Prelazak s plastike na druge materijale u čašama i slamčicama za piće za jednokratnu upotrebu jedna je od najvećih promjena u lancima opskrbe u posljednjih deset godina. Počelo je s nekoliko gradskih zabrana u primorskim mjestima. Zatim je to preraslo u skup pravila koja su funkcionirala zajedno. Ova pravila su promijenila način na koji restorani, kafići i proizvođači pića dobijaju svoje slamke. U središtu ove promjene je mašina koja je donedavno bila mali i poseban proizvod na većem tržištu mašina za pakovanje. Ta mašina jeMašina za ispijanje slamki za jednokratnu upotrebu.
Ovaj članak vam govori za što se ove mašine koriste, kako rade i zašto je njihova uloga tako brzo rasla.
Šta je mašina
Mašina za izradu slamki od papira za jednokratnu upotrebu je automatska proizvodna linija. Pretvara ravne papirne rolne u gotove papirnate slamke za piće koje su isečene na pravu dužinu. Naziv "mašina za piće" ovdje ne znači mašinu iz koje pijete. Umjesto toga, to znači mašina koja pravi stvari koje koristite za piće. To je proizvodni alat, a ne uređaj za doziranje.
Mašina obavlja nekoliko uzastopnih operacija: odmotavanje i poravnavanje slojeva papira, nanošenje lepka, namotavanje papira oko trna za formiranje, sušenje ili sušenje lepka, rezanje cevi na dužinu i izbacivanje gotovih slamki. Neke konfiguracije kao opcione module dodaju inline štampanje, pojedinačno omatanje ili rezanje pod kosom. Osnovna jedinica, međutim, upravlja formiranjem i rezanjem cijevi jezgra.
Zašto su papirnate slamke bile potrebne nove mašine
Vrijedi zastati na tome zašto je namjenska mašina postala neophodna. Plastični ekstruderi već desetljećima proizvode polipropilenske i polistirenske slamke velikom brzinom. Te mašine tope polimerne pelete i ekstrudiraju ih kroz matricu, a zatim ohlade i režu kontinuiranu niti. Proces je brz, jeftin i ne dozvoljava varijacije materijala.
Papir se ne ponaša kao rastopljena plastika. Ne možete ga ekstrudirati kroz kalup. Morate ga namotati, sloj po sloj, oko forme. To zahtijeva fundamentalno različite mehaničke-sisteme za kontrolu napetosti, stanice za nanošenje ljepila, tunele za sušenje i mehanizme za sečenje koji mogu podnijeti vlaknasti materijal bez drobljenja ili habanja rubova. Mašina za ispijanje slamki za jednokratnu upotrebu je-namijenjena upravo za ovaj skup operacija.
Kako funkcionira proces proizvodnje
Razumevanje za šta se mašina koristi zahteva prolazak kroz svaku fazu njenog rada.
Odmotavanje i montaža slojeva
Većina papirnih slamki napravljena je od više slojeva. Tipična konfiguracija koristi tri sloja: unutrašnji sloj koji je u kontaktu s tekućinom, srednji sloj koji daje volumen i krutost i vanjski sloj koji nosi bilo kakav površinski otisak ili premaz. Svaki sloj može doći iz zasebnog koluta postavljenog na vlastitu postolju za odmotavanje.
Mašina istovremeno povlači sve slojeve kroz sistem registracije koji ih održava u ravni. Neusklađenost između slojeva stvara iskrivljeni zid slame, koji slabi integritet strukture i uzrokuje neujednačeno ponašanje pri vlaženju kada se slamka stavi u tekućinu.
Nanošenje ljepila
Kada se slojevi poravnaju, prolaze ispod aplikatora ljepila. Izbor ljepila je ključan. Formulacije-na bazi vode-modificirani škrobovi, mješavine polivinil alkohola i određeni ljepkovi-na bazi proteina-su uobičajeni jer su kompatibilni sa šemama certificiranja kompostabilnosti kao što su EN 13432 (evropski standard) i ASTM D6400 (standard Sjedinjenih Država). Toplo{9}}ljepila nude brže vrijeme očvršćavanja, ali mogu utjecati na kompostiranje u zavisnosti od formulacije.
Istraživanje objavljeno o utjecaju ljepila na otpornost na slamku papira ističe ključnu zamjenu-: jače vezivanje poboljšava otpornost na raslojavanje, ali može učiniti da se konačna slamka osjeća čvršćom i manje udobnom u ustima. Dubina prodiranja ljepila je također važna. Ako se ljepilo navlaži previše duboko, ukrućuje unutrašnju površinu i stvara neprijatan osjećaj u ustima. Ako ne prodire dovoljno, slojevi se odvajaju kada slama upije tečnost.
Spiral Winding
Zalijepljeni papir ulazi u dio za namotavanje, koji je mehaničko srce mašine za ispijanje slamki za jednokratnu upotrebu. Ovdje rotirajući trn hvata prednju ivicu papira. Trn je obično napravljen od poliranog nerđajućeg čelika ili hrom{2}}čelika. Počinje uvlačiti papir u spiralni omotač. Trn se okreće, a papir se kreće zadatom brzinom. Odnos brzine okretanja i brzine kretanja određuje ugao namotavanja. A ugao namotavanja tada kontrolira debljinu stijenke slame i njenu gustoću.
Namotane kompozitne cijevi su opširno proučavane u tehničkoj literaturi. Istraživanje efekata orijentacije vlakana u namotanim cijevima pod aksijalnom kompresijom pokazuje da kut namotaja direktno utječe na tlačnu čvrstoću i ponašanje pri izvijanju. Dok te studije ispituju napredne kompozite, geometrijski principi se podjednako primjenjuju i na namotane papirne cijevi: previše plitak ugao daje strukturu sa tankim-stinama sklonu urušavanju; suviše strm ugao troši materijal i smanjuje fleksibilnost.
Sušenje ili sušenje
Nakon namotavanja, ljepilu je potrebno vrijeme da se stegne. U kontinuiranim proizvodnim linijama to se događa unutar zagrijanog tunela. Cirkulacija vrućeg zraka je najčešća metoda; neke mašine koriste infracrvene grejne elemente postavljene blizu površine trna. Cilj je dosljedno izlaganje temperaturi po cijeloj dužini slame bez pregrijavanja papirnih vlakana.
Pregrijavanje uklanja zaostalu vlagu sa samog papira, čineći slamku krhkom. Pod-zagrijavanjem ljepilo ostaje ljepljivo, što uzrokuje da se susjedne slamke lijepe zajedno tokom izbacivanja. Oba ishoda stvaraju otpad, tako da je kontrola temperature unutar zone očvršćavanja parametar koji se pomno prati.
Rezanje
Osušena, namotana cijev izlazi iz trna i dolazi do stanice za sečenje. Rotacijski noževi ili oštrice giljotine na servo{1}}režu kontinuiranu cijev u pojedinačne slamke ujednačene dužine. Dizajn sečiva i frekvencija oštrenja su od velike važnosti jer tupa oštrica cepa papir umesto da ga čisto šiša, ostavljajući neravnu ivicu koja se hvata za usne i oseća se neprijatno.
Za primjene koje zahtijevaju šiljaste vrhove-kao što su slamke namijenjene za kutije za sokove ili napitke u vrećicama-modul za rezanje ukošenog oblika može zamijeniti ili dopuniti stanicu ravnog-rezanja. Ovo dodaje složenost, ali otvara dodatne formate proizvoda.
Izbacivanje i prikupljanje
Izrezane slamke klize sa trna. Odstranjuju se gravitacijom, ili komprimiranim zrakom, ili mehaničkim potiskivačima. Zatim padaju na pokretnu traku. Ili padaju u kantu za sakupljanje. Ili idu direktno na dio pakovanja kasnije u redu. Brze linije u ovom trenutku mogu imati optičke kamere za pregled. Kamere traže nedostatke kao što su ljepilo koje se nije dobro zalijepilo, posjekotine koje nisu pravilno poređane ili prljavština na površini.
Ključni pokazatelji performansi
Kada se procjenjuje za šta je sposobna mašina za jednokratnu papirnu slamku, nekoliko je metrika bitnih:
Brzina proizvodnje. Početne{1}}mašine proizvode otprilike 60-100 metara namotane cijevi u minuti, što znači nekoliko stotina slamki u minuti u zavisnosti od promjera i dužine reza. Modeli velikih{5}}brzina prelaze 150 metara u minuti. Brzina je, međutim, značajna samo ako kvalitet ostane dosljedan-stope otpada iznad nekoliko posto brzo erodiraju ekonomsku prednost.
Raspon prečnika slame. Većina mašina ima prečnike između približno 6 mm i 12 mm. Šire slamke (za smutije ili čaj sa mjehurićima) zahtijevaju teže-igle i komponente većeg-promjera. Uske slamke (za koktel pića) zahtijevaju čvršću toleranciju napetosti namotaja kako bi se izbjegli defekti ovalnosti.
Podešavanje dužine. Dužina rezanja treba biti podesiva bez opsežnog mehaničkog ponovnog alata. Servo{2}} stanice za sečenje omogućavaju operaterima da mijenjaju dužinu reza putem interfejsa kontrolne table. Starijim mašinama može biti potrebno ručno podešavanje razvodnih brega ili omjera prijenosa.
Vrijeme promjene
Za prebacivanje između različitih vrsta slamki potrebno je vrijeme. Na primjer, prelazite sa 6 mm široke i 200 mm dugačke ravno rezane slamke na slamku sa kosim rezom širine 8 mm i dužine 250 mm. To znači da morate promijeniti trn. Također morate podesiti napetost namotaja. Pomerate ugao rezača na novo mesto. A vi ažurirate kontrolni program. Mašine koje su napravljene za fleksibilnu proizvodnju smanjuju ovo izgubljeno vrijeme. Koriste brzopromjenjive držače trna. Oni također pohranjuju recept u HMI kontroler.
Sigurnost hrane i regulatorna razmatranja
Budući da izlaz ove mašine dolazi u kontakt s ljudskim ustima, o usklađenosti sa sigurnošću hrane nije-pregovarati. Sve površine koje dodiruju papir tokom proizvodnje-trn, vodeće valjke, zatezne šipke i kontaktne tačke u dijelovima za sečenje i izbacivanje-moraju biti napravljene od materijala za hranu-obično od nehrđajućeg čelika 304 ili 316L prema FDA naslovu 21 CFRval smjernicama/evropskoj uredbi{08{4} materijali namenjeni za kontakt sa hranom.
Izbor ljepila je jednako reguliran. U Sjedinjenim Državama, ljepila koja se koriste u aplikacijama za kontakt s hranom-moraju biti u skladu sa FDA 21 CFR 175.105 (ljepila) ili relevantnim odjeljcima programa obavještavanja o supstancama u kontaktu s hranom. U Evropi, ljepila potpadaju pod Uredbu EU br.. 10/2011 o plastičnim materijalima i predmetima namijenjenim da dođu u kontakt s hranom, čak i kada samo ljepilo nije plastika. Primjenjuju se ograničenja migracije za određene supstance, a proizvođači obično zahtijevaju od dobavljača da dostave deklaraciju-o-dokumentaciji o usklađenosti za svaku seriju ljepila.
Kontekst životne sredine i implikacije životnog ciklusa
Papirne slamke postoje prvenstveno zbog ekološke brige o plastičnom otpadu. Ali neto korist za životnu sredinu zavisi više od toga od čega je slama napravljena. Procjena životnog ciklusa (LCA) je metoda koja slijedi pravila ISO 14040 i ISO 14044. Ova metoda sagledava uticaje nabavke sirovina, izrade proizvoda, otpreme, upotrebe i zatim šta se s njim dešava na kraju njegovog životnog veka.
Studije su upoređivale LCA profile papirnatih slamki s PLA bioplastikom i običnim polipropilenskim slamčicama. Ove studije su dale različite rezultate. Papirne slamke obično imaju niže emisije fosilnog ugljika kada dobijete sirovine. To je zato što papir dolazi od obnovljive celuloze. Ali papirnate slamke troše više energije tokom proizvodnje zbog koraka namotavanja, sušenja i rezanja. Papirna slamka se može nazvati "kompostabilnom" samo ako zaista ide na industrijsko mjesto za kompostiranje koje slijedi pravila EN 13432 ili ASTM D6400. Ako papirna slamka završi na deponiji, uslovi tamo nemaju vazduha. Tako se slama vrlo sporo lomi. Tada se njegova ekološka korist u odnosu na laganu plastičnu slamku znatno smanjuje.
Iz perspektive mašina, to znači da se mašina za ispijanje slamki za jednokratnu upotrebu najbolje razumije kao tehnologija koja omogućava-koja proizvodi format koji može donijeti ekološke prednosti ako okolni sistem (infrastruktura za kompostiranje, ponašanje potrošača, logistika u lancu snabdijevanja) podržava te prednosti.
Primjena u različitim industrijama
Dok je usluga hrane najvidljivija aplikacija, papirnate slamke za jednokratnu upotrebu služe dodatnim tržištima:
Upakovana pića: kutije za sokove, kutije za mlijeko i pića u vrećicama često uključuju prethodno{0}}priloženu ili uključenu papirnu slamčicu. Ove slamke često zahtijevaju rezanje pod kosom ili fleksibilne zglobne dijelove.
Medicinske i laboratorijske postavke: slamčice za jednokratnu-upotrebu za uzorkovanje za dijagnostičke komplete, posebno kada je kompostiranje ili smanjeni sadržaj plastike propisan institucionalnim politikama nabavke.
Ugostiteljstvo i događaji: Veliki-prizori (stadioni, festivali, aerodromi) koji se suočavaju sa regulatornim pritiskom ili korporativnim obavezama održivosti sve više određuju papirnate slamke za koncesijske štandove.
Maloprodajno pakovanje: slamke koje se prodaju u više-pakovanjima za kućnu upotrebu, često sa ukrasnim printom na vanjskom sloju.
Svaka aplikacija može nametnuti neznatno različite zahtjeve za mašinu-različitim rasponima prečnika, dužinama rezanja, geometrijom vrha ili zapreminom protoka. Većina modernih mašina nudi dovoljnu mogućnost konfigurisanja da opslužuje više od jednog od ovih segmenata bez većih hardverskih promena.
Reference
- TAPPI Pritisnite. TAPPI T559: Vodoupijanje papira veličine (Cobb). TAPPI Standards, Atlanta, GA.
- Evropski komitet za standardizaciju. EN 13432: Zahtjevi za ambalažu koja se može obnoviti kompostiranjem i biorazgradnjom. CEN, Brisel, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: Standardna specifikacija za označavanje plastike dizajnirane za aerobno kompostiranje u općinskim ili industrijskim objektima. ASTM, West Conshohocken, Pensilvanija.
- ISO tehnički komitet 207. ISO 14040: Upravljanje okolišem - Procjena životnog ciklusa - Principi i okvir. ISO, Ženeva, 2006.
- ISO tehnički komitet 207. ISO 14044: Upravljanje okolišem - Procjena životnog ciklusa - Zahtjevi i smjernice. ISO, Ženeva, 2006.
- Mangalam, AS, et al. "Efekti orijentacije vlakana u namotanim kompozitnim cijevima pod aksijalnom kompresijom." Kompoziti Dio A: Primijenjena nauka i proizvodnja, Vol. 40, Broj 7, 2009, str. 1142–1152.
- Chidambarapandian, S., et al. "Utjecaj polivinil alkohola na ljepila za papirnu slamu i učinak na otpornost slame." Journal of Polymers and the Environment, tom. 31, 2023. (ResearchGate full-pristup tekstu.)
- Američka uprava za hranu i lijekove. 21 CFR dio 175: Indirektni aditivi za hranu: ljepila i komponente premaza. FDA, Washington, DC.
- Evropska komisija. Uredba (EZ) br.. 1935/2004 o materijalima i predmetima koji su namijenjeni da dođu u kontakt s hranom. SL L 338, 2004.