壳体，其成品内部结构紧密，其强度和抗水性能均满足一次性餐具的要求，并且强度远远高于泡沫塑制餐具，抗水性好于纸制餐具。本发明的食用粘接剂还具有对植物纤维类材料的种类适应范围较宽的特点，它对上述提到的材料或它们的混合物都具有很好的亲合力。因此，上述材料都可以作为本发明的取材对象，使本发明的原材料来源非常广泛，特别适于大批量生产。

通过上述生产工艺可以看出，它具备以下优点：

一、植物纤维类材料的前处理工艺比较充分。其中清洗物料工序消除了成品中可能残留泥土、杂质或农药等潜在的不卫生因素。高温消毒工序一方面可使物料得到软化熟化，使颗粒内部结构变紧，易于粘接，保证了成型质量；另一方面可使物料得到首次高温灭菌处理，物料再经过后续的热模压成型和烘干工序的两次高温灭菌处理，保证了成品卫生质量，同时又可省略成品后处理的灭菌、除异味等工序，简化了工艺过程。其减色处理可以使成品色泽美丽。因此，前处理工艺中每道工序都是保证产品质量的有效措施。

二、热压成型工序简单，易于实现机械化，产出率高。由于该成型工序中的料坯制作成片状，故很容易用辊压等机械轧压方式形成料坯，同时，片状坯料的形成又可实现多冲头的热模压成型，提高了产出率。又由于严格控制搅拌物料的水份，故保证了料坯的一次压轧成形和一次热模压成型，使该工序的机械动作减少到最少。

三、整个工艺流程中各环节简单易行、且衔接紧凑、易于实现流水化作业和大批量生产。

四、整个制作过程没有废液、有害气体和废渣的污染。

下面根据实施例详细说明本餐具的制作过程。

附图：本发明的制作工艺流程示意图。

1.食用粘接剂的制备：具体用量配方如下：

    魔芋粉    80％

    米粉       5％

    淀粉       5％

    食用碱     8％

    发酵粉     2％

    将上述原料粉按上述比例混合均匀。

2.植物纤维类材料的前处理：

2-1，原料粉碎：选用新鲜、无毒、无霉变、无异味的原料；混合物料以颗粒料与茎杆料混合为最佳，如锯沫与麦秸混合、稻草与稻谷壳混合等。下面以选择麦秸为例进行说明，选用其它原料，其工艺过程相同。参见附图，用上料机(1)将选择好的原料送入螺旋粉碎机中进行粉碎。原料粉碎要求要充分，细度要小于10MM，因为粉碎的粒度越小，其原料的比表面积越大，与粘接剂结合就会越充分。

2-2，清洗物料：再参见附图，使用清洗池(3)和电动搅拌机构(4)，使粉碎后的物料在清洗池中搅动漂洗，则物料表面沾着的泥土等杂质会沉淀在池底。如果物料颜色较深的，如锯沫、稻草、树皮等，应在清洗前先作减色处理，减色处理为现有技术，其简单过程是：以过氧化氢和氨作植物减色剂，将物料在减色剂中浸泡，然后再漂洗干净。将清洗干净的物料送入滴漏池沥水，使物料水份小于20％。

2-3，高温消毒：参见附图，将清洗干净的物料用消毒滑车送入蒸煮釜(5)中，在120℃温度中蒸煮20分钟。

3.混合搅拌：参见附图，将蒸煮后的物料用螺旋绞道送入混料搅拌设备(6)中，然后趁热(即物料温度大于60℃)按比例掺入食用粘接剂，使物料和食用粘接剂在混料搅拌设备混合均匀。混料搅拌设备可以采用现有的电动搅拌机或螺旋搅拌机。其混合比例是：物料90％，食用粘接剂10％。

4.热模压成型：将混合搅拌均匀的物料送入热模压成型专用设备(8)中，由设备中的下料控制器控制下料量，物料先经过设备中的辊轧机构(7)轧压成片状料坯(9)，然后再进入多冲头热模压机构(10)中成型。上、下凹凸模具(11)、(12)的模压表面，瞬间充热到250℃，经30秒后一次热压成型，成型厚度为2MM。其模具可根据不同的需要而制定，按照不同模具，可成型出盒、碗、杯、盘、汤匙等不同的餐具。设备中使用的脱模剂是食用植物油或动物油，并由机械刷涂器自动刷涂在模具的模压表面，模压一次，涂刷一次。由于在前续工序中控制了物料的含水量，故脱模工件经过热模压水份蒸发后，其含量小于8％，这样可以减少后续的烘干时间。

5.表面处理：成型的工件表面呈浅色天然植物颜色，且比较光洁。如果盛一般温度不太高，水份含量不大的固体物如：米饭、炒菜、烤制的糕点、油炸食品等，或是短时间内(30分钟之内)盛汤、汁类饮食品，其成型工件可不做表面处理，直接进入后续的烘干工序。如果盛温度较高、且水份含量较大，存放时间较长的汤汁类饮食品等，成型工件的表面需作抗水处理。本发明采用在表面喷涂的淀粉糊的工艺以增加表面的韧劲，使抗水性提高，淀粉糊按以下比例配制，淀粉70～84％，水15～30％，明矾0.1～0.3％。喷涂工序可采用自动喷涂生产线或用喷枪手工喷涂；也可将成型工件以链板传动，进入盛淀粉糊的料浆槽中，以连续动作完成。为了满足特殊需要，也可在内表面做各种色泽的喷塑，或喷涂防水纸浆，使表面不渗水，并满足对色泽的要求。喷塑需经烘干后进行。

6.烘干：参见附图，将成型工件送入烘干器(13)中进行烘干处理，烘干温度为150～280℃，时间为5～20分钟，要求工件受热均匀，烘干后的产品水份小于1％。

7.包装：将干燥好的成品经检验合格后，放入包装袋中密封保存。

本发明的一次性餐具与泡沫塑制和纸制一次性餐具性能实验对比表(相同容积)：

	壁厚	重量	抗压破坏	耐渗漏	耐热
						(MM)	(克/只)	(静压KG)	90℃水	90℃油
	本发明	2	22	110	4小时						良好
塑制						2	8	9.5	不渗漏	破坏
	纸制	2	20	7.8	20分钟						破坏

本发明的餐具经过淀粉糊表面喷涂后，其耐渗漏性能为4小时，如果表面不做处理，其耐渗漏性为30分钟，也好于纸制餐具。另外，从上表可以看出，本发明的一次性餐具的强度远远大于塑制、纸制餐具。在直观试验中，塑制、纸制餐具用手轻捏便容易损坏，本发明的餐具则难以用手捏坏，且耐酸碱、耐冷冻等方面均能满足一次性餐具的要求。同时，也满足不可二次重复使用的要求，因为该餐具表面及内部的淀粉类物质具有吸水性，首次使用后，其吸咐一定水份使强度减弱，如再经洗涤便不可使用。而且该餐具的制造成本估价与塑制餐具相当，且大大低于纸制餐具，综上所述，它是一种较理想的塑制一次性餐具的替代产品。该餐具还可回收利用，即经粉碎和微生物处理，可作为家畜饲料，也可作为辅助燃料；如不回收，可自行降解为有机肥料，在自然环境中，大约二个月即基本降解，表面喷塑的，经四个月基本降解。

通过上述具体的制作工艺，可以进一步看出，它具有各工序简单易行、衔接紧凑，易于实现流水化作业和大批量生产的优点。它可根据不同的投资规模，分别建立年产500万只到年产3000万只不同规模的生产线，甚至更大规模的生产线。

Claims (3)

1.天然植物制一次性餐具，具有一个由植物混合物制成的壳体，所述植物混合物的用料的基本组成为植物纤维材料的粉碎物和能够使该粉碎物粘接在一起的食用粘接剂，其关键是：

1.1所述食用粘接剂的用料配方是(按重量百分比)：

    魔芋粉    70～80；

    米粉       5～15；

    淀粉       5～15；

    食用碱     7～12；

    发酵粉     2～5；

1.2所述的植物纤维类材料可以是锯沫或刨花或麦秸或稻草或稻谷壳或玉米秸秆或苇秆或花生壳或草茎或草根或树皮，或上述材料的混合物，

1.3所述食用粘接剂与上述植物纤维类材料粉碎物的混合比例是(按重量计)：

    食用粘接剂：             5～20％；

    植物纤维类材料的粉碎物：80～95％。

2.如权利要求1所述的一次性餐具，其特征是：在餐具壳体表面设有一层用淀粉湖喷涂或浸面处理的抗水淀粉层，其淀粉湖比例是(按重量计)：：

    淀粉               70～84％，

    水                 15～30％，

    明矾             0.1～0.3％。

3.如权利要求1或2所述的一次性餐具的生产工艺，其特征是：其流程如下：

3.1食用粘接剂的制备：按上述食用粘接剂的配方，将各原料粉按比例配好，混合均匀；

3.2植物纤维类材料的前处理按以下工序进行：

  3.2-1原料粉碎：根据上述提供的植物纤维类材料选择一种或几种进行机械粉碎，粉碎后的物料细度小于10MM。

  3.2-2清洗物料：将粉碎后的物料用水漂浮清洗，以去除物料表面沾着的杂质和残留的农药，然后沥水，使物料水份含量小于20％，如果物料颜色较深的，先用植物减色剂进行浸泡减色处理；

  3.2-3高温消毒：对清洗后的物料用蒸煮法进行消毒，温度100～180℃，时间10～30分钟；

3.3混合搅拌：将高温消毒的物料趁热(温度大于60℃)与食用粘接剂混合搅拌均匀，混合比例：食用粘接剂5～20％，物料80～95％；

3.4热模压成型：将混合搅拌均匀的物料先轧压成片状料坯，然后用多冲头热模压成型，模压温度150～180℃，时间15～60秒，成型厚度2～3MM。

3.5烘干：将热模压成型的工件送入烘干器中烘干。

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