Прелазак са пластике на друге материјале у чашама за пиће и сламчицама за једнократну употребу била је једна од највећих промена у ланцима снабдевања у последњих десет година. Почело је са неколико градских забрана у приморским местима. Затим је то прерасло у скуп правила која су функционисала заједно. Ова правила су променила начин на који ресторани, кафићи и произвођачи пића добијају своје сламке. У средишту ове промене је машина која је донедавно била мали и посебан производ на већем тржишту машина за паковање. Та машина јеМашина за испијање сламки од папира за једнократну употребу.
Овај чланак вам говори за шта се ове машине користе, како раде и зашто је њихова улога тако брзо порасла.
Шта је машина
Машина за израду сламки од папира за једнократну употребу је аутоматска производна линија. Претвара равне папирне ролне у готове папирне сламке за пиће које су исечене на праву дужину. Назив "машина за пиће" овде не значи машину из које пијете. Уместо тога, то значи машина која прави предмете које користите за пиће. То је производни алат, а не уређај за дозирање.
Машина обавља неколико узастопних операција: одмотавање и поравнавање слојева папира, наношење лепка, намотавање папира око трна за формирање, сушење или сушење лепка, сечење цеви на дужину и избацивање готових сламки. Неке конфигурације додају штампање у линији, појединачно умотавање или сечење косом као опционе модуле. Основна јединица, међутим, управља формирањем и сечењем цеви језгра.
Зашто су папирне сламке потребне нове машине
Вреди застати на томе зашто је наменска машина постала неопходна. Пластични екструдери деценијама производе полипропиленске и полистиренске сламке великом брзином. Те машине топе полимерне пелете и екструдирају их кроз матрицу, а затим охладе и пресеку континуирани прамен. Процес је брз, јефтин и не дозвољава варијације материјала.
Папир се не понаша као растопљена пластика. Не можете га екструдирати кроз калуп. Морате га намотати, слој по слој, око форме. То захтева фундаментално различите механике-системе за контролу напетости, станице за наношење лепка, тунеле за сушење и механизме за сечење који могу да рукују влакнастим материјалом без дробљења или хабања ивице. Машина за испијање сламки од папира за једнократну употребу је наменски{5}}направљена за управо овај скуп операција.
Како функционише производни процес
Разумевање за шта се машина користи захтева пролазак кроз сваку фазу њеног рада.
Одмотавање и склапање слојева
Већина папирних сламки је направљена од више слојева. Типична конфигурација користи три слоја: унутрашњи слој који је у контакту са течношћу, средњи слој који обезбеђује запремину и крутост и спољашњи слој који носи било какву површинску штампу или премаз. Сваки слој може доћи из засебног котура монтираног на сопственом постољу за одмотавање.
Машина истовремено повлачи све слојеве кроз систем регистрације који их одржава поравнатим. Неусклађеност између слојева ствара искривљени зид сламе, који слаби структурни интегритет и узрокује неуједначено понашање при влажењу када се сламка стави у течност.
Примена лепка
Када се слојеви поравнају, пролазе испод апликатора лепка. Избор лепка је критичан. Формулације-на бази воде-модификовани скробови, мешавине поливинил алкохола и одређени лепкови-на бази протеина-су уобичајени јер су компатибилни са шемама сертификације компостабилности као што су ЕН 13432 (европски стандард) и АСТМ Д6400 (стандард Сједињених Држава). Топли{9}}лепкови нуде брже време очвршћавања, али могу утицати на компостирање у зависности од формулације.
Истраживање објављено о утицају лепкова на отпорност папирне сламке истиче кључну-заступницу: јаче везивање побољшава отпорност на раслојавање, али може учинити да се коначна сламка осећа чвршћом и мање пријатном у устима. Дубина продирања лепка такође је важна. Ако се лепак навлажи превише дубоко, укрућује унутрашњу површину и ствара непријатан осећај у устима. Ако не продре довољно, слојеви се одвајају када слама упије течност.
Спирал Виндинг
Лепљени папир улази у део за намотавање, који је механичко срце машине за пиће са сламком за једнократну употребу. Овде, ротирајући трн хвата предњу ивицу папира. Трн је обично направљен од полираног нерђајућег челика или хромованог- челика. Почиње да увлачи папир у спирални омотач. Трн се окреће, а папир се креће задатом брзином. Однос брзине окретања и брзине кретања одређује угао намотавања. А угао намотавања тада контролише дебљину зида сламе и његову густоћу.
Намотане композитне цеви су опширно проучаване у техничкој литератури. Истраживање ефеката оријентације влакана у намотаним цевима под аксијалном компресијом показује да угао намотаја директно утиче на чврстоћу на притисак и понашање при извијању. Док те студије испитују напредне композите, геометријски принципи се подједнако примењују на цеви од намотаног папира: превише плитак угао даје структуру са танким-зидовима склону колапсу; сувише стрм угао троши материјал и смањује флексибилност.
Сушење или очвршћавање
Након намотавања, лепку је потребно време да се стегне. У континуираним производним линијама, ово се дешава унутар загрејаног тунела. Циркулација топлог ваздуха је најчешћи метод; неке машине користе инфрацрвене грејне елементе постављене близу површине трна. Циљ је константно излагање температури по целој дужини сламе без прегревања папирних влакана.
Прегревање уклања заосталу влагу са самог папира, чинећи сламу крхком. Под-загревањем лепак остаје лепљив, што доводи до тога да се суседне сламке лепе заједно током избацивања. Оба исхода стварају отпад, тако да је контрола температуре унутар зоне очвршћавања параметар који се пажљиво прати.
Сечење
Осушена, намотана цев излази из трна и стиже до станице за сечење. Ротациони ножеви или серво{1}}оштрице гиљотине режу непрекидну цев у појединачне сламке уједначене дужине. Дизајн сечива и фреквенција оштрења су значајно важни јер тупо сечиво цепа папир уместо да га чисто сече, остављајући неравну ивицу која се хвата за усне и осећа се непријатно.
За апликације које захтевају шиљасте врхове-као што су сламке намењене за кутије за сокове или напитке у кесицама-модул за резање укошеног облика може да замени или допуни станицу за равно-сечење. Ово додаје сложеност, али отвара додатне формате производа.
Избацивање и прикупљање
Исечене сламке клизе са трна. Одвајају се гравитацијом, или компримованим ваздухом, или механичким потискивачима. Затим падају на покретну траку. Или падају у канту за сакупљање. Или иду право на део паковања касније у реду. Брзе линије могу имати оптичке камере за преглед у овом тренутку. Камере траже недостатке као што су лепак који се није добро залепио, посекотине које нису правилно поређане или прљавштина на површини.
Кључни показатељи учинка
Приликом процене за шта је способна машина за испијање сламки за једнократну употребу, важно је неколико показатеља:
Брзина производње. Почетне{1}}машине производе отприлике 60–100 метара намотане цеви у минути, што значи неколико стотина сламки у минути у зависности од пречника и дужине реза. Модели великих{5}}брзина прелазе 150 метара у минути. Брзина је, међутим, значајна само ако квалитет остане доследан-стопе отпада изнад неколико процената брзо нарушавају економску предност.
Распон пречника сламе. Већина машина има пречнике између приближно 6 мм и 12 мм. Шире сламке (за смутије или чај са мехурићима) захтевају теже-игле и компоненте већег-пречника. Уске сламке (за коктел пића) захтевају већу толеранцију на напетост намотаја да би се избегли дефекти овалности.
Подешавање дужине. Дужина реза треба да се може подесити без опсежног механичког преправљања. Серво{2}} станице за сечење омогућавају оператерима да промене дужину сечења преко интерфејса контролне табле. Старијим машинама може бити потребно ручно подешавање зупчаника или преносних односа.
Време промене
Пребацивање између различитих врста сламе захтева време. На пример, прелазите са равно резане сламе ширине 6 мм и дужине 200 мм на сламку са косим сечењем ширине 8 мм и дужине 250 мм. То значи да морате да промените трн. Такође морате подесити напетост намотаја. Померате угао резача на ново место. И ажурирате контролни програм. Машине које су направљене за флексибилну производњу скраћују ово изгубљено време. Користе брзопроменљиве држаче трна. Такође чувају рецепт у ХМИ контролеру.
Безбедност хране и регулаторна разматрања
Пошто излаз ове машине долази у контакт са људским устима, о усклађености са безбедношћу хране нема{0}}преговарања. Све површине које додирују папир током производње-трн, водећи ваљци, затезне шипке и контактне тачке у деловима за сечење и избацивање-морају да буду направљене од материјала за храну-, обично од нерђајућег челика разреда 304 или 316Л по ФДА наслову 21 ЦФРвал смерница/европских смерница о{08 {0} материјали намењени за контакт са храном.
Избор лепка је подједнако регулисан. У Сједињеним Државама, лепкови који се користе у апликацијама за контакт са храном{1}}морају да буду у складу са ФДА 21 ЦФР 175.105 (лепкови) или релевантним одељцима програма за обавештавање о супстанцама у контакту са храном. У Европи, лепкови потпадају под Уредбу ЕУ бр. 10/2011 о пластичним материјалима и предметима намењеним да дођу у контакт са храном, чак и када сам лепак није пластика. Примењују се ограничења миграције за одређене супстанце, а произвођачи обично захтевају од добављача да доставе декларацију-о-документацији о усклађености за сваку серију лепка.
Контекст животне средине и импликације животног циклуса
Папирне сламке постоје првенствено због еколошке бриге о пластичном отпаду. Али нето корист за животну средину зависи више од тога од чега је слама направљена. Процена животног циклуса (ЛЦА) је метода која прати правила ИСО 14040 и ИСО 14044. Овај метод посматра утицаје добијања сировина, прављења производа, отпреме, употребе, а затим шта се дешава са њим на крају његовог животног века.
Студије су упоредиле ЛЦА профиле папирних сламки са ПЛА биопластиком и обичних полипропиленских сламки. Ове студије су дале мешовите резултате. Папирне сламке обично имају ниже емисије фосилног угљеника када добијете сировине. То је зато што папир долази од обновљиве целулозе. Али папирне сламке троше више енергије током производње због корака намотавања, сушења и сечења. Папирна сламка се може назвати "компостабилном" само ако заиста иде на индустријско место за компостирање које прати правила ЕН 13432 или АСТМ Д6400. Ако папирна сламка заврши на депонији, тамо услови немају ваздуха. Дакле, слама се врло споро ломи. Тада се његова еколошка корист у односу на лагану пластичну сламку знатно смањује.
Са становишта машина, то значи да се машина за испијање сламки за једнократну употребу најбоље разуме као технологија која омогућава-која производи формат који може да пружи еколошке предности ако околни систем (инфраструктура за компостирање, понашање потрошача при одлагању, логистика ланца снабдевања) подржава те предности.
Примене у различитим индустријама
Док је услуга исхране највидљивија примена, папирне сламке за једнократну употребу служе додатним тржиштима:
Упакована пића: кутије за сокове, кутије за млеко и пића у кесама често садрже унапред{0}}приложену или приложену папирну сламчицу. Ове сламке често захтевају косо сечење или флексибилне артикулационе делове.
Медицинска и лабораторијска подешавања: сламчице за једнократну-употребу за узорковање за дијагностичке комплете, посебно када је компостирање или смањени садржај пластике наложен институционалним политикама набавки.
Гостопримство и догађаји: Велики-призори (стадиони, фестивали, аеродроми) који се суочавају са регулаторним притиском или корпоративним обавезама у погледу одрживости све чешће наводе папирне сламке за концесионе штандове.
Малопродајно паковање: сламке се продају у више-паковањима за кућну употребу, често са украсним штампом на спољном слоју.
Свака апликација може да наметне незнатно другачије захтеве за машину-различите опсеге пречника, дужине сечења, геометрије врха или запремине протока. Већина модерних машина нуди довољну могућност конфигурисања да опслужује више од једног од ових сегмената без већих промена хардвера.
Референце
- ТАППИ Притисните. ТАППИ Т559: Упијање воде код папира величине (Цобб). ТАППИ Стандардс, Атланта, Џорџија.
- Европски комитет за стандардизацију. ЕН 13432: Захтеви за амбалажу која се може обновити компостирањем и биоразградњом. ЦЕН, Брисел, 2000.
- АСТМ Интернатионал. АСТМ Д6400: Стандардна спецификација за означавање пластике дизајниране за аеробно компостирање у општинским или индустријским објектима. АСТМ, Вест Цонсхохоцкен, ПА.
- ИСО технички комитет 207. ИСО 14040: Управљање животном средином - Процена животног циклуса - Принципи и оквир. ИСО, Женева, 2006.
- ИСО технички комитет 207. ИСО 14044: Управљање животном средином - Процена животног циклуса - Захтеви и смернице. ИСО, Женева, 2006.
- Мангалам, АС, ет ал. "Ефекти оријентације влакана у намотаним композитним цевима под аксијалном компресијом." Композити, део А: примењена наука и производња, том. 40, издање 7, 2009, стр. 1142–1152.
- Цхидамбарапандиан, С., ет ал. „Утицај поливинил алкохола на лепкове папирне сламе и ефекат на отпорност на сламу“. Јоурнал оф Полимерс анд тхе Енвиронмент, том. 31, 2023. (РесеарцхГате приступ пуном-тексту.)
- Америчка управа за храну и лекове. 21 ЦФР део 175: Индиректни адитиви за храну: лепкови и компоненте премаза. ФДА, Вашингтон, ДЦ.
- Европска комисија. Уредба (ЕЗ) бр.. 1935/2004 о материјалима и предметима намењеним да дођу у контакт са храном. СЛ Л 338, 2004.