食品包装的超声密封方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种食品包装的超声密封方法和系统，该超声密封系统优选地包括食品包装定位系统，将食品包装和食品传入直接产品包装形成装置（１１６）。直接产品包装形成装置（１１６）随后接收食品包装（１１３），并将其直接包在所供应的食品（１２１）上方，形成局部密封食品。局部密封食品随后被超声食品包装翼片密封单元（１３０）在食品周围超声边密封，形成局部密封食品包装。局部密封食品包装随后进入超声封端单元（１４０），超声封端单元（１４０）将局部密封食品包装端密封并设置褶皱。形成完全包装并超声密封的食品（１２４）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及一种食品包装的超声密封(ultrasonic sealing)方法及系统，尤其涉及一种在食品周围直接形成食品包装并对食品包装进行超声密封的方法及系统。通常销售到消费者市场的食品都要用包装材料包装。典型的食品包装材料包括塑料薄膜、箔片包装或基于纸的包装材料。实践中，食品放入包装材料中，然后将装有食品的包装材料密封。有很多用于密封包装材料的传统方法。传统上，可以采用基于冷胶(cold glue-based)的密封法或热基(thermal-based)密封法来密封食品包装材料。冷胶密封一般需通过例如压力以使预先涂布在包装材料边缘上的冷胶粘合剂活化。实践中，为容纳食品，包装材料可被制成所期望的形状。为了密封包装材料，包装材料通常会经过密封装置。密封装置通常会对其上预先涂布有冷胶的包装材料的边缘施加压力。密封装置所施加的压力使包装材料边缘处的冷胶活化，以使含有冷胶的包装材料的边缘粘合并密封该食品包装。基于冷胶的密封通常可产生能够用于食品包装应用的足够强度的密封。能够用于食品包装的足够强度的密封通常足够的强以使包装材料在运输和处理过程中其边缘保持接合在一起，而在人们打开包装时很容易地分开。遗憾的是，传统的基于冷胶的密封方法有一些明显的缺点，这些缺点包括包装过程中的不连续性和中断性。例如，基于冷胶的密封所产生的典型问题是会形成有缺陷的密封。例如，当预先涂布在包装材料上的冷胶的量不足时，就会产生有缺陷的密封。当预先涂布在包装材料上的冷胶的量不足时，包装材料的边缘就不能完全地粘在一起。如果包装材料的边缘不完全地粘在一起，空气就会进入包装材料，从而对食品产生不利的影响。当施加到带有冷胶的包装材料边缘的压力不足以使冷胶活化时，基于冷胶的密封可能出现另一个问题。当冷胶没有充分或完全活化时，包装材料的边缘可能会互相脱离，从而破坏了密封的完整性。正确的密封完整性是指在包装的外部和包装的内部之间的密封不存在通道。当密封的完整性被破坏时，空气会进入到包装内，并可能对食品质量造成负面的影响。通常，在碾压段(laminated field)内插入有昂贵的防护屏障。这些屏障或密封用于保护密封的包装内的产品的完整性。然而，如果出现通道，则屏障将失去作用。基于冷胶的密封的另一个典型缺点是，为了形成正确的密封，通常需要非常精确地对准包装材料的边缘。如果包装材料的边缘在经过密封装置时不能精确地对准，则包装中的气团或褶皱可能在密封中形成“通道”，这些“通道”是密封中的间隙，通过这些通道，空气能够进入包装材料内。如上所述，空气进入包装会对食品质量造成负面的影响。基于冷胶的密封的另一缺点是冷胶可能对加工车间的环境变化敏感。例如，如果车间内的温度或湿度达到一个临界水平，则冷胶可能会变为部分活化，从而导致冷胶粘到不期望的表面上，如输送包装材料的薄板或辊子上。当冷胶过早地活化并粘到不期望的表面上时，包装处理的整体速度将受到影响，例如会造成包装处理的停工。基于冷胶的密封还有一个缺点是，冷胶密封需要被密封的包装材料的密封部分相当宽。例如，冷胶密封需要10-15毫米的密封以维持密封所需的完整性。因为冷胶密封要求相对大的密封部分，所以密封部分占包装食品所需包装材料的很大一部分。另外，在包装处理中，系统的部件可能会被卡住。因而，可能由于系统中断而造成系统停工。第二种密封食品包装材料的传统方法是热基密封法。在热密封中，通常不需对包装材料涂布粘合剂。取而代之的是将包装材料从一对被加热了的夹钳(jaw)之间穿过来密封包装材料。这对夹钳通常由热传导加热，例如，可以使电流通过安装在这对夹钳上的加热部件而加热夹钳。随着包装材料的边缘穿过加热了的一对夹钳之间，边缘会部分熔化并相互粘合在一起。热密封同样也具有许多缺点。例如，与基于胶的密封相比，热密封通常比较慢，热密封较慢是因为包装材料的边缘必须被充分加热到熔化而形成密封，因而需要比较长的时间。但是，热密封相对于基于胶的密封也有一些优点。例如，热密封比基于胶的密封具有更好的密封完整性。然而，热密封通常比基于胶的密封慢一个数量级。另外，胶密封通常对密封区出现的食品材料敏感。在密封区出现的食品材料通常会破坏密封。因而，传统的包装材料密封应用经常被迫在密封完整性和密封速度之间进行选择。超声密封可以用来克服基于冷胶的密封或热基密封中的上述一些缺点。通常，在超声密封中，超声能量取代了传导热或粘胶以用于对待包装的材料的密封。注入到包装材料中的超声能量通常会加热包装材料，从而导致包装材料局部熔化并粘合以形成密封。在历史上，超声粘结是作为基于胶或基于热的粘结技术的替代而出现的。总的来说，在不同的应用中采用超声粘结技术已经有一段时间。超声粘结已很好地应用在密封诸如热塑料、纺织品以及更近的食品包装密封等应用中。通常，在包装材料的超声密封中，通过使包装材料在超声激励的熔接头(horn)与固定或旋转砧座(anvil)之间穿过，从而将超声能量施加到包装材料上。典型的超声熔接头由具有良好声学品质的金属材料(如铝或钛)制成。典型的砧座也由金属材料(如钢或铝)制成，并且被置于与超声熔接头相对的位置上。熔接头内的超声震动一般是通过外部电源向可将电能转换为机械振动的电动机械变换器或转换器(如压电晶体)提供振荡电能而产生的。通常，机械震动随后被振幅变压器或放大器放大为预定的工作振幅。所述放大器通常与超声熔接头直接相连，并供应超声熔接头使用的超声振动。通常超声熔接头在20Khz到40Khz之间震动。通常，当包装材料在超声激励的熔接头与固定的砧座或鼓之间被压缩时，就形成了超声密封。受到超声激励的熔接头在包装材料上施加超声振动能。该超声能量导致包装材料变热。随着包装料变热，包装材料局部熔化，并且沿着通常由砧座设计所指明的图案而粘合在一起。随着包装离开熔接头和砧座，局部熔化的包装冷却，从而形成了超声密封。如上所述，超声密封相对于传统的基于冷胶的密封或热基密封有许多优点。例如与冷胶密封相比，超声密封通常提供了更加可靠的密封完整性。使用超声密封可获得更可靠的密封完整性的原因在于密封中并不使用粘胶。因此，在超声密封中就不会出现粘胶所产生的问题，如压力不够、不能充分活化冷粘合剂等。进一步，在超声密封中通常不会出现诸如出现通道的特有粘合问题。通常，由于超声密封直接一起加热并熔化包装材料，因此其密封完整性高于冷胶。相对于冷胶而言，包装材料的超声密封的另一个优点是，其密封宽度比冷胶的密封宽度窄得多。这种密封宽度的减少可以降低用于形成密封的包装材料的比例，从而减少用于包装食品所需的包装材料。由于减少了包装材料的消费总量，包装材料数量的减少可以导致整体加工成本的降低。与传统的基于热的密封相比，超声密封也有许多优点。超声密封相对于热基密封的第一个优点是速度。超声能量直接注入包装材料导致包装材料的熔化与密封比热基密封更为迅速。如上所述，超声密封已被成功地用于超声密封包装材料。超声密封的包装材料典型地包括三种密封，即，前端密封、后端密封以及从前端密封延展到后端密封的纵向边缘密封。尽管至少有一种系统采用超声密封以既密封两端又密封纵边，但通常超声密封只用于密封前端及后端或密封纵向边缘。名称为“超声密封装置”的美国专利No.4373982(‘982专利)示出了一种用于对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声密封食品包装的系统，所述系统包括：直接产品包装形成装置，其用于直接在食品的周围形成食品包装以形成局部包装的食品；超声食品包装翼片密封单元，用于对所述局部包装的食品进行超声翼片密封以在所述食品周围形成局部密封的食品 包装；以及超声食品包装封端单元，用于对所述局部密封的食品包装进行超声端密封以在所述食品周围形成完全密封的食品包装。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托A卡波迪耶奇，
申请(专利权)人：火星公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]