دستگاه نوشیدنی نی کاغذی یکبار مصرف برای چه مواردی استفاده می شود؟

حرکت از پلاستیک به مواد دیگر در فنجان ها و نی های یکبار مصرف نوشیدنی یکی از بزرگترین تغییرات در زنجیره تامین در ده سال گذشته بوده است. با چند ممنوعیت شهری در شهرهای ساحلی آغاز شد. سپس به مجموعه ای از قوانین تبدیل شد که با هم کار می کردند. این قوانین نحوه دریافت نی های خود را به رستوران ها، کافه ها و سازندگان نوشیدنی تغییر داد. در مرکز این تغییر، دستگاهی قرار دارد که تا همین اواخر، محصولی کوچک و خاص در بازار دستگاه های بسته بندی بزرگتر بود. آن ماشین استدستگاه نوشیدنی نی کاغذی یکبار مصرف.

این مقاله به شما می‌گوید که این ماشین‌ها برای چه مواردی استفاده می‌شوند، چگونه کار می‌کنند و چرا نقش آن‌ها به سرعت رشد کرده است.

ماشین چیست

دستگاه تولید نی کاغذ یکبار مصرف یک خط تولید اتوماتیک است. رول های کاغذ صاف را به نی های کاغذی تمام شده تبدیل می کند که به طول مناسب بریده می شوند. نام "ماشین نوشیدن" در اینجا به معنای دستگاهی نیست که از آن نوشیدنی می نوشید. در عوض، این به معنای ماشینی است که وسایلی را که برای نوشیدن استفاده می کنید، می سازد. این یک ابزار تولیدی است، نه یک دستگاه توزیع کننده.

این دستگاه چندین عملیات متوالی را انجام می دهد: باز کردن و تراز کردن لایه های کاغذ، چسباندن، پیچاندن کاغذ در اطراف سنبه شکل دهی، پخت یا خشک کردن چسب، برش لوله به طول، و بیرون ریختن نی های تمام شده. برخی از پیکربندی ها چاپ درون خطی، بسته بندی فردی یا برش اریب را به عنوان ماژول های اختیاری اضافه می کنند. با این حال، واحد پایه، تشکیل و برش لوله هسته را کنترل می کند.

چرا نی های کاغذی به ماشین آلات جدید نیاز دارند؟

شایان ذکر است که چرا ماشین آلات اختصاصی ضروری شد. اکسترودرهای پلاستیک چندین دهه است که نی پلی پروپیلن و پلی استایرن را با سرعت بالا تولید می کنند. این ماشین‌ها گلوله‌های پلیمری را ذوب می‌کنند و آن‌ها را از طریق یک قالب اکسترود می‌کنند، سپس رشته پیوسته را سرد کرده و برش می‌دهند. این فرآیند سریع، ارزان، و تغییرات مواد را می بخشد.

کاغذ مانند پلاستیک مذاب رفتار نمی کند. شما نمی توانید آن را از طریق یک قالب اکسترود کنید. باید آن را لایه به لایه دور یک فرم بپیچید. این امر نیازمند مکانیک‌های متفاوت{3}}سیستم‌های کنترل کشش، ایستگاه‌های اعمال چسب، تونل‌های خشک‌کن، و مکانیسم‌های برشی است که می‌توانند مواد فیبری را بدون خرد کردن یا ساییدگی لبه اداره کنند. یک دستگاه نوشیدنی کاغذی یکبار مصرف- دقیقاً برای این مجموعه از عملیات ساخته شده است.

فرآیند تولید چگونه کار می کند

درک اینکه این دستگاه برای چه چیزی استفاده می شود، مستلزم قدم زدن در هر مرحله از عملکرد آن است.

مونتاژ باز کردن و پیچیدن

بیشتر نی های کاغذی از چند لایه ساخته می شوند. یک پیکربندی معمولی از سه لایه استفاده می‌کند: یک لایه داخلی که با مایع تماس می‌گیرد، یک لایه میانی که حجم و سفتی را ایجاد می‌کند و یک لایه بیرونی که هر گونه چاپ یا پوشش سطحی را حمل می‌کند. هر لایه ممکن است از یک قرقره جداگانه نصب شده بر روی پایه باز کردن خود باشد.

این دستگاه همه لایه ها را به طور همزمان از طریق یک سیستم ثبت می کشد که آنها را در یک راستا نگه می دارد. ناهماهنگی بین لایه ها باعث ایجاد یک دیوار کاهی کج می شود که یکپارچگی ساختاری را تضعیف می کند و هنگامی که نی در مایع قرار می گیرد رفتار خیس شدن ناهمواری ایجاد می کند.

کاربرد چسب

هنگامی که لایه ها در یک راستا قرار گرفتند، از زیر اپلیکاتورهای چسب عبور می کنند. انتخاب چسب بسیار مهم است. -فرمولاسیون‌های مبتنی بر آب-نشاسته‌های اصلاح‌شده، مخلوط‌های پلی‌وینیل الکل، و چسب‌های مبتنی بر پروتئین{{4} خاص-متداول هستند، زیرا با طرح‌های گواهی کمپوست‌پذیری مانند EN 13432 (استاندارد اروپایی) و استاندارد ایالات ASTM D6400 (United) سازگار هستند. چسب‌های ذوب داغ زمان‌های پخت سریع‌تری را ارائه می‌کنند، اما بسته به فرمول ممکن است روی کمپوست‌سازی تأثیر بگذارند.

تحقیقات منتشر شده در مورد تأثیر چسب‌ها بر انعطاف‌پذیری نی کاغذ، یک تجارت کلیدی- را نشان می‌دهد: پیوند قوی‌تر، مقاومت در برابر لایه‌برداری را بهبود می‌بخشد، اما می‌تواند باعث شود که نی نهایی سفت‌تر و راحت‌تر در دهان احساس شود. عمق نفوذ چسب نیز مهم است. اگر چسب خیلی عمیق خیس شود، سطح داخلی را سفت می کند و احساس ناخوشایندی در دهان ایجاد می کند. اگر به اندازه کافی نفوذ نکند، وقتی نی مایع را جذب کرد، لایه ها از هم جدا می شوند.

سیم پیچ مارپیچ

کاغذ چسبانده شده وارد بخش سیم پیچی می شود که قلب مکانیکی دستگاه نوشیدنی نی کاغذی یکبار مصرف است. در اینجا یک سنبه چرخان لبه جلوی کاغذ را می گیرد. سنبه معمولاً از فولاد ضد زنگ صیقلی یا فولادی با روکش کروم- ساخته شده است. شروع به کشیدن کاغذ به داخل یک بسته بندی مارپیچ می کند. سنبه می چرخد ​​و کاغذ با سرعت مشخصی به داخل می رود. نسبت سرعت چرخش به سرعت تغذیه، زاویه سیم پیچ را تعیین می کند. سپس زاویه سیم پیچ ضخامت دیواره نی و چگالی آن را کنترل می کند.

لوله های کامپوزیت زخم به طور گسترده در ادبیات مهندسی مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحقیقات بر روی اثرات جهت گیری فیبر در لوله های زخمی تحت فشار محوری نشان می دهد که زاویه سیم پیچ به طور مستقیم بر مقاومت فشاری و رفتار کمانش تأثیر می گذارد. در حالی که این مطالعات کامپوزیت‌های پیشرفته را بررسی می‌کنند، اصول هندسی به طور یکسان در مورد لوله‌های کاغذی زخمی اعمال می‌شود: زاویه بسیار کم‌عمق، ساختاری نازک-دیواره‌ای ایجاد می‌کند که مستعد فرو ریختن است. زاویه بیش از حد شیب، مواد را هدر می دهد و انعطاف پذیری را کاهش می دهد.

خشک کردن یا پخت

پس از سیم پیچی، چسب نیاز به زمان دارد تا ببندد. در خطوط تولید مداوم، این اتفاق در داخل یک تونل گرم می افتد. گردش هوای گرم رایج ترین روش است. برخی از ماشین ها از عناصر گرمایش مادون قرمز نزدیک به سطح سنبه استفاده می کنند. هدف قرار گرفتن در معرض دمای ثابت در سراسر طول نی بدون گرم شدن بیش از حد الیاف کاغذ است.

گرمای بیش از حد، رطوبت باقیمانده را از خود کاغذ خارج می کند و نی را شکننده می کند. زیر-گرم شدن، چسب را چسبناک می‌کند و باعث می‌شود که نی‌های مجاور در حین تخلیه به هم بچسبند. هر دو نتیجه ضایعات تولید می کنند، بنابراین کنترل دما در منطقه پخت یک پارامتر نظارت دقیق است.

برش

لوله خشک شده و زخمی از سنبه خارج می شود و به ایستگاه برش می رسد. چاقوهای دوار یا تیغه‌های گیوتین{1}}سرویو، لوله پیوسته را به نی‌هایی با طول یکنواخت برش می‌دهند. طراحی تیغه و فرکانس تیز کردن به طور قابل توجهی اهمیت دارد زیرا یک تیغه کسل کننده به جای اینکه کاغذ را تمیز کند، آن را پاره می کند و لبه ناهمواری بر روی لب ها می ماند و احساس ناخوشایندی می کند.

برای برنامه هایی که نیاز به نکات نوک تیز دارند-مانند نی های در نظر گرفته شده برای جعبه های آبمیوه یا نوشیدنی های کیسه ای{1}}یک ماژول برش اریب می تواند جایگزین یا مکمل ایستگاه برش مستقیم- شود. این پیچیدگی می‌افزاید اما قالب‌های محصول اضافی را باز می‌کند.

تخلیه و جمع آوری

نی های بریده شده از سنبه می لغزند. آنها توسط گرانش یا هوای فشرده یا توسط فشار دهنده های مکانیکی جدا می شوند. سپس آنها را روی یک نوار نقاله می اندازند. یا به سطل جمع آوری می افتند. یا بعداً در خط مستقیم به قسمت بسته بندی می روند. خطوط سریع ممکن است در این نقطه دوربین های بازرسی نوری داشته باشند. دوربین ها به دنبال عیب هایی مانند چسبی که خوب نچسبیده است، بریدگی هایی که درست ردیف نشده اند یا کثیفی روی سطح هستند.

معیارهای کلیدی عملکرد

هنگام ارزیابی توانایی یک دستگاه نوشیدنی نی کاغذی یکبار مصرف، چندین معیار مهم است:

سرعت تولید. ماشین‌های سطح ورودی تقریباً 60 تا 100 متر لوله زخمی در دقیقه تولید می‌کنند که بسته به قطر و طول برش به چندین صد نی در دقیقه تبدیل می‌شود. مدل‌های سریع-از 150 متر در دقیقه فراتر می‌روند. با این حال، سرعت فقط زمانی معنادار است که کیفیت ثابت بماند- نرخ‌های ضایعات بالای چند درصد مزیت اقتصادی را به سرعت از بین ببرند.

محدوده قطر نی. اکثر ماشین ها قطری بین 6 تا 12 میلی متر دارند. نی های پهن تر (برای اسموتی ها یا چای حباب دار) به سنبه های سنگین تر-و اجزای{5}}قطر بزرگتر نیاز دارند. نی‌های باریک (برای نوشیدنی‌های کوکتل) برای جلوگیری از نقص‌های بیضی شکل، تحمل بیشتری در کشش سیم‌پیچ می‌طلبد.

قابلیت تنظیم طول طول برش باید بدون ابزار مکانیکی گسترده قابل تنظیم باشد. ایستگاه‌های برش سروو{2}}به اپراتورها اجازه می‌دهند طول برش را از طریق رابط صفحه کنترل تغییر دهند. ماشین های قدیمی ممکن است به تنظیم دستی بادامک های زمان بندی یا نسبت دنده نیاز داشته باشند.

زمان تغییر

جابجایی بین انواع مختلف نی به زمان نیاز دارد. به عنوان مثال، شما از یک نی با برش مستقیم 6 میلی متر و طول 200 میلی متر به یک نی برش اریب با عرض 8 میلی متر و طول 250 میلی متر تغییر می دهید. این بدان معنی است که شما باید سنبه را تغییر دهید. همچنین باید کشش سیم پیچ را تنظیم کنید. شما زاویه کاتر را به یک نقطه جدید منتقل می کنید. و برنامه کنترل را به روز می کنید. ماشین هایی که برای تولید انعطاف پذیر ساخته شده اند این زمان از دست رفته را کاهش می دهند. آنها از نگهدارنده های سنبه با تغییر سریع استفاده می کنند. آنها همچنین دستور غذا را در کنترلر HMI ذخیره می کنند.

ایمنی مواد غذایی و ملاحظات نظارتی

از آنجا که خروجی این دستگاه با دهان انسان تماس دارد، رعایت ایمنی مواد غذایی قابل مذاکره نیست. تمام سطوحی که کاغذ را در حین تولید لمس می‌کنند-مندرل، غلطک‌های راهنما، میله‌های کششی و نقاط تماس در بخش‌های برش و پرتاب-باید از مواد غذایی{4}}، معمولاً از فولاد ضد زنگ درجه‌های 304 یا 316L بر اساس FDA Title 21 CFR No. برای تماس با غذا

انتخاب چسب به همان اندازه تنظیم می شود. در ایالات متحده، چسب‌های مورد استفاده در برنامه‌های تماس با مواد غذایی- باید با FDA 21 CFR 175.105 (چسب‌ها) یا بخش‌های مربوطه برنامه اعلان مواد تماس با مواد غذایی مطابقت داشته باشند. در اروپا، چسب‌ها تحت مقررات اتحادیه اروپا شماره. 10/2011 در مورد مواد و اقلام پلاستیکی قرار دارند که در تماس با مواد غذایی هستند، حتی زمانی که خود چسب پلاستیکی نباشد. محدودیت‌های مهاجرت برای مواد خاص اعمال می‌شود، و تولیدکنندگان معمولاً از تأمین‌کنندگان می‌خواهند که برای هر قطعه چسب، اعلامیه--مطابقت با آنها را ارائه دهند.

بافت محیطی و مفاهیم چرخه زندگی

نی های کاغذی عمدتاً به دلیل نگرانی های زیست محیطی در مورد زباله های پلاستیکی وجود دارد. اما سود خالص برای محیط زیست به چیزی بیش از این بستگی دارد که نی از آن ساخته شده است. ارزیابی چرخه زندگی (LCA) روشی است که از قوانین ISO 14040 و ISO 14044 پیروی می کند. این روش به تأثیرات حاصل از دریافت مواد اولیه، ساخت محصول، حمل و نقل آن، استفاده از آن و سپس اتفاقاتی که در پایان عمر آن برای آن می‌افتد، می‌پردازد.

مطالعات پروفایل های LCA نی های کاغذی را با پلاستیک های زیستی PLA و نی های پلی پروپیلن معمولی مقایسه کرده اند. این مطالعات نتایج متفاوتی به دست داده است. هنگام تهیه مواد خام، نی های کاغذی معمولاً انتشار کربن فسیلی کمتری دارند. این به این دلیل است که کاغذ از سلولز تجدید پذیر می آید. اما نی های کاغذی به دلیل مراحل سیم پیچی، خشک شدن و برش، انرژی بیشتری در طول تولید مصرف می کنند. یک نی کاغذ را تنها در صورتی می‌توان «کمپوست‌پذیر» نامید که واقعاً به یک مکان کمپوست صنعتی برود که از قوانین EN 13432 یا ASTM D6400 پیروی کند. اگر یک نی کاغذ به محل دفن زباله ختم شود، شرایط آنجا هوا ندارد. بنابراین نی خیلی آهسته خراب می شود. سپس مزایای زیست محیطی آن نسبت به یک نی پلاستیکی سبک بسیار کاهش می یابد.

از منظر ماشین‌آلات، این بدان معناست که ماشین نوشیدنی کاغذی یکبار مصرف به‌عنوان فن‌آوری قابل درک است-در صورتی که سیستم اطراف (زیرساخت کمپوست، رفتار دفع مصرف‌کننده، تدارکات زنجیره تامین) از این مزایا پشتیبانی کند، قالبی تولید می‌کند که می‌تواند مزایای زیست‌محیطی را ارائه دهد.

برنامه های کاربردی در سراسر صنایع

در حالی که سرویس غذا قابل مشاهده ترین کاربرد است، نی های کاغذی یکبار مصرف بازارهای دیگری را ارائه می دهند:

نوشیدنی‌های بسته‌بندی شده: جعبه‌های آبمیوه، کارتن‌های شیر و نوشیدنی‌های کیسه‌ای اغلب حاوی نی کاغذی هستند که از قبل متصل شده یا همراه هستند. این نی ها اغلب به برش اریب یا بخش های مفصلی انعطاف پذیر نیاز دارند.
تنظیمات پزشکی و آزمایشگاهی: نی‌های نمونه‌گیری یک‌بار{0} برای کیت‌های تشخیصی، به‌ویژه در مواردی که قابلیت کمپوست یا کاهش محتوای پلاستیکی توسط خط‌مشی‌های تدارکات سازمانی الزامی شده است.
مهمان‌نوازی و رویدادها: مکان‌های-در مقیاس بزرگ (استادیوم‌ها، جشنواره‌ها، فرودگاه‌ها) که با فشار قانونی یا تعهدات پایداری شرکت مواجه هستند، به‌طور فزاینده‌ای، نی‌های کاغذی را برای غرفه‌های امتیاز مشخص می‌کنند.
بسته‌بندی خرده‌فروشی: نی‌ها در بسته‌های چند-برای مصارف خانگی فروخته می‌شوند، اغلب با چاپ تزئینی روی لایه بیرونی.
هر برنامه ممکن است الزامات کمی متفاوتی را بر روی دستگاه{0}}محدوده قطر متفاوت، طول برش، هندسه نوک، یا حجم توان اعمال کند. اکثر ماشین‌های مدرن قابلیت پیکربندی کافی برای سرویس دهی به بیش از یکی از این بخش‌ها را بدون تغییرات سخت‌افزاری عمده ارائه می‌دهند.

مراجع

• فشار TAPPI. TAPPI T559: قابلیت جذب آب از کاغذ سایز (کاب). استانداردهای TAPPI، آتلانتا، GA.
• کمیته استانداردسازی اروپا EN 13432: الزامات بسته بندی قابل بازیافت از طریق کمپوست و تجزیه زیستی. CEN، بروکسل، 2000.
• ASTM International. ASTM D6400: مشخصات استاندارد برای برچسب گذاری پلاستیک های طراحی شده برای کمپوست هوازی در تاسیسات شهری یا صنعتی. ASTM، وست کنشوهوکن، PA.
• کمیته فنی ISO 207. ISO 14040: مدیریت زیست محیطی - ارزیابی چرخه حیات - اصول و چارچوب. ISO، ژنو، 2006.
• کمیته فنی ISO 207. ISO 14044: مدیریت زیست محیطی - ارزیابی چرخه حیات - الزامات و دستورالعمل ها. ISO، ژنو، 2006.
• Mangalam، AS، و همکاران. "اثرات جهت گیری فیبر در لوله های کامپوزیت زخم تحت فشار محوری." کامپوزیت ها قسمت A: علوم کاربردی و ساخت، جلد{4}}، شماره 7، 2009، ص. 1142–1152.
• چیدامباراپندیان، س.، و همکاران. "تأثیر الکل های پلی وینیل بر چسب های کاه کاغذی و تاثیر بر انعطاف پذیری نی." Journal of Polymers and the Environment، جلد. 31، 2023. (ResearchGate دسترسی کامل به متن-.)
• سازمان غذا و داروی ایالات متحده. 21 CFR قسمت 175: افزودنی‌های غیرمستقیم غذایی: چسب‌ها و اجزای پوشش‌ها. FDA، واشنگتن، دی سی.
• کمیسیون اروپا مقررات (EC) No. 1935/2004 در مورد مواد و اقلامی که قصد تماس با غذا را دارند. OJ L 338, 2004.