专利名称：将干冰封装在塑料膜中的设备和方法
将干冰封装在塑料膜中的i殳备和方法
技术领域：
本发明涉及将形式为二氧化碳雪的干水封装在塑料膜中的设备。本发 明还涉及使用所述设备以连续和自动的方式将二氧化碳雪封装在塑料袋中 的方法。
已知必须维持在+6'C到-20'C或更低的受控温度的冷冻、深度冷冻或者 新鲜产品尤其是食品，在不中断产品从被冷却、冷冻或深度冷冻直到被使 用的低温链的情况下，需要具有冷冻设备的仓库、运输装置和商店，目前 这些冷冻设备通常为电气设备。然而，在许多情况下，例如在非机动化运 输的情况下，在产品不被从其储存在内的冷冻设备中取出的情况下无法进 行运输，因为温度升高的危险4艮大，特别是当气候条件不利时。为了避免 这种产品运输过程中的温度升高，通常做法是将新鲜的、冷冻的或者深度 冷冻的产品放置在等温包封件内温度受控的环境中。例如可以通过封装在 穿孔的塑料膜袋子中的二氧化碳雪的緩慢升华控制所述温度。二氧化碳雪 是较便宜的产品并且具有冷却的能力。其大约为-80'C的温度可使产品在较 长时间内保持低温。
因此，申请EP1186842描述了将二氧化碳雪封装在塑料膜中的设备， 该设备包括塑料膜的分配和成型装置和形式为管子的二氧化碳雪发生器， 该发生器与液体二氧化碳源连接并以能够填充成型的塑料膜的方式放置。 塑料膜的分配和成型装置包括塑料膜成型套筒，该套筒同心地布置在二氧 化碳雪发生器周围，同时在成型套筒和二氧化碳雪发生器之间留有自由空 间。当加压液体二氧化碳从二氧化碳雪发生器的上部被释放出时，它膨胀 至大气压力并冲击二氧化碳雪发生器的壁，由此不但导致形成温度大大低 于O"C (大约为-80'C)的已知称为二氧化碳雪的粉末状固体，而且还导致 形成温度同样为大大低于O'C (大约为-80t:)的气态二氧化碳。由此得到的二氧化碳雪在重力作用下落入成型的塑料膜内，而气态二氧化碳则通过 成型套筒和二氧化碳雪发生器之间的空间逸出。
但是，该设备有一个主要的缺点，其使得该设备不能连续地以工业规 模使用。这是因为流进成型套筒和二氧化碳雪发生器之间的空间的气态二 氧化碳显著地冷却成型套筒的壁，使得周围空气中的水蒸气突然冷却，致 使成型套筒的壁尤其是外壁上形成冰晶。水晶的形成阻止塑料膜沿着成型 套筒前进。随着周围空气中湿度的增加，这种现象变得更加明显。 因此，本发明的目的是克服现有技术设备的全部或一些缺点。 因此，本发明涉及一种将二氧化碳雪封装在塑料膜中的设备，该设备
包括
-塑料膜的分配和成型装置，该装置包括塑料膜沿其外壁展开的成型套
筒，
一与液体二氧化碳源连接的二氧化碳雪发生器，该二氧化碳雪发生器设 置在成型套筒内以便在发生器和成型套筒之间留有自由空间并允许成型的 塑料膜被二氧化碳雪填充，以及
-用于密封成型的塑料膜的装置，
其特征在于，所述成型套筒配备有热绝缘装置和/或加热装置。
通过给成型套筒配备热绝缘装置和/或加热装置，可防止在产生二氧化 碳雪的过程中形成的气态二氧化碳突然冷却成型套筒的壁。因此可以避免 在成型套筒的壁尤其是外壁上形成冰晶。因此，塑料膜不再由于成型套筒 的壁被产生二氧化碳雪的过程中形成的气态二氧化碳冷却而粘结在成型套 筒上，并且塑料膜的前进也不再由于成型套筒的壁被产生二氧化碳雪的过 程中形成的气态二氧化碳冷却而发生问题。
在阅读下文说明书的基础上，本发明的其它特征和优点会变得明显。 本发明的形式和实施方式通过附图中示出的非限制性的示例给出，其中
-
图1是根据本发明的设备的示意-图2是制袋装置的示意-图3是图1所示设备的细节；-图4是本发明的一个具体实施方式
的细节； 画图5是图4中沿A隱A，的剖视图。
成型套筒配备的绝热和/或加热装置是这样的，即它们使得塑料膜沿其 展开的成型套筒壁的表面维持在足够高的温度从而避免水蒸气在该壁上形 成任何结晶。有利地，该温度为至少-10'C,优选至少0°C,更优选至少 IO"C。
在一个具体的实施方式中，热绝缘装置可以包括至少一层选自包括软 木、聚苯乙烯、玻璃棉等的组的绝缘材料。绝缘材料层可以施加在成型套 筒的内表面，即与塑料膜沿其滑动的表面相对的成型套筒表面。假设该层 与二氧化碳气体接触，则优选该层是无孔的并且可选地覆盖有一薄层或保 护表层，该薄层或保护表层由优选也是绝缘的无孔材料制成。
该表层可以由例如金属或塑料膜构成。
根据另一个实施方式，在成型套筒的绝缘材料层和内表面之间形成自 由的或空的空间。该自由空间没有材料并充满大气压下的环境空气或者处
于真空。
根据一个具体实施方式
，成型套筒的内表面包括至少一层加热材料， 而不是包括绝缘材料层，或者与绝缘材料层并列布置。
加热材料层包括例如电阻或者包括填充有温度可调的液体(例如共晶 体/低共熔物)的中空元件。
可以在所述自由空间中设置温度传感器，从而可以将加热材料层的温 度调节至希望的温度。
根据一个特别有利的实施方式，成型套筒的内壁包括叠置布置的加热 材料层和绝缘材料层，这些层可以并置或者至少被一个空的区域隔开。
因此，特别合适的叠置布置包括保护表层、绝缘材料层、加热材料层 和空的空间的连续布置，所述空的空间可以设置有热传感器，并且该空的 空间最接近成型套筒的内壁。
本领域的技术人员能够改变组成层的数量、性质和厚度以便适应机器 的能力和期望的产率。作为举例说明，可能的厚度范围如下
國保护表层0.5mm陽5mm，优选0.8mm曙2mm;
國绝缘材料0.5cm-10cm,优选2cm-5cm;
-加热材料2cm曙15cm，优选3cm-10cm;
-空的空间lcm-5cm，优选2cm画4cm;
成型套筒的壁的厚度在0.5cm-3cm之间，优选lcm左右。
有利地，封装二氧化碳雪的设备包括在二氧化碳发生器区域注入惰性 气体的装置。这使得可以连续地冲洗二氧化碳雪发生器以便当中断液体二 氧化碳供给时防止夹带二氧化碳雪的空气或二氧化碳被回吸进入二氧化碳 雪发生器并且改善二氧化碳雪落入成型的塑料膜内。
用于注入惰性气体的装置包括例如布置在二氧化碳发生器进口处的气 体供给喷嘴。
使用的惰性气体可以是与二氧化碳雪不发生反应的任何气体。如果二 氧化碳雪用于保存食品，所述气体是与该用途相适应的。优选的气体是二 氧化碳。但是，在给定二氧化碳雪的温度的情况下，最重要的是优选使用 无水的惰性气体(露点为大约-40'C )以便防止任何微量的水结冰形成水冰。
根据一个具体的实施方式，用于封装二氧化碳雪的设备可包括将温度 低于空气的露点温度的液体注入塑料膜容器内并使该液体与塑料膜容器接 触的装置。例如，这种装置可以包括布置在二氧化碳雪发生器和成型器之 间的空间内的注射杆，该注射杆的自由端朝向被成型器释放的塑料膜取向。
任何具有食品(级)品质的液体都适合于该目的。但是，优选使用液 体二氧化碳。
根据一个具体的实施方式，用于注射液体二氧化碳的装置与用于产生 二氧化碳雪的液体二氧化碳源连接。在注射杆和液体二氧化碳源之间插入 一阀(通常为电磁阀)以便开始和停止液体二氧化碳的供给。在二氧化碳 雪发生器和液体二氧化碳源之间也插入一阀(通常为电磁阀)从而开始和 停止二氧化碳雪的供给。当根据本发明的设备接通电源时，毛细注射杆的 电磁阀打开，然后在二氧化碳雪发生器的电磁阀被打开之前关闭。可以通过定时器来控制阀以决定阀保持开启的时间长短，由此决定待封装的二氧 化碳雪的量。定时器可以由包括投币式系统在内的任何装置启动。
根据一个有利的实施方式，用于封装二氧化碳雪的设备包括至少一个 用于去除气态二氧化碳的装置。该装置可包括在二氧化碳雪发生器的外壁 和成型套筒的内壁之间形成的空间。该去除装置的顶部与容纳盒连接，该
容纳盒一方面与用于加热温度为大约-80"C的二氧化碳气体的可调"热"空 气进口连接，另 一方面与连接于真空系统一一该真空系统用于抽吸这种有 毒混合物一一的管线连接。
用于分配、成型和移动塑料膜的装置是已知封装设备中常用的那些。 通常，这些装置都连续地分配塑料膜带、通过将其巻绕在预成型套筒上而 使塑料膜形成为管、密封该管的两个接触的边沿、并且使得到的管向预成 型套筒的下游滑动。 一旦所述膜成型，用于密封塑料膜的装置使得可以通 过热焊接而封闭管然后在膜的焊接处切断膜以便得到袋子。在这种情况下， 二氧化碳雪发生器以这种方式放置在成型套筒内，即产生的雪被引导进入 成型的袋子中。优选地，将塑料膜的分配和成型装置定位成，使得形成开 口位于顶侧的竖直的袋子，并且二氧化碳雪发生器以这样的方式竖直定向， 即形成的二氧化碳雪在重力的作用下落入成型的塑料袋内并且一旦塑料袋 被密封和切割，容纳二氧化碳雪的袋子也在重力的作用下落下。
塑料膜通常从能够使由于二氧化碳雪升华而产生的气态二氧化碳排出 的材料中选择。这种性质可以通过塑料膜的多孔性/孔隙率获得。因此，所 使用的塑料膜是多微孔的或者具有微穿孔。因而可以选择塑料膜从而穿孔 使得大量膨胀气体逸出并且组成二氧化碳雪的细小晶体被保留和容纳。可 以在制造塑料膜时或者在执行本发明的方法期间产生微穿孔，例如在准备 塑料膜的前一阶段通过使塑料膜经过穿孔钉子而形成微穿孔。优选地，塑 料膜可以热焊接。此外优选地， 一方面在塑料膜被填充和处理时，塑料膜 强度足够承受二氧化碳雪的压力，另一方面，塑料膜充分地热绝缘从而避 免4皮处理时冻伤(brfilure par le froid)的危险；这两个性质可以通过选择 足够大的材料厚度获得。另外，如果容器用于食品业，选择的材料当然必须适于该用途。最后，为了环保通常优选使用可生物降解的塑料膜。根据
本发明的优选实施方式，使用厚度在25微米到80微米之间，优选在35 微米到70微米之间的微穿孔聚丙烯膜。
当然，塑料膜的厚度应适于袋子中容纳的二氧化碳雪的量。同样，穿 孔的数量和直径也应适于容纳的二氧化碳雪的量和期望的升华速率。
设备还可以包括至少一个用于压实塑料膜容器中的二氧化碳雪的装 置。这种装置可以由设置在塑料膜容器的下部的捣固器组成。所述捣固器 可通过电磁系统或者电动气动系统致动。
本发明还涉及一种将二氧化碳雪封装在塑料膜容器中的方法，其中 -通过注入液体二氧化碳在二氧化碳雪发生器中产生二氧化碳雪， -将形成的二氧化碳雪引入塑料膜容器，以及 -封闭塑料膜容器，
其特征在于，将惰性气体连续注入二氧化碳雪发生器中。 如上文针对根据本发明的用于封装二氧化碳雪的设备所述的那样，将
惰性气体注入二氧化碳雪发生器使得可以连续地冲刷二氧化碳雪发生器，
从而防止汽化停止时空气或二氧化碳被吸回二氧化碳雪发生器，并且改进
二氧化碳雪落入成型的塑料膜中。
任何不与二氧化碳雪发生反应的气体都适于该目的。当然，如果二氧
化碳雪用于食品用途，则使用的气体应具有食品(级)品质。优选使用二
氧化碳。
以脉动的方式将二氧化碳注入二氧化碳雪发生器，即一旦充足量的液 体二氧化碳;故注入就立即停止汽化从而获得期望量的二氧化碳雪。
该方法另外还可包括形成塑料膜容器的步骤。该步骤允许连续地形成 开口的塑料膜容器。然后形成的二氧化碳雪通过容器的开口被引入所述容 器，然后例如通过热密封封闭该开口。
有利地，使用封装设备形成塑料膜容器，该封装设备包括竖直地布置 的优选为柱状的成型套筒，该成型套筒的操作连同所述设备在上文已经进 行说明。形成的二氧化碳雪在重力作用下填充容器，然后当引入期望量的二氧化碳雪后，密封容器的上部。
才艮据本发明的方法的 一个特别有利的实施方式，加入一保持成型套筒
的温度的连续的附加步骤。在该步骤中，成型套筒的温度保持在至少-iox:, 优选至少or,更加优选至少iox:。
根据本发明的方法还可包括连续地去除在形成二氧化碳雪的步骤期间 形成的气态二氧化碳的步骤。出于安全的原因，沿着二氧化碳雪发生器除 去的气态二氧化碳通常从封装二氧化碳雪的位置的外面排放出。
根据本发明的另一个可选步骤包括，在注入液体二氧化碳之前，在塑 料膜容器中注入温度低于空气的露点温度的液体并使该液体与该塑料膜容 器接触。
根据本发明的优选实施方式，温度低于空气的露点温度的液体是液体 二氧化碳。因此，在二氧化碳雪形成的步骤期间，或者在该步骤之前，注 入少量的液体二氧化碳就足够将塑料膜容器的内壁冷却至低于空气的露点 温度的温度。通常，几克温度为-8ox:的液体二氧化碳或者从毛细管中喷出 的液体二氧化碳就足够。该步骤可以在每次形成二氧化碳雪的新步骤中执 行或者仅仅在长时间关闭设备之后启动设备时进行。
在填充步骤的最后，该方法可以包括压实步骤，该步骤可压实容器中 的二氧化碳雪从而有助于容器上部的密封。
根据本发明的优选实施方式，所述方法是连续的二氧化碳雪封装方法。
通常，注入塑料膜容器中并与该容器接触的液体二氧化碳和注入二氧 化碳雪发生器中的液体二氧化碳来自同一液体二氧化碳源。二氧化碳源可 以是一罐处于液态的加压二氧化碳，但是，其优选为冷冻的低压液体二氧 化碳源，因为这种类型的源使得生成二氧化碳雪的效率更高。在第二种情
况下，液体二氧化碳源储存的条件可以是例如温度为-20"C、压力为大约20
巴或者更低。
图1至图5示出根据本发明的设备和方法。图1示出完整的系统1。 通过覆以绝热层的管4和覆以绝热层的软管5向根据本发明的设备2供给 液体二氧化碳冷冻贮液器3中的液体二氧化碳。可以在二氧化碳源3和发生器2之间^没置过滤器6a、 6b和关闭阀7、 8，特别地可以将这些阀中的 一个阀8设置在管和软管之间。覆以绝热层的管可以设置有与电磁关闭阀 10连接的孔9，该电磁关闭阀lO通向一除气罐ll,除气罐ll的下部与覆 以绝热层的管4通过横截面增加系统12连接，使得气体和液体分离。在截 止阀8和生产阀14之间也设置一阀13。在该生产阀14之后安装有注射喷 嘴15。 二氧化碳雪发生器16与系统17连接，该系统17用于在由调节器 18维持的低压下用干燥空气或者气态二氧化碳进行冲刷，该调节器可由电 >磁阀19控制。
二氧化碳雪发生器16设置在图2中示出的竖直制袋机21的成型套筒 20内。
当执行该方法时，塑料膜22围绕其自身缠绕以形成管，该管^皮成型套 筒20支撑。膜以使得膜的两个竖直边缘一起靠近的方式缠绕，即这些边 缘重叠并利用竖直密封装置23在其整个长度上通过热焊接而粘合在一起。 形成的管通过导向滑轮24向下移动以便形成可将二氧化碳雪引入其中的 塑料袋或容器25。在图2中，箭头示出成型和密封装置的移动。 一旦袋子 成型，电磁阀14打开十分之几秒液体二氧化碳流出然后发生器16产生 二氧化碳雪26,该二氧化碳雪在重力作用下落入塑料袋25。电磁阀14关 闭。在全部这些操作中，二氧化碳气体被从塑料袋25中除去。电磁阀14 关闭。二氧化碳气体通过在塑料膜成型套筒20和二氧化碳雪发生器16之 间形成的空间27除去。最后，制袋机的密封工具28通过热焊接封闭塑料 并切断焊接的塑料以形成封闭袋29。
根据本发明的设备2在图3-5中更加详细地说明，图3-5示出二氧化 碳雪发生器16布置在成型套筒20内，被驱动辊子24驱动的塑料膜22沿 成型套筒20的外壁展开。在发生器16和成型套筒的被绝缘装置28覆盖的 内壁之间形成的空间27使得可以除去形成的二氧化碳。通过喷嘴15将液 体二氧化碳注入发生器16的上部形成在重力下落入塑料膜容器的二氧化 碳雪26。惰性气体通过喷嘴17注入。
图4和图5示出用于绝缘和加热成型套筒的装置的优选实施方式。在该实施方式中，绝缘和加热装置28包括以下述方式叠置的不同材料层。从 成型套筒20的内壁20a开始，(依次为)空的空间29、加热材料层30、 绝缘材料层31和保护表层32。所述空的空间中设置有热传感器33。这些 图还示出用于注入温度低于空气的露点温度的液体的杆34。
通过使用上述设备，可以以每个袋子1分钟一一该袋子容纳2 kg 二氧 化碳雪一 一 的速率连续地填充二氧化碳雪。
即使在设备长时间停机后，通过热焊接封闭塑料袋时或者关于连续地 展开塑料膜，都没有发生问题。
权利要求
1. 一种将二氧化碳雪封装在塑料膜中的设备，所述设备包括-塑料膜的分配和成型装置，该装置包括成型套筒，塑料膜沿该成型套筒的外壁展开，-与液体二氧化碳源连接的二氧化碳雪发生器，该二氧化碳雪发生器放置在成型套筒内以便在发生器和成型套筒之间留有自由空间并允许成型的塑料膜被填充以二氧化碳雪，以及-用于密封成型的塑料膜的装置，其特征在于，所述成型套筒配备有热绝缘装置和/或加热装置。
2. 根据权利要求1所述的用于封装二氧化碳雪的设备,其特征在于， 所述绝缘和/或加热装置是这样的，即它们使得塑料膜沿其展开的成型套筒壁的表面保持在至少-io。c，优选至少or，更优选至少iox:的温度。
3. 根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，热绝缘装置可包 括至少一层绝缘材料，该绝缘材料从包括软木、聚苯乙烯和玻璃棉的组中 选择。
4. 根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在成型套筒的绝缘材 料层和内表面之间形成自由的或空的空间。
5. 根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述成型套筒的 内表面包括至少一层加热材料，而不是包括绝缘材料层或者与绝缘材料层 并列布置。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，所述绝缘 和/或加热装置由叠置的保护表层、绝缘材料层、加热材料层和空的空间组 成，在所述空的空间中可以设置有热传感器，该空的空间与成型套筒的内 壁最接近。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，该设备还 包括将惰性气体注入二氧化碳雪发生器中的装置，和/或将温度低于空气的 露点温度的液体注入塑料膜容器内并使该液体与塑料膜容器接触的装置，和/或至少一个用于去除气态二氧化碳的装置，和/或至少一个用于压实塑料 膜容器中的二氧化碳雪的装置。
8.—种将二氧化碳雪封装在塑料膜容器中的方法，其中 -通过注入液体二氧化碳在二氧化碳雪发生器(1)中产生二氧化碳雪， -将二氧化碳雪引入塑料膜容器(1)内，并且 -封闭塑料膜容器(14)，其特征在于，将气体、优选为气态二氧化碳连续地注入二氧化碳雪发 生器(1)中。
9， 根据权利要求8所述的封装二氧化碳雪的方法，其特征在于，该 方法包括使用具有成型套筒的封装设备形成塑料膜容器的步骤。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法包括将成型套 筒的温度维持在至少为-10'C，优选至少为0'C，更优选至少为ior的步骤。
11. 根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还 包括这样的步骤，即，连续地除去在形成二氧化碳雪的步骤期间形成的气 态二氧化碳。
12. 根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还 包括在注入液体二氧化碳之前，将温度低于空气的露点温度的液体注入塑 料膜容器内并使该液体与塑料膜容器接触。
13. 根据权利要求8-12中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还 包括压实形成的二氧化碳雪的步骤。
14. 根据权利要求8-13中任一项所述的方法，其特征在于，该方法是 连续的。
全文摘要
本发明涉及一种将干冰封装在塑料膜中的方法和设备，所述设备包括塑料膜分配和成型装置，该装置包括塑料膜(22)在其外壁上展开的成型套筒(20)，与液体二氧化碳源(3)连接的干冰发生器(16)，该干冰发生器(16)设置在成型套筒(20)内以便在发生器(16)和成型套筒(20)之间留有自由空间并使得成型的塑料膜(22)被干冰填充，以及，用于密封成型的塑料膜的装置(23，28)，其特征在于，所述成型套筒设置有热绝缘装置和/或加热装置(28，30，31)。
文档编号F25D3/12GK101416008SQ200780012196
公开日2009年4月22日 申请日期2007年3月12日 优先权日2006年4月3日
发明者H·弗拉芒, J·福凯, P·吉贝特 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司