Kako rade mašine za pravljenje papirne slamke?

Mašine za pravljenje slamki za piće rade na mnogo složeniji način od mašina za upijanje. Ali razumijevanje kako a Mašina za pravljenje sisaljki za pićeradovi mogu pomoći kupcima opreme i inženjerima slatkiša. Također pomaže svakom operativnom menadžeru koji odabere održive lance opskrbe ambalažom. Stoga, tehnički detalji mašine određuju snagu slamke, pravila o bezbednosti hrane i cenu svake slamke.

Zašto je ova kategorija uređaja sada važna

Regulatorne promjene koje pokreću potražnju za opremom za proizvodnju papirne slamke su dobro dokumentirane. Direktiva EU 2019/904 o -plastici za jednokratnu upotrebu, koja je stupila na snagu u državama članicama u julu 2021. godine, izričito uključuje slamke za piće među zabranjene-plastične predmete za jednokratnu upotrebu. Direktiva ne ograničava papirne alternative, a u godinama nakon implementacije, Kanada, Ujedinjeno Kraljevstvo, Australija, Tajvan i nekoliko jurisdikcija jugoistočne Azije usvojile su ili unaprijedile odgovarajuća ograničenja (EUR-Lex, 2021).

Kao rezultat toga, proizvođači papirne{0}}slame ubrzano proširuju svoju primenu u tradicionalnim oblastima proizvodnje ambalaže i proizvodnim pogonima kompanija potrošačkih proizvoda koje su ranije povjerile nabavku slame iz operacija brizganja plastike. Dakle, razumijevanje kako aMašina za pravljenje sisaljki za pićeradovi su poslovna{0}}tema, a ne samo tehnička zanimljivost.

Sastojci: prehrambeni-smeđi papir

Zašto je ovaj uređaj sada bitan?

Pravila koja pokreću potražnju za papirnatim slamkama su jasna. Direktiva EU 2019/904 o -plastici za jednokratnu upotrebu stupila je na snagu u julu 2021. godine. Zabranjuje plastične slamke za piće. Ali to ne zabranjuje papir. Slična pravila su od tada postavljena u Kanadi, Velikoj Britaniji, Australiji, Tajvanu i dijelovima jugoistočne Azije (EUR-Lex, 2021.).

Kao rezultat toga, sve više i više tvornica sada koristi papirnate slamke. Fabrike su na novim lokacijama kao što su stari regioni za pakovanje i kompanije široke potrošnje. Prethodno su kompanije kupovale plastične slamke od drugih fabrika. Stoga, razumijevanje kako aMašina za pravljenje sisaljki za pićeradovi mogu biti veoma korisni za preduzeća, a ne samo za zabavu.

Faza 1: Rezanje papira i priprema trake

Većina mašina prvo seče matičnu rolnu na uske trake fiksne širine. Širina papirne trake i kut spiralnog namotaja određuju debljinu i broj slojeva gotove cijevi.

Tri{0}}slojne slamke su najčešći tip standardne slamke za piće. Koriste tri trake papira različite širine odjednom. Ovo uključuje usku oblogu, širi međusloj čvrstoće, kao i vanjski i tiskani dizajn vanjskog pakovanja. Svaka traka dolazi iz sopstvene bobine za odmotavanje i stiže do sekcije za formiranje putem-kontrolisane zategnutosti.

Veza između širine trake, kuta namotaja i oblika cijevi slijedi osnovnu geometriju spirale. Za fiksni prečnik trna, obično od 4 mm do 8 mm, strmiji ugao namotaja stvara više preklapanja pri svakom okretu i deblje zidove duž iste širine trake. Plići ugao tanji zidove cevi, ali je potrebno više papira za istu dužinu.

Faza 2: Nanošenje ljepila

Prije nego što svaka papirna traka uđe u trn za formiranje, prolazi kroz stanicu za premazivanje, gdje se na jednu stranu nanosi ljepilo{0}}na bazi vode. Ovo je najosetljivija hemijska faza procesa, jer ljepilo mora zadovoljiti obje potrebe. Mora biti bezbedan za kontakt sa hranom i mora da obezbedi dovoljnu čvrstoću vezivanja da spreči odvajanje spiralnog sloja kada se slamke koriste u toplim ili hladnim napitcima.

Tradicionalne papirne cijevi obično koriste ljepilo na bazi polivinil acetata (PVAc) ili škroba{0}}. Za papirne slamke za piće, ljepilo također može utjecati na njihovu čvrstoću na mokrom. Čvrstoća na mokroj površini odnosi se na sposobnost slamki da se odupru omekšavanju i gubitku oblika u dužem kontaktu s tekućinom. Neki proizvođači koriste poliamid-epiklorohidrinske smole ili fluoropolimerne premaze za poboljšanje čvrstoće na mokroj površini, ali to je izazvalo naučnu zabrinutost.

U studiji objavljenoj uHemosferau 2021, Groffen et al. testirali 43 proizvoda od slame, uključujući 29 vrsta papirne slame, i pronašli perfluoralkilne supstance (PFAS) u većini uzoraka papirne slame. PFAS su hemikalije koje je napravio čovjek-koje se mogu zadržati u životnoj sredini duži vremenski period i mogu uticati na zdravlje ljudi. Prema istraživačima, PFAS dolazi od fluoriranih aditiva za mokro{7}} čvrstoće ili fluoriranih površinskih tretmana koji se koriste u proizvodnji papira. Studije su pokazale da papirnate slamke nisu automatski sigurnije iz perspektive kemijske sigurnosti od plastike osim ako svi materijali i ljepila nisu pažljivo ispitani i odobreni. Mnogi pouzdani proizvođači sada koriste PFAS{10}}ljepila bez PFAS i zahtijevaju od dobavljača da potvrde da se u sirovinama ne koriste fluorirane hemikalije.

Aplikator ljepila općenito ima precizan sistem valjka ili proreznih kalupa. Mašina kontroliše debljinu i viskozitet lepka, omogućavajući mu da ravnomerno rasporedi tanak sloj po celoj širini trake bez curenja previše lepka sa ivica spiralnog preklapanja tokom formiranja.

Faza 3: Spiralno namotavanje na trnovi za formiranje

Glavni dio mašine za pravljenje slamki za piće je spiralna stanica za namotavanje. U ovom dijelu, ljepljivo-prevučene papirne trake su spiralno namotane oko fiksnog trna od nehrđajućeg čelika. Vanjski prečnik trna određuje unutrašnji prečnik slamke. Tolerancija preciznosti trna je ±0,05 mm, tako da veličina rupe za slamku ostaje ista.

Sistem namotaja koristi nekoliko valjaka za formiranje postavljenih pod fiksnim uglom namotavanja oko trna. Kada se papirna traka premazana ljepilom-pomakne naprijed, valjak je pritiska korak po korak prema trnu i gornjem sloju. Ovaj proces formira spirale i spaja slojeve papira. Pritisak valjka također gura ljepilo u vlakna papira, čineći da se slojevi čvrsto drže zajedno.

Trn se ne rotira. Papirna cijev se pomiče naprijed duž trna dok novi papir nastavlja da se omota oko stražnje strane. Ovo kontinuirano kretanje održava mašinu u radu. Gotova cijev napušta kraj trna i ulazi u rezni dio.

Brzina namotaja se mjeri u kontinuiranim metrima cijevi u minuti. Industrijske mašine obično rade brzinom od 60-150 m/min. Konačan prinos slamki zavisi od dužine reza. Na primjer, ako mašina radi brzinom od 100 m/min i seče slamke na dužini od 210 mm, mašina može proizvesti oko 476 slamki u minuti prije izračunavanja ograničenja rezanja i odbačenih proizvoda.

Faza 4: Sušenje i očvršćavanje ljepila

Spiralne papirne cijevi napuštaju trn nakon formiranja i prolaze kroz tunel za sušenje. Tuneli mogu koristiti infracrveno (IR) grijanje ili sistem konvekcije toplog{1}}tog zraka. Njihov zadatak je da ubrzaju stvrdnjavanje ljepila i uklone višak vlage sa ljepila na bazi vode-prije nego cijev uđe u rezni dio.

Ako se ljepilo ne očvrsne u potpunosti prije rezanja, javljaju se dva uobičajena problema. Jedan od problema je raslojavanje na rubu rezanja, gdje sila rezanja razdvaja mokre slojeve papira. Drugi problem je odvajanje slojeva slamki kada se dugo zadržavaju u napitku.

Za{0}}mašine velike brzine, dužina i podešavanje temperature tunela za sušenje su veoma važni. Ako je temperatura preniska ili je vrijeme zagrijavanja prekratko, ljepilo se neće pravilno stvrdnuti. Ako je temperatura zagrijavanja previsoka ili je vrijeme zagrijavanja predugo, vlakna papira će se oštetiti i gotova slama će izgubiti svoju čvrstoću.

Faza 5: Servo{1}}Rezanje sa gusjenicama

Kontinuirana papirna cijev iz tunela za sušenje mora se s velikom preciznošću izrezati u pojedinačne slamke. Moderne mašine koriste servo-okret za praćenje letećih sekača u sekciji. Sistem za sečenje se kreće sa cevi istom brzinom u trenutku rezanja. Nakon rezanja, oštrica se pomiče u početnu poziciju sljedećeg ciklusa. Ova metoda omogućava mašini da seče čisto i pravolinijski bez zaustavljanja kretanja cevi.

Dužinu rezanja kontroliše PLC (programabilni logički kontroler), koji upravlja svim pokretima mašine. Pod kontrolom PLC-a, operater može promijeniti dužinu slamke podešavanjem softverskih postavki. Nema potrebe za zamjenom mehaničkih dijelova ili brega. Tokom proizvodnje, dobro-održavan servo sistem rezanja obično održava tačnost rezanja unutar ±0,5 mm.

Nakon rezanja, transportni sistem prikuplja gotove slamke i šalje ih u sekcije za brojanje, vezivanje i pakovanje. Senzori u ovoj fazi mogu provjeriti jesu li dužina i promjer slamke netačni ili ima vidljivih površinskih nedostataka. Neispravne slamke se uklanjaju prije konačnog pakiranja.

Faza 6: Provjera kvaliteta i usklađenost sa sigurnošću hrane

Mašina za pravljenje slamki za piće radi u fabrici ambalaže za hranu. Ne radi sam. Mora raditi u skladu sa sistemom upravljanja sigurnošću hrane. ISO 22000:2018 pruža osnovna pravila i preduslove za analizu opasnosti za kompanije koje proizvode materijale u kontaktu s hranom kao što su papirne slamke (ISO, 2018).

U praksi to znači:

Svi dijelovi koji dodiruju papirne trake su napravljeni od nehrđajućeg čelika ili plastike{0}}sigurne za hranu.

Maziva za mehaničke dijelove u blizini putanje papira su{0}}vrsta hrane i zadovoljavaju standarde NSF/ANSI 61 H1 ili slične standarde.

Metode čišćenja u potpunosti uklanjaju prljavštinu i ostatke bez korozije dijelova od nehrđajućeg čelika, što utječe na buduću proizvodnju.

Zapisi o sljedivosti povezuju gotove šarže slame sa relevantnim brojevima serija rolni papira i kodovima šarže ljepila.

Fizičko testiranje gotovih papirnatih slamki se obično vrši korištenjem metoda koje su razvili Gutiérrez et al. (BioResources Institute, NC State University, 2019.). Studija je testirala performanse papirnih slamki u uslovima izlaganja piću. Testovi su uključivali otpornost na kompresiju, vlačnu čvrstoću na kraju rezanja i dugo namakanje u tekućini.

Studije su pokazale da papirnate slamke mogu zadržati svoju normalnu čvrstoću u hladnoj vodi oko 60 minuta. U toplim i gaziranim pićima slamke brže slabe. Ovi rezultati direktno utiču na podešavanje mašine. Kompanije koje proizvode slamke za kafiće ili tople napitke obično se odlučuju za deblji papir i više namotanih slojeva. Kompanije koje proizvode slamke za hladna pića obično koriste nižu gramažu papira i manje slojeva za omotavanje.

Kontekst životne sredine: stvarna pozicija papirnih slamki

Ekološke prednosti papirnih slamki i mašina koje ih prave nisu jednostavne. Studija životnog ciklusa procesa (LCA) (MDPI, 2021) upoređivala je papirnate slamke, PLA plastične slamke i uobičajene plastične slamke. Papirne slamke se lakše raspadaju u okeanu, ali njihova proizvodnja troši više energije, pokazalo je istraživanje. To je zato što je papir potrebno pulpirati i sušiti uz pomoć hidroenergije. Studija iz 2023. u časopisuČistija proizvodnjanašao isto. Šteta papirnatih slamki za okoliš će se ili smanjiti ili povećati, tako da se ne može generalizirati "što bolje".

Studije su također pokazale da se papirnate slamke razgrađuju u industrijskom kompostu. To obično traje između 60 i 90 dana prema kriterijima kao što su EN 13432 ili ASTM D6400. Ne ostaju u moru kao plastične slamke.

Sažetak: Osam koraka, jedan kontinuirani proces

Kompletan radni proces mašine za pravljenje slamki za piće podeljen je u osam integrisanih faza:

Svakim stepenom upravlja PLC. Povezuje brzinu uvlačenja papira, količinu ljepila, brzinu namotavanja, temperaturu sušenja, vrijeme rezanja kao sistem za povezivanje i kontrolu.

Važno je razumjeti sistem. Pomaže operaterima da rade normalnom brzinom i da ostvare dobar učinak. Također pomaže operaterima da rano otkriju probleme, kao što su temperaturno-promjene u napetosti papira, debljini ljepila, trošenju oštrica i tako dalje, prije nego što utiču na kvalitet proizvoda.

Reference

1. Evropska komisija. (2021). *Direktiva (EU) 2019/904 o smanjenju uticaja određene plastike na životnu sredinu*. EUR-Lex.
2. Američki elektronski kodeks federalnih propisa. (2024). *21 CFR § 176.170 - Komponente papira i kartona u kontaktu sa vodenom i masnom hranom*. eCFR.
3. Europska agencija za sigurnost hrane (EFSA). (2024). *Materijal za kontakt sa hranom: Okvirna uredba (EZ) br.. 1935/2004*. Parma: EFSA.
4. Groffen, T. et al. (2021). Posljednja slamka: svojstva perfluoroalkil i polifluoralkil supstanci u slamkama za piće napravljene od komercijalnih biljaka.Hemosfera.
5. Gutiérrez, TJ et al. (2019). Evaluacija papirnih i plastičnih slamki: karakteristike i izazovi testiranja.BioResources, 14(4), 
6. Međunarodna organizacija za standardizaciju. (2018). *ISO 22000:2018 - Sistemi upravljanja sigurnošću hrane: Zahtjevi za bilo koju organizaciju u lancu ishrane*. Ženeva: Međunarodna organizacija za standardizaciju.
7. Vo, TTQ et al. (2021). Komparativna studija procjene životnog ciklusa bioplastike i papirnatih slamki.Procesi, 9(6), 1007. MDPI.
8. ScienceDirect. (2023). Višedimenzionalna procjena utjecaja plastične zamjene za slamu na okoliš.Časopis čistije proizvodnje, putem ScienceDirecta.
9. Hidraulička stabilnost, mehanička elastičnost i biorazgradnja papirnih slamki. (2024).Ugljikohidratni polimeri, ScienceDirect.
10. NSF International / ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Komponente sistema vode za piće -- Učinci na zdravlje*. Ann Arbor, MI: NSF. (Referentno za okvir klasifikacije H1 maziva za hranu)
11. ASTM International. (2019).ASTM D6400: Standardna specifikacija za označavanje plastike dizajnirane za aerobno kompostiranje u općinskim ili industrijskim objektima. West Conshohocken, PA: ASTM.