CN116532056A - 一种水溶胶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶胶液的制备方法，包括以下步骤：将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站中备用；打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备的加工管道进行预加热，使得加工管道内的温度满足水溶胶液的加工需求；核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道的流速；启动水胶溶液制备系统的混剪设备，同步打开各个供料站，每种物料按照配置的流速输送至加工管道中，加工管道中的第一螺杆同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液。本发明能够降低操作人员的工作强度，制作过程简单、连续性高、减少了整个工序耗费的时间。
Description
技术领域
本发明涉及水溶胶液加工领域，特别涉及一种水溶胶液的制备方法。
背景技术
水溶性胶体是一种强亲水性的高分子材料，能溶解或溶胀于水中形成较为粘稠的水溶液或分散体系，该水溶液及分散体系通常被称为高分子水溶液或者水溶胶液。水溶性胶体中的亲水基团不仅使其具有水溶性，而且还具有化学功能，以及分散、絮凝、增粘、减阻、粘合、成膜、成胶、螯合等多种物理功能，由此在日化、食品以及药品行业这种水溶性胶体有着广泛的应用。
由于高分子化合物结构的复杂性:分子量大而且具有多分散性，因此其溶解现象比小分子物质的溶解要复杂得多。高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分子运动速度也差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂的扩散却非常慢。这样，高聚物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。整个溶解过程需要较长的时间，通常还需要伴随搅拌，剪切均质等条件。同时为了加快某些高分子胶体的溶解，需要在较高的温度条件下进行。
水溶性胶体在食品中应用广泛，是一些食品品种中不可或缺的食品配料部分，起着重要的作用。比如在食品行业中的凝胶果冻产品，软糖产品，软胶囊等产品，都需要应用水溶性胶体，并配置成水溶胶液，才能够获得最终的产品。
现有的水溶胶液制备工艺，比如制备凝胶软糖的水溶胶液工艺，制备过程如下，化糖：通过在化糖罐中加入白砂糖、葡萄糖浆和水进行稀释；溶胶：将稀释完成溶液输送到胶体罐中并加入植物胶和大量的水进行高温溶胶；熬糖：溶胶过后传输到熬糖罐中进行熬煮，滤除其中的水分得到糖浆；暂存：将得到的糖浆输送到暂存罐进行暂时存储；糖液制备：将暂存罐中的糖液输送到功效混合罐中，并加入所需的功效成分后得到所需的凝胶软糖的水溶胶液。
上述水溶胶液工艺需通过化糖、溶胶、熬糖和功效搅拌混合的方式，制备过程需多人按照制作工艺分步进行，操作人员工作强度大，且制作过程繁琐、连续性差，整个制备过程需4-5小时，整个工序耗费时间长，生产成本高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水溶胶液的制备方法，该制备方法降低操作人员的工作强度，制作过程简单、连续性高、减少了整个工序耗费的时间。
本发明通过以下技术方案实现：
一种水溶胶液的制备方法，包括以下步骤：
将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站中备用；
打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备的加工管道进行预加热，使得加工管道内的温度满足水溶胶液的加工需求；
核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道的流速；
启动水胶溶液制备系统的混剪设备，同步打开各个供料站，每种物料按照配置的流速输送至加工管道中，加工管道中的第一螺杆同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液。
进一步的，所述步骤：将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站中备用，具体包括以下步骤：
将水溶胶液配制所需总物料按物料性状分类成固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料；
同时将固相物料配置到第一供料单元，将水相物料配置到第二供料单元，将水相功效物料配置到第三供料单元，将油相功效物料配置到第四供料单元，将其他配料配置到第五供料单元；
各个供料单元按照每种物料的物料性状进行温度控制用于备用。
进一步的，所述步骤：启动水胶溶液制备系统的混剪设备，同步打开各个供料站，每种物料按照配置的流速输送至加工管道中，加工管道中的第一螺杆同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液，具体包括以下步骤：
启动水胶溶液制备系统的混剪设备，同步打开各个供料站；
固相物料和水相物料从加工管道的上游端进入加工管道内，固相物料和水相物料在第一螺杆作用下进行初步剪切和混合后往加工管道的下游端输送；
水相功效物料、油相功效物料和其他配料从加工管道的下游端进入加工管道内，并与上游端的固相物料和水相物料混合物进行初步混合，并进一步往排出口方向输送；
水相功效物料、油相功效物料和其他配料与固相物料和水相物料混合物再次进行剪切和混合，然后从加工管道中排出；
在加工管道的排出口处得到均一的水溶胶液。
进一步的，所述步骤：启动水胶溶液制备系统的混剪设备，同步打开各个供料站，每种物料按照配置的流速输送至加工管道中，加工管道中的第一螺杆同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液，还包括以下步骤：
舍弃混剪设备工作前期在加工管道中未充分混合均匀的固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料。
进一步的，所述步骤：核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道的流速，具体包括：
核算每种物料性状的物料进入加工管道的流速；
将核算出的每种物料性状的物料流速值配置到各个供料站中。
进一步的，所述步骤：核算每种物料性状的物料进入加工管道的流速，具体包括：
定义加工管道的排出口的出料流速为V出，V出的范围为50-300kg/h；
各种物料进入加工管道的流速满足以下条件：
Va＝V出×a；
Vb＝V出×b；
Vc＝V出×c；
Vd＝V出×d；
Ve＝V出×e；
其中，Va、Vb、Vc、Vd、Ve分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料进入加工管道的流速；a、b、c、d、e分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料在总物料中的质量占比。
进一步的，所述步骤：打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备的加工管道进行预加热，使得加工管道内的温度满足水溶胶液的加工需求，具体包括：
打开电磁红外加热器对混剪设备的加工管道进行预加热；
通过第一温度传感器实时判断加工管道内的温度是否满足水溶胶液的加工需求：
若第一温度传感器检测到温度值低于预设最低值，电磁红外加热器对混剪设备的加工管道持续加热，
若第一温度传感器检测到温度值高于预设最高值，则停止加热；
将加工管道内的温度控制在水溶胶液的加工所需温度范围内。
一种基于上述的水溶胶液的制备方法的制备系统，包括：
混剪设备；
控制器；
多个供料站，分别用于存放不同种物料性状的物料；
多个供料站均和混剪设备连接用于将不同物料性状的物料输送到所述混剪设备中，所述控制器和多个供料站电连接用于分别控制多个供料站输送物料的速度，所述控制器和所述混剪设备电连接用于控制所述混剪设备对不同物料性状的物料进行混合和剪切。
进一步的，所述混剪设备包括加工管道、第一螺杆和驱动电机，所述供料站与所述加工管道连通用于将不同物料性状的物料输送到所述加工管道中，所述第一螺杆设置在所述加工管道内，所述驱动电机和所述控制器电连接用于驱动所述第一螺杆对所述加工管道中的物料进行混合和剪切得到所述水溶胶液，且所述第一螺杆将得到的水溶胶液从所述加工管道的排出口排出。
进一步的，所述多个供料站包括用于存放固相物料的第一供料单元、用于存放水相物料的第二供料单元、用于存放水相功效物料的第三供料单元、用于存放油相功效物料的第四供料单元和用于存放其他配料的第五供料单元，所述第一供料单元、第二供料单元、第三供料单元、第四供料单元和第五供料单元均通过管路和所述加工管道连通。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、该系统及制备方法可以应用在日化、食品以及药品中水溶性胶液的配置过程中，同时还能同步在线的引入各种功效成分及辅料部分，特别是在较为粘稠的水溶性体系中更具优势，比如在凝胶果冻胶液，软胶囊胶皮胶液，软糖糖液等的配置中。
2.该工艺及系统在热敏性的功效物料方向也具有独特的优势，在加工管道靠近驱动电机的一侧连接存放固相物料的第一供料单元和存放水相物料的第二供料单元，使进入在线式物料混剪设备的物料充分的分散、溶解、剪切后，在靠近加工管道出口端连接存放功效物料的第三供料单元和第四供料单元以及存放其他配料的第五供料单元，减少了功效物料受热混合剪切时间，极大地提高了功效成分的稳定性，减少了营养物质的损耗，使得到的水溶胶液功效含量更高，品质更好。
3.该工艺比起传统的胶液配制工艺，改变了逐步加料混合并熬煮的过程，采用物料混剪设备和定量加料系统串联胶液配制流程，并采用数字化自动化的方式根据配方中的物料比例调整出料速率，简化了胶液配制的流程，使得胶液配制过程的数据更清晰，调整方式更可控，节约了时间人力成本；相比批次性生产，该工艺可以实现胶液配制连续生产，更能够降低生产成本，提高劳动效率。
4、该系统及工艺制备的水溶胶液时间短，从各物料进入到最终胶液配制仅需要通过在线式物料混剪设备的时间，减少了整个工序耗费的时间，整个水溶胶液制备时间不超过3mim，极大的提高了生产效率。
5、降低操作人员的工作强度，制作过程简单、连续性高，减少占用厂房的空间，提高经济收益。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种水溶胶液的制备系统的结构示意图；
图2为保温管路结构示意图；
图3为第一螺杆的结构示意图；
图4为水溶胶液的制备系统的控制框图；
图5为水溶胶液的制备方法流程图。
100、混剪设备；101、加工管道；110、排出口；111、第一进料口；112、第二进料口；113、第三进料口；114、第四进料口；115、第五进料口；102、第一螺杆；121、推进段；122、剪切段；123、推进螺纹模块；124、剪切螺纹模块；103、驱动电机；104、电磁红外加热器；105、保温套；106、压力传感器；107、第一温度传感器；108、第二温度传感器；109、变频器；200、控制器；300、供料站；1、第一供料单元；10、料斗；11、第二推进螺杆；12、固体物料管道；13、伺服电机；2、第二供料单元；20、第二配料罐；21、第二计量泵；3、第三供料单元；30、第三配料罐；31、第三计量泵；4、第四供料单元；40、第四配料罐；41、第四计量泵；5、第五供料单元；50、第五配料罐；51、第五计量泵；6、搅拌装置；60、搅拌电机；61、搅拌杆；7、罐套；70、第三温度传感器；400、管路；401、管套；402、保温腔体；403、热水罐；404、热水泵；500、底板；501、底座；502、安装板；503、第一支撑架；504、第二支撑架；505、支撑板；600、人机界面。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-4所示，本发明一实施例的一种水溶胶液的制备系统，包括混剪设备100、控制器200、多个供料站300和人机界面600，供料站300通过管路400和混剪设备100连接且将不同物料性状的物料输送到混剪设备100中，控制器200和多个供料站300电连接且控制每个供料站300输送物料的速度，控制器200和混剪设备100电连接且控制混剪设备100的运作，混剪设备100用于对不同物料性状的物料同时进行混合和剪切以得到水溶胶液，加工完成后从混剪设备100中排出，人机界面600和控制器200电连接用于下达工作指令和显示系统各项参数。
混剪设备100包括加工管道101、第一螺杆102、驱动电机103和电磁红外加热器104，供料站300与加工管道101连通用于将不同物料性状的物料输送到加工管道101中，电磁红外加热器104设置在加工管道101外侧且和控制器200电连接，电磁红外加热器104外侧设有保温套105，第一螺杆102设置在加工管道101内，驱动电机103和第一螺杆102固定连接，且驱动电机103和控制器200电连接用于驱动第一螺杆102对加工管道101中的所有物料同时进行混合和剪切得到水溶胶液，第一螺杆102将得到的水溶胶液从加工管道101的排出口110排出。
该混剪设备100还包括底板500，加工管道101和驱动电机103固定设置在底板500上。
底板500包括底座501以及固定在底座501上的安装板502和第一支撑架503，加工管道101固定在第一支撑架503上方，驱动电机103固定在安装板502上，且驱动电机103的电机轴(图中未示)穿过第一支撑架503驱动第一螺杆102旋转。
安装板502上还是固定有第二支撑架504和支撑板505，第二支撑架504和固体物料管道12固定连接，支撑板505和电机13固定连接。第二供料单元2、第三供料单元3、第四供料单元4和第五供料单元5均通过安装架(图中未示)固定在加工管道101上方。
具体的，控制器200通过变频器109控制驱动电机103工作。
排出口110处设置有压力传感器106，压力传感器106和控制器200电连接，当压力传感器106检测到排出口110处的压力值高于设定阈值，则反馈信号给控制器200，控制器200控制驱动电机103降低转速，反之，提高驱动电机103转速。
加工管道101内设置有第一温度传感器107用于监测加工管道101内物料的温度，保温套105内设置有第二温度传感器108，第一温度传感器107和第二温度传感器108均和控制器200连接，当第一温度传感器107/第二温度传感器108低于预设温度时，控制器200控制电磁红外加热器104工作，反之，则停止电磁红外加热器104，以维持加工管道101内的温度控制在水溶胶液的加工所需温度范围内。除此以外，也可以通过控制器200控制电磁红外加热器104持续对加工管道101进行加热，通过第一温度传感器107和第二温度传感器108分别监测加工管道101内和保温套105内的温度是否符合工作要求。
加工管道101上设置有多个进料口，进料口的数量与供料站300的数量一致，保证每个供料站300和其中一个进料口连接。本实施例中设置有五个进料口，分别是第一进料口111、第二进料口112、第三进料口113、第四进料口114和第五进料口115，其中，第一进料口111和第二进料口112相邻设置在加工管道101上靠近驱动电机103的一端，第三进料口113、第四进料口114和第五进料口115相邻设置在加工管道101上靠近排出口110的一端(即加工管道101远离驱动电机103的一端。由于水溶胶液所需物料中固相物料和水相物料的占比比较大，因此，用于存放固相物料的第一供料单元1和用于存放水相物料的第二供料单元2分别所对应的第一进料口111和第二进料口112相邻设置在加工管道101上靠近驱动电机103的一端，目的是为了使得固相物料和水相物料在加工管道101中有足够的时间剪切，达到剪切充分的目的，充分剪切后再与小比例的水相功效物料、油相功效物料以及其他配料剪切混合，设备设计的科学合理，节省了不必要的能耗。
本实施例中采用双螺杆混剪设备，采用两个完全一致的第一螺杆102配合共同工作对加工管道101内的物料进行混合与剪切，第一螺杆102的直径为75mm，第一螺杆102包括多组推进段121和剪切段122，推进段121和剪切段122相互间隔设置，并且，推进段121由多组推进螺纹模块123组合而成，剪切段122由多组剪切螺纹模块124组合而成。第一进料口111、第二进料口112、第三进料口113、第四进料口114和第五进料口115均对应着加工管道101内推进段121位置，并且，第一进料口111和第二进料口112对应着加工管道101内同一段推进段121，第三进料口113、第四进料口114和第五进料口115对应着加工管道101内同一段推进段121，进一步，第一螺杆102位于第二进料口112(第一进料口111)和第三进料口113(第四进料口114/第五进料口115)之间的部分至少设置有一组剪切段122，第一螺杆102位于第三进料口113(第四进料口114/第五进料口115)和排出口110之间的部分至少设置有一组剪切段122，即从每个进料口进入的物料首先通过推进段121将其进行初步混合并推送至剪切段122，再由剪切段122对不同物料进行充分的剪切与混合。第一螺杆通过推进段121和剪切段122相互间隔设置，推进段121可以极快的将不同种物料混合起来，通过剪切段122对其剪切，推进段121的推进螺纹模块123的螺纹间距大，单位时间内推动物料行进的距离长，提高了对物料的加工效率。
其中，推进段121的推进螺纹模块123的螺距d1为36-112mm，剪切段122的剪切螺纹模块124的螺距d2为22-96mm。本实施例中，推进段121的推进螺纹模块123的螺距d1具体为72mm，推进段121累计总长216mm，剪切段122的剪切螺纹模块124的螺距d2具体为56mm,剪切段累计总长168mm。
本实施例中，控制器200选用PLC S7-1200。
供料站300包括用于存放固相物料的第一供料单元1、用于存放水相物料的第二供料单元2、用于存放水相功效物料的第三供料单元3、用于存放油相功效物料的第四供料单元4、和用于存放其他配料的第五供料单元5。第一供料单元1、第二供料单元2、第三供料单元3、第四供料单元4和第五供料单元5均通过管路400和加工管道101连通。具体的，第一供料单元1连接加工管道101上的第一进料口111，第二供料单元2连接加工管道101上的第二进料口112，第三供料单元3连接加工管道101上的第三进料口113，第四供料单元4连接加工管道101上的第四进料口114，第五供料单元5连接加工管道101上的第五进料口115。
第一供料单元1包括存放固相物料的料斗10、第二推进螺杆11、固体物料管道12和伺服电机13，固体物料管道12一侧和料斗10连接、另一侧通过管路400和第一进料口111连接，第二推进螺杆11设置在固体物料管道12中，伺服电机13和控制器200电连接用于驱动第二推进螺杆11推动固相物料并将其送至加工管道101中。
第二供料单元2包括至少一个用于放置水相物料的第二配料罐20和第二计量泵21，第二配料罐20通过管路400和第二进料口112连接，第二计量泵21设置在管路400上用于控制水相物料进入加工管道101的流速。
第三供料单元3包括至少一个用于放置水相功效物料的第三配料罐30和第三计量泵31，第三配料罐30通过管路400和第三进料口113连接，第三计量泵31设置在管路400上用于控制水相功效物料进入加工管道101的流速。
第四供料单元4包括至少一个用于放置油相功效物料的第四配料罐40和第四计量泵41，第四配料罐40通过管路400和第四进料口114连接，第四计量泵41设置在管路400上用于控制油相功效物料进入加工管道101的流速。
第五供料单元5包括至少一个用于放置其他配料的第五配料罐50和第五计量泵51，第五配料罐50通过管路400和加工管道101上的第五进料口115连接，第五计量泵51设置在管路400上用于控制其他配料进入加工管道101的流速。
其中，第二配料罐20、第三配料罐30、第四配料罐40和第五配料罐50内均设置有搅拌装置6，搅拌装置6包括和控制器200电连接的搅拌电机60以及和搅拌电机60连接的搅拌杆61，搅拌电机60驱动搅拌杆61对配料罐内的不同种物料进行搅拌，将物料进行初步的混合均匀。此外，第二配料罐20、第三配料罐30、第四配料罐40和第五配料罐50均有加热功能。
第二配料罐20、第三配料罐30、第四配料罐40和第五配料罐50的外侧均设置有罐套7，每个罐套7上均设置有第三温度传感器70，第三温度传感器70和控制器200电连接用于监测每个配料罐的温度。
管路400外侧设置有管套401，管套401和管路400之间形成保温腔体402，管套401外侧设置有热水罐403和热水泵404，热水罐403、热水泵404和保温腔体402相互连通，热水罐403具有自加热功能，热水泵404和控制器200连接用于驱动热水在保温腔体402和热水罐403中循环，以达到保温管路400的目的，热水罐403的热水泵404的数量根据不同管路400对温度的要求可以分别独立设置。
人机界面600可以显示上述温度传感器检测的温度值、压力传感器106检测的压力值以及各电机的转速，也可以设置热水泵的功率及各电机的转速。采用数字化自动化的方式根据配方中的物料比例调整出料速率，简化了胶液配制的流程，使得胶液配制过程的数据更清晰，调整方式更可控，节约了时间人力成本。
如图5所示，本发明一实施例的一种水溶胶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站300中备用。
步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S10：将水溶胶液配制所需总物料按物料性状分类成固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料；
步骤S11：同时将固相物料配置到第一供料单元1，将水相物料配置到第二供料单元2，将水相功效物料配置到第三供料单元3，将油相功效物料配置到第四供料单元4，将其他配料配置到第五供料单元5；
步骤S12：各个供料单元按照每种物料的物料性状进行温度控制用于备用。
步骤S2：打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备100的加工管道101进行预加热，使得加工管道101内的温度满足水溶胶液的加工需求。
具体的，打开电磁红外加热器104对混剪设备100的加工管道101进行预加热；通过第一温度传感器107实时判断加工管道101内的温度是否满足水溶胶液的加工需求：若第一温度传感器107检测到温度值低于预设最低值，电磁红外加热器104对混剪设备100的加工管道101持续加热，若第一温度传感器107检测到温度值高于预设最高值，则停止加热；将加工管道101内的温度控制在水溶胶液的加工所需温度范围内。
步骤S3：核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道101的流速。
步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S30：核算每种物料性状的物料进入加工管道101的流速；
具体的，定义加工管道110的排出口110的出料流速为V出，V出的范围为50-300kg/h；
各种物料进入加工管道101的流速满足以下条件：
Va＝V出×a；
Vb＝V出×b；
Vc＝V出×c；
Vd＝V出×d；
Ve＝V出×e；
其中，Va、Vb、Vc、Vd、Ve分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料进入加工管道101的流速；a、b、c、d、e分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料在总物料中的质量占比。
步骤S31：将核算出的每种物料性状的物料流速值配置到各个供料站300中。
通过控制各种物料的流速来完成对水溶胶液所需各种物料比例的控制，相比于传统通过人为称量的方法控制物料比例，该方法的效率更高。
步骤S4：启动水胶溶液制备系统的混剪设备100，同步打开各个供料站300，每种物料按照配置的流速输送至加工管道101中，加工管道101中的第一螺杆102同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液。
步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S40：启动水胶溶液制备系统的混剪设备100，同步打开各个供料站300；
步骤S41：固相物料和水相物料从加工管道101的上游端116进入加工管道101内，固相物料和水相物料在第一螺杆102作用下进行初步剪切和混合后往加工管道101的下游端117输送；
步骤S42：水相功效物料、油相功效物料和其他配料从加工管道101的下游端117进入加工管道101内，并与上游端116的固相物料和水相物料混合物进行初步混合，并进一步往排出口110方向输送；
步骤S43:水相功效物料、油相功效物料和其他配料与固相物料和水相物料混合物再次进行剪切和混合，然后从加工管道101中排出；
步骤S44：舍弃混剪设备100工作前期在加工管道101中未充分混合均匀的固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料；
步骤S45：在加工管道101的排出口110处得到均一的水溶胶液。
实施例1：
一种软糖(果胶)水溶胶液的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将软糖水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站300中备用。
步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S10：将软糖水溶胶液配制所需总物料按物料性状分类成固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料，具体分类如下表1所示。
表1软糖(果胶)水溶胶液所需的总物料分类表
步骤S11：同时将固相物料配置到第一供料单元1，将水相物料配置到第二供料单元2，将水相功效物料配置到第三供料单元3，将油相功效物料配置到第四供料单元4，将其他配料配置到第五供料单元5；
步骤S12：各个供料单元按照每种物料的物料性状进行温度控制用于备用。
各种物料的温度在软糖加工领域属于现有技术，这里不做具体限定，跟根据加工需求制定合适的温度。
步骤S2：打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备100的加工管道101进行预加热，使得加工管道101内的温度满足水溶胶液的加工需求。
具体的，打开电磁红外加热器104对混剪设备100的加工管道101进行预加热；通过第一温度传感器107实时判断加工管道101内的温度是否满足水溶胶液的加工需求：若第一温度传感器107检测到温度值低于预设最低值，电磁红外加热器104对混剪设备100的加工管道101持续加热，若第一温度传感器107检测到温度值高于预设最高值，则停止加热；将加工管道101内的温度控制在水溶胶液的加工所需温度范围内。
步骤S3：核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道101的流速。
步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S30：核算每种物料性状的物料进入加工管道101的流速；
具体的，定义加工管道110的排出口110的出料流速为V出，V出为200kg/h。
软糖(果胶)水溶胶液所需总物料中各种物料进入加工管道101的流速满足以下条件，见下表2。
表2软糖(果胶)水溶胶液所需总物料中各种物料的流速
步骤S31：将核算出的每种物料性状的物料流速值配置到各个供料站300中。
步骤S4：启动水胶溶液制备系统的混剪设备100，同步打开各个供料站300，每种物料按照配置的流速输送至加工管道101中，加工管道101中的第一螺杆102同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液。
步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S40：启动水胶溶液制备系统的混剪设备100，同步打开各个供料站300；
步骤S41：固相物料和水相物料从加工管道101的上游端116进入加工管道101内，固相物料和水相物料在第一螺杆102作用下进行初步剪切和混合后往加工管道101的下游端117输送；
步骤S42：水相功效物料、油相功效物料和其他配料从加工管道101的下游端117进入加工管道101内，并与上游端116的固相物料和水相物料混合物进行初步混合，并进一步往排出口110方向输送；
步骤S43:水相功效物料、油相功效物料和其他配料与固相物料和水相物料混合物再次进行剪切和混合，然后从加工管道101中排出。
步骤S44：舍弃混剪设备100工作前期在加工管道101中未充分混合均匀的固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料。
步骤S45：在加工管道101的排出口110处得到均一的水溶胶液。
实施例2：一种软糖(明胶)水溶胶液的制备方法，相比于实施例1，其主要区别在于每种物料性状的具体物料不同，以及各种物料的进入加工管道101的流速不一致，其余过程一致，这里不在赘述。
软糖(明胶)水溶胶液所需的总物料按物料性状分类具体见下表3：
表3软糖(明胶)水溶胶液所需的总物料分类表
定义加工管道110的排出口110的出料流速为V出，V出为200kg/h。
软糖(明胶)水溶胶液所需总物料中各种物料进入加工管道101的流速满足以下条件，见下表4。
表4软糖(明胶)水溶胶液所需总物料中各种物料的流速
| 混合物名称 | 在总物料中的占比(％) | 流速(kg/h) | 满足条件 |
| 固相物料 | 36.530 | 73.060 | VA＝200×36.530％ |
| 水相物料 | 57.219 | 114.438 | VB＝200×57.219％ |
| 水相功效物料 | 0.874 | 1.748 | VC＝200×0.874％ |
| 油相功效物料 | 2.034 | 4.068 | VD＝200×2.034％ |
| 其他配料 | 3.343 | 6.686 | VE＝200×3.343％ |
实施例3：一种软糖(卡拉胶)水溶胶液的制备方法，相比于实施例1，其主要区别在于每种物料性状的具体物料不同，以及各种物料的进入加工管道101的流速不一致，其余过程一致，这里不在赘述。
软糖(卡拉胶)水溶胶液所需的总物料按物料性状分类具体见下表5：
表5软糖(卡拉胶)水溶胶液所需的总物料分类表
定义加工管道110的排出口110的出料流速为V出，V出为200kg/h。
软糖(卡拉胶)水溶胶液所需总物料中各种物料进入加工管道101的流速满足以下条件，见下表6。
表6软糖(卡拉胶)水溶胶液所需总物料中各种物料的流速
| 混合物名称 | 在总物料中的占比(％) | 流速(kg/h) | 满足条件 |
| 固相物料 | 33.62 | 67.240 | VA＝200×33.62％ |
| 水相物料 | 61.234 | 122.468 | VB＝200×61.234％ |
| 水相功效物料 | 0.993 | 1.986 | VC＝200×0.993％ |
| 油相功效物料 | 1.153 | 2.306 | VD＝200×1.153％ |
| 其他配料 | 3.000 | 6.000 | VE＝200×3.000％ |
实施例4：一种软胶囊胶皮水溶胶液的制备方法，相比于实施例1，其主要区别在于每种物料性状的具体物料不同，以及各种物料的进入加工管道101的流速不一致，其余过程一致，这里不在赘述。
软胶囊胶皮水溶胶液所需的总物料按物料性状分类具体见下表7：
表7软胶囊胶皮水溶胶液所需的总物料分类表
定义加工管道110的排出口110的出料流速为V出，V出为250kg/h。
软胶囊胶皮水溶胶液所需总物料中各种物料进入加工管道101的流速满足以下条件，见下表8。
表8软胶囊胶皮水溶胶液所需总物料中各种物料的流速
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本发明具有以下有益效果：
1、该系统及制备方法可以应用在日化、食品以及药品中水溶性胶液的配置过程中，同时还能同步在线的引入各种功效成分及辅料部分，特别是在较为粘稠的水溶性体系中更具优势，比如在凝胶果冻胶液，软胶囊胶皮胶液，软糖糖液等的配置中。
2.该工艺及系统在热敏性的功效物料方向也具有独特的优势，在加工管道靠近驱动电机的一侧连接存放固相物料的第一供料单元和存放水相物料的第二供料单元，使进入在线式物料混剪设备的物料充分的分散、溶解、剪切后，在靠近加工管道出口端连接存放功效物料的第三供料单元和第四供料单元以及存放其他配料的第五供料单元，减少了功效物料受热混合剪切时间，极大地提高了功效成分的稳定性，减少了营养物质的损耗，使得到的水溶胶液功效含量更高，品质更好。
3.该工艺比起传统的胶液配制工艺，改变了逐步加料混合并熬煮的过程，采用物料混剪设备和定量加料系统串联胶液配制流程，并采用数字化自动化的方式根据配方中的物料比例调整出料速率，简化了胶液配制的流程，使得胶液配制过程的数据更清晰，调整方式更可控，节约了时间人力成本；相比批次性生产，该工艺可以实现胶液配制连续生产，更能够降低生产成本，提高劳动效率。
4、该系统及工艺制备的水溶胶液时间短，从各物料进入到最终胶液配制仅需要通过在线式物料混剪设备的时间，减少了整个工序耗费的时间，整个水溶胶液制备时间不超过3mim，极大的提高了生产效率。
5、降低操作人员的工作强度，制作过程简单、连续性高，减少占用厂房的空间，提高经济收益。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种水溶胶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站(300)中备用；
打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备(100)的加工管道(101)进行预加热，使得加工管道(101)内的温度满足水溶胶液的加工需求；
核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道(101)的流速；
启动水胶溶液制备系统的混剪设备(100)，同步打开各个供料站(300)，每种物料按照配置的流速输送至加工管道(101)中，加工管道(101)中的第一螺杆(102)同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液。
2.根据权利要求1所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：将水溶胶液配置所需的总物料按照物料性状进行分类，将分类后物料按照物料性状分别配置到水胶溶液制备系统的各个供料站(300)中备用，具体包括以下步骤：
将水溶胶液配制所需总物料按物料性状分类成固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料；
同时将固相物料配置到第一供料单元(1)，将水相物料配置到第二供料单元(2)，将水相功效物料配置到第三供料单元(3)，将油相功效物料配置到第四供料单元(4)，将其他配料配置到第五供料单元(5)；
各个供料单元按照每种物料的物料性状进行温度控制用于备用。
3.根据权利要求2所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：启动水胶溶液制备系统的混剪设备(100)，同步打开各个供料站(300)，每种物料按照配置的流速输送至加工管道(101)中，加工管道(101)中的第一螺杆(102)同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液，具体包括以下步骤：
启动水胶溶液制备系统的混剪设备(100)，同步打开各个供料站(300)；
固相物料和水相物料从加工管道(101)的上游端(116)进入加工管道(101)内，固相物料和水相物料在第一螺杆(102)作用下进行初步剪切和混合后往加工管道(101)的下游端(117)输送；
水相功效物料、油相功效物料和其他配料从加工管道(101)的下游端(117)进入加工管道(101)内，并与上游端(116)的固相物料和水相物料混合物进行初步混合，并进一步往排出口(110)方向输送；
水相功效物料、油相功效物料和其他配料与固相物料和水相物料混合物再次进行剪切和混合，然后从加工管道(101)中排出；
在加工管道(101)的排出口(110)处得到均一的水溶胶液。
4.根据权利要求2所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：启动水胶溶液制备系统的混剪设备(100)，同步打开各个供料站(300)，每种物料按照配置的流速输送至加工管道(101)中，加工管道(101)中的第一螺杆(102)同时对所有物料进行混合和剪切，得到均一的水溶胶液，还包括以下步骤：
舍弃混剪设备(100)工作前期在加工管道(101)中未充分混合均匀的固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料。
5.根据权利要求2所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：核算并配置每种物料性状的物料进入加工管道(101)的流速，具体包括：
核算每种物料性状的物料进入加工管道(101)的流速；
将核算出的每种物料性状的物料流速值配置到各个供料站(300)中。
6.根据权利要求5所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：核算每种物料性状的物料进入加工管道(101)的流速，具体包括：
定义加工管道(110)的排出口(110)的出料流速为V出，V出的范围为50-300kg/h；
各种物料进入加工管道(101)的流速满足以下条件：
Va＝V出×a；
Vb＝V出×b；
Vc＝V出×c；
Vd＝V出×d；
Ve＝V出×e；
其中，Va、Vb、Vc、Vd、Ve分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料进入加工管道(101)的流速；a、b、c、d、e分别是固相物料、水相物料、水相功效物料、油相功效物料和其他配料在总物料中的质量占比。
7.根据权利要求1所述的水溶胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤：打开水胶溶液制备系统的加热系统对混剪设备(100)的加工管道(101)进行预加热，使得加工管道(101)内的温度满足水溶胶液的加工需求，具体包括：
打开电磁红外加热器(104)对混剪设备(100)的加工管道(101)进行预加热；
通过第一温度传感器(107)实时判断加工管道(101)内的温度是否满足水溶胶液的加工需求：
若第一温度传感器(107)检测到温度值低于预设最低值，电磁红外加热器(104)对混剪设备(100)的加工管道(101)持续加热，
若第一温度传感器(107)检测到温度值高于预设最高值，则停止加热；
将加工管道(101)内的温度控制在水溶胶液的加工所需温度范围内。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的水溶胶液的制备方法的制备系统，其特征在于，包括：
混剪设备(100)；
控制器(200)；
多个供料站(300)，分别用于存放不同种物料性状的物料；
多个供料站(300)均和混剪设备(100)连接用于将不同物料性状的物料输送到所述混剪设备(100)中，所述控制器(200)和多个供料站(300)电连接用于分别控制多个供料站(300)输送物料的速度，所述控制器(200)和所述混剪设备(100)电连接用于控制所述混剪设备(100)对不同物料性状的物料进行混合和剪切。
9.根据权利要求8所述的水溶胶液的制备系统，其特征在于，所述混剪设备(100)包括加工管道(101)、第一螺杆(102)和驱动电机(103)，所述供料站(300)与所述加工管道(101)连通用于将不同物料性状的物料输送到所述加工管道(101)中，所述第一螺杆(102)设置在所述加工管道(101)内，所述驱动电机(103)和所述控制器(200)电连接用于驱动所述第一螺杆(102)对所述加工管道(101)中的物料进行混合和剪切得到所述水溶胶液，且所述第一螺杆(102)将得到的水溶胶液从所述加工管道(101)的排出口(110)排出。
10.根据权利要求9所述的水溶胶液的制备系统，其特征在于，所述多个供料站(300)包括用于存放固相物料的第一供料单元(1)、用于存放水相物料的第二供料单元(2)、用于存放水相功效物料的第三供料单元(3)、用于存放油相功效物料的第四供料单元(4)和用于存放其他配料的第五供料单元(5)，所述第一供料单元(1)、第二供料单元(2)、第三供料单元(3)、第四供料单元(4)和第五供料单元(5)均通过管路(400)和所述加工管道(101)连通。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5149720A (en) * | 1991-08-12 | 1992-09-22 | The Procter & Gamble Company | Process for preparing emulsions that are polymerizable to absorbent foam materials |
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| EP3000323A2 (de) * | 2014-07-24 | 2016-03-30 | OOO INPK "Hlebotehnika" | Verfahren zur kontinuierlichen herstellung und portionsweisen dosierung von einem mehlverkleisterungsprodukt für eine backwarenteigknetung |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202310486244.4A patent/CN116532056A/zh active Pending
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