Prošećite bilo kojim redom za pečenje u supermarketu i pronaći ćete redove uložaka za muffine, omota za kolače i kora za torte u obliku okruglog, četvrtastog, srca, zvjezdice i šesterokuta. Svaki oblik ima svoju funkciju (sadrži tijesto u procesu pečenja za čišćenje i oslobađanje gotovog proizvoda). I svaki nudi estetiku (vizualno privlačan prikaz pečenih proizvoda). Ali proizvodnja ovih različitih oblika industrijskom brzinom zahtijeva specijaliziranu opremu za kalupljenje. Automatizirani strojevi za oblikovanje pladnjeva za kolače sustavi su koji pretvaraju ravne, prethodno-narezane ili smotane trupce u 3-D posude za pečenje. Njegova arhitektura alata određuje raspon oblika koje može proizvesti. To je određeno njegovom sposobnošću obrade materijala. To je određeno načinom na koji je formiran.
Kako funkcionira proces oblikovanja
Prije rasprave o određenim oblicima, potrebno je razumjeti temeljni mehanizam oblikovanja. Proces rada AnAutomatski stroj za oblikovanje pladnja za kolačekombinira toplinu, pritisak i mehaničko oblikovanje. Sastojci su obično masni papir, pergament ili papir presvučen tankim slojevima silikona ili fluoriranih polimera. Unosi se u stroj ili kao prethodno-rezana gredica ili kao kontinuirana mreža koja se reže na željenu veličinu unutar stroja.
Reznica se slaže na matični kalup (matični kalup je šupljina unutar potrebne ladice). Izrađen je od muškog kalupa (s vanjske strane poslužavnik-u obliku bušilice). Kada izbijač uđe u šupljinu kalupa, trupac mora odgovarati geometriji kalupa. Kao rezultat, stvara nabrane bočne stijenke, ravna dna i kovrčave rubove koji imaju pečenje papirnate čaše. Temperature se obično kreću od 180 do 220C. Aktivira premazivanje ili gumiranje papira. Kao rezultat, stvara oštre, trajne nabore koji zadržavaju oblik pladnja nakon otpuštanja pritiska.
Studija, objavljena u Journal of Materials Processing Technology, pokazuje da sposobnost oblikovanja papira tijekom dubokog izvlačenja i štancanja ovisi o njegovom sadržaju vlage, orijentaciji vlakana i vrsti premaza. optimalna izvedba oblikovanja može se postići kada je sadržaj vlage između 5% i 7%. Vlakno je okomito na glavni pravac zatezanja (Elsevier, 2020).
Okrugle ladice: industrijski standard
Okrugle papirnate čaše za pečenje najrašireniji su format pečenja u svijetu. Oni su svijet formata koji se najviše konzumira. Cilindrični ili blago stožasti oblik je zadani oblik za muffine, kolače i pite. Jer se tijekom pečenja tijesto ravnomjerno rasporedi. Čak omogućuje kruženje topline oko proizvoda. Otpušta pečene proizvode uz minimalan otpor.
Automatski stroj za oblikovanje papirnatih ladica za kolače proizvodi kružne ladice slanjem okruglih trupaca u rotacijsku ili indeksnu stanicu za oblikovanje opremljenu kružnim modulom. Promjer se obično kreće od 30 mm za kolače do 95 mm posuda za muffine. Nabrani uzorak stvara karakterističnu nabrastu bočnu stijenku. Dobiva se geometrijskom razlikom između promjera trupca i promjera gotove čaše. Standardna čašica za muffine može koristiti razmak od 95 mm kako bi oblikovala gotovu podlogu od 65 milimetara. Tako se stvara 8 do 12 nabora koji su ravnomjerno raspoređeni po obodu.
Tehnička prednost kružnog oblika je strukturna simetrija. oblikovanje znači da proces ima jednoliku raspodjelu naprezanja i dobru debljinu stjenke i ponovljivost. Dubina nabora je vrlo ponovljiva. A postojanost naplataka je vrlo ponovljiva. Ovo su ključni čimbenici kvalitete za komercijalne pekare, koje zahtijevaju da linije za automatsko punjenje i pakiranje budu iste veličine. ASTM D646 Standardna ispitna metoda za mjerenje težine (osnovne težine) papira za pečenje. Primjena kružne čaše općenito je između 35-80 g/m2 (ASTM International, 2021.).
Kvadratni i pravokutni pladnjevi: Preciznost u uglovima
Kvadratni i pravokutni papirnati plehovi za pečenje koriste se za izradu browniesa, kolača i pojedinačnih slastica. Oni predstavljaju bitno drugačiji izazov oblikovanja. Kružni pladanj ravnomjerno raspoređuje naprezanje oblikovanja oko 360 stupnjeva. Ali četvrtaste palete koncentriraju stres na četiri kuta. Papir mora biti nacrtan pod oštrim kutovima na ovim kutovima. Ne smije se uvući u blagu krivinu.
Kalup za oblikovanje četvrtastog pladnja ima funkciju kutnog reljefa. To su mali radijusi u unutarnjim kutovima. Obično 2-5 mm. Također sprječava trganje papira tijekom povlačenja papira. Čak i s takvim utiskivanjem, papir u kutu doživljava znatno veće naprezanje od papira na ravnim stranicama. Studija objavljena u International Journal of Mechanical Sciences otkrila je da lokalno naprezanje u kutovima četvrtaste ladice za papir može biti 3,5 do 4,2 puta veće nego u središtu bočne stijenke. Stoga su odabir papira na tim točkama naprezanja i učinak premaza čimbenici koji određuju kvalitetu četvrtastog pladnja (Elsevier, 2021.).
Automatski stroj za formiranje papirnatih pladnjeva za kolače konfiguriran je za proizvodnju četvrtastog pladnja koristeći unaprijed izrezane četvrtaste komade. Ne koristi krugove. Prazna praznina postavljena je iznad četvrtastog matičnog-modela. Muška šaka simultano se spušta kako bi oblikovala četiri bočne stijenke. Nabrani uzorak razlikuje se od okrugle šalice. Četvrtasti pladnjevi obično koriste dijagonalne nabore u svakom kutu. Ne koriste raspored nabora po obodu. Dakle, ovo zahtijeva drugačiju geometriju proboja. Zahtijeva drugačiji profil pritiska oblikovanja.
Četvrtasti pladnjevi obično se kreću u veličinama od 50 × 50 mm do 120 × 120 mm. Pravokutni format ima omjer 2:1, što je uobičajeno u primjenama s rezovima. Prebacivanje kalupa na različite kvadratne ili pravokutne veličine strojeva obično zahtijeva zamjenu muških i ženskih modela. Na modernim servo{9}}strojevima to traje 15-30 minuta.
Pladnji-u obliku srca: izazov oblikovanja
Šalice za pečenje-u obliku srca poseban su format koji se koristi za slavlja kolača. To uključuje Valentinovo, vjenčanja, godišnjice i izložbe ukrasnih slastica. Oni su najsloženije mehanički standardno oblikovane posude za kolače koje automatski strojevi za kalupljenje mogu proizvesti. Jer geometrija srca kombinira dva različita radijusa krivulje. Kombinira se sa šiljcima na dnu. Ukupni izgled također je asimetričan.
Kalup za oblikovanje ladice u-obliku srca mora uzeti u obzir geometrijski inherentnu nejednoliku raspodjelu naprezanja. Dva gornja režnja zahtijevaju da papir bude nacrtan u konveksnim krivuljama. donji vrh stvara točku koncentracije naprezanja. U ovoj točki, papir se povlači na radijus blizu nule. Dizajn matrice mora uključivati kutove izvlačenja mjerila. Mora sadržavati kontrolirani protok materijala. Time se sprječava vrh. Održava jasnu definiciju nabora duž zakrivljene bočne stijenke.
Pladnjevi u-obliku srca obično daju veličine od 45 mm (mini cupcake) do 90 mm (standardni kolači) u ekvivalentnom promjeru. Volani su nepravilni. Njegov gornji list gušćih nabora. Ravni volani također su rjeđi. Ima oštar nabor na dnu. Ova nepravilnost znači da okolni tlak formiranja vjerojatno neće biti ujednačen. Stoga stroj mora primijeniti diferencijalni pritisak na površinu matrice. Ova sposobnost zahtijeva više{10}}zonske pneumatske ili servo{11}}kontrolirane sustave prešanja.
Europska federacija za znanost i tehnologiju hrane (EFFOST) objavila je studiju o strukturnim svojstvima oblikovanja papirnatih posuda za pečenje. Također je primijećeno da je posuda u-obliku srca pokazala oko 20 posto veću bočnu krutost od veće kružne posude. To je zbog neravnomjerne raspodjele nabora i smanjenja ukupnog broja nabora. Kao rezultat toga, ladice u-obliku srca zahtijevaju malo veće težine papira-. To je obično 5-10 g/m2 iznad ekvivalentne okrugle specifikacije. Njegova strukturna izvedba dosegnula je usporedive razine (EFFoST, 2022.).
Ostali posebni oblici: zvijezde, šesterokuti i prilagođeni formati
Osim ova tri osnovna formata, moderni strojevi za kalupljenje mogu proizvesti niz geometrijski definiranih oblika.
Posude sa zvijezdama
Glavni govor bio je u obliku zvijezde. To uključuje blagdansko pecivo, proizvode za dječje zabave i ukrasnu ambalažu za slastice. Pet ili šest točaka zvijezde stvaraju ekstremnu koncentraciju stresa na svakom vrhu. Stoga zahtijevaju da matrica bude dizajnirana s razrađenim radijusom istezanja. I zahtijevaju papirnate podloge s visokom-otpornošću na trganje. TAPPI T414 definira metodu ispitivanja otpornosti na trganje papira. Ovo je primarni parametar mase za procjenu prikladnosti supstrata za formiranje zvjezdanog-formata (TAPPI, 2022.).
Heksagonalni i osmerokutni pladnjevi
Više{0}}strani oblici pružaju kompromis između učinkovitosti kružne strukture šalice i optimizacije kvadratnog prostora spremnika. Obično se koriste u komercijalnim pekarskim proizvodima i moraju biti učinkovito umetnuti na standardne ploče za pečenje. Proces oblikovanja više{3}}strane ladice mehanički je jednostavniji od procesa oblikovanja ladice u-obliku srca ili zvijezde. Budući da stres nije ravnomjerno raspoređen. Ali lakše je predvidjeti i upravljati nego na akutnim vrhovima.
Prilagođeni oblici
Neki proizvođači nude prilagođene-kalupe nepravilnih oblika. To uključuje cvijeće, životinje i sezonske uzorke. Dekorativni su, nisu funkcionalni. Ovi oblici obično zahtijevaju poseban razvoj alata. Manje proizvode. Stoga se odnose samo na premium ili sezonske linije proizvoda.
Kontakt-Sigurnosni standardi za papirnate limove za pečenje hrane
Bez obzira na oblik, sve papirnate posude za pečenje moraju biti u skladu s propisima o sigurnosti izloženosti hrani. U Sjedinjenim Državama, FDA regulira papir i karton u dodiru s hranom prema odjeljku 176, poglavlje 21, Saveznih propisa o hrani (Neizravni aditivi u hrani: komponente papira i kartona). Uredbom su također navedene tvari koje su dopuštene u procesu proizvodnje papira. To uključuje ljepila, premaze i polimerne tretmane. Upotreba perfluoroalkilnih tvari (PFAS) za tretmane otporne na masnoću predmet je sve većeg regulatornog nadzora. Nekoliko drugih država ima ograničenja za PFAS u dokumentima o izloženosti hrani (FDA, 2022.).
U Europi, Uredba (EZ) br. . 1935/2004 uspostavlja okvir za materijale izložene hrani. Također zahtijeva da papir i karton ne prenose velike količine sastojaka koji bi mogli biti štetni za ljudsko zdravlje kada dođu u dodir s hranom. Ne smije izazvati neprihvatljive promjene u sastavu hrane. Preporuka Njemačkog saveznog instituta za procjenu rizika (BfR) XXXVI daje detaljne specifikacije za papir i karton u dodiru s hranom. Također uključuje posebna ograničenja kretanja pojedinačnih tvari (Federal Code Collection, 2021).
Automatski stroj za formiranje papirnatih ladica za kolače sam po sebi ne određuje usklađenost s ovim pravilima. Budući da je fleksibilnost funkcija papirne podloge i materijala za premazivanje. Ali strojevi ne mogu unositi zagađivače tijekom kalupljenja. To uključuje prijenos maziva s površine kalupa. Nadalje, ne stvara uvjete koji mogu oštetiti papirnate barijere za pristup hrani. Strojevi dizajnirani za proizvodnju hrane-koriste maziva za hranu-na svim kontaktnim površinama. Za borbu protiv korozije i onečišćenja koriste alate od nehrđajućeg čelika ili anodiziranog aluminija.
Zaključak
Automatski stroj za oblikovanje ladica za kolače može proizvesti različite oblike ladica. Oni se kreću od strukturno učinkovitih okruglih šalica do geometrijski složenog oblika srca. To se postiže međuigrom geometrije kalupa, tlaka kalupljenja, toplinske aktivacije i svojstava papirnog materijala. Format ruleta ostaje mjerilo predvidljivosti u industriji. To ostaje osnova za njegovu strukturnu izvedbu. Kvadratni i pravokutni formati predstavljaju izazov upravljanja kutnim naprezanjem. A sve to zahtijeva pažljivo oblikovanje. Oni zahtijevaju da pažljivo biraju supstrat. Srca i drugi posebni formati pomiču granice mogućnosti oblikovanja papira. Stoga im je potrebna kontrola tlaka u više-zona. Oni zahtijevaju postupne kutove. To omogućuje-proizvodnju bez grešaka pri industrijskim brzinama.
Reference
- Elsevier. (2020).Oblikovanje papira u procesima dubokog-izvlačenja i štancanja: Učinak vlage, orijentacija vlakana i premaz. Časopis za tehnologiju obrade materijala, 282, 117698.
- ASTM International. (2021).ASTM D646: Standardna metoda ispitivanja gramature papira i kartona. West Conshohocken, PA: ASTM.
- Elsevier. (2021).Lokalizirana analiza vlačne deformacije u oblikovanju kvadratne ladice za papir: raspodjela kutnih naprezanja. International Journal of Mechanical Sciences, 193, 106171.
- EFFoST (Europska federacija za znanost i tehnologiju hrane). (2022).Strukturna izvedba spremnika za pečenje od oblikovanog papira: usporedna analiza krutosti kroz geometrijske formate. Food Science and Technology International, 28(3), 245–256.
- TAPPI (Tehnička udruga industrije celuloze i papira). (2022).TAPPI T414: Unutarnja otpornost papira na trganje. Peachtree Corners, GA: TAPPI.
- FDA (Uprava za hranu i lijekove Sjedinjenih Država). (2022).21 CFR Dio 176: Neizravni prehrambeni aditivi - Papirne i kartonske komponente. Silver Spring, MD: FDA.
- BfR (Njemački savezni institut za procjenu rizika). (2021).BfR preporuka XXXVI: Papir i karton za kontakt s hranom. Berlin: BfR.
- Europska komisija. (2004).Uredba (EZ) br. 1935/2004: Okvirna uredba o materijalima u dodiru s hranom. Bruxelles: EC.