पेपर स्ट्रॉ बनाने की मशीनें कैसे काम करती हैं?

पेपर ड्रिंकिंग स्ट्रॉ बनाने वाली मशीनें ब्लॉटिंग मशीनों की तुलना में कहीं अधिक जटिल तरीके से काम करती हैं। लेकिन यह समझना कि कैसे ए पेपर ड्रिंकिंग सकर बनाने की मशीनकार्यों से उपकरण खरीदारों और कैंडी इंजीनियरों को मदद मिल सकती है। यह किसी भी संचालन प्रबंधक की भी मदद करता है जो टिकाऊ पैकेजिंग आपूर्ति श्रृंखला चुनता है। इसलिए, मशीन का तकनीकी विवरण पुआल की ताकत, खाद्य सुरक्षा नियम और प्रत्येक पुआल की लागत निर्धारित करता है।

यह डिवाइस श्रेणी अब क्यों मायने रखती है?

पेपर स्ट्रॉ उत्पादन उपकरण की मांग को बढ़ाने वाले नियामक बदलाव अच्छी तरह से प्रलेखित हैं। एकल उपयोग प्लास्टिक पर यूरोपीय संघ के निर्देश 2019/904, जो जुलाई 2021 में सदस्य राज्यों में लागू हुआ, स्पष्ट रूप से निषिद्ध एकल उपयोग प्लास्टिक वस्तुओं में पीने के स्ट्रॉ को शामिल करता है। निर्देश कागजी विकल्पों को प्रतिबंधित नहीं करता है, और इसके कार्यान्वयन के बाद के वर्षों में, कनाडा, यूनाइटेड किंगडम, ऑस्ट्रेलिया, ताइवान और कई दक्षिण पूर्व एशियाई न्यायक्षेत्रों ने संबंधित प्रतिबंधों को अपनाया या आगे बढ़ाया है (EUR{7}}लेक्स, 2021)।

परिणामस्वरूप, कागज {{0}स्ट्रॉ निर्माता तेजी से पारंपरिक पैकेजिंग उत्पादन क्षेत्रों और उपभोक्ता उत्पाद कंपनियों की विनिर्माण सुविधाओं में अपनी तैनाती का विस्तार कर रहे हैं, जो पहले प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग परिचालन से स्ट्रॉ खरीद को आउटसोर्स करते थे। तो यह समझना कि कैसे एपेपर ड्रिंकिंग सकर बनाने की मशीनकार्य एक व्यवसाय से संबंधित विषय है, न कि केवल तकनीकी जिज्ञासा।

सामग्री: भोजन-ग्रेड ब्राउन पेपर

यह उपकरण अब क्यों मायने रखता है?

पेपर स्ट्रॉ की मांग को बढ़ाने वाले नियम स्पष्ट हैं। एकल उपयोग वाले प्लास्टिक पर EU निर्देश 2019/904 जुलाई 2021 में लागू हुआ। यह प्लास्टिक पीने के स्ट्रॉ पर प्रतिबंध लगाता है। लेकिन यह कागज पर प्रतिबंध नहीं लगाता. तब से इसी तरह के नियम कनाडा, यूके, ऑस्ट्रेलिया, ताइवान और दक्षिण पूर्व एशिया के कुछ हिस्सों (EUR{7}}लेक्स, 2021) में लागू किए गए हैं।

परिणामस्वरूप, अब अधिक से अधिक कारखाने कागज़ के तिनके का उपयोग करते हैं। कारखाने नए स्थानों जैसे पुराने पैकेजिंग क्षेत्रों और उपभोक्ता सामान कंपनियों में हैं। पहले कंपनियां दूसरी फैक्ट्रियों से प्लास्टिक स्ट्रॉ खरीदती थीं। इसलिए, यह समझना कि कैसे एपेपर ड्रिंकिंग सकर बनाने की मशीनकार्य केवल मनोरंजन के लिए ही नहीं, बल्कि व्यवसायों के लिए भी बहुत उपयोगी हो सकते हैं।

चरण 1: कागज़ काटना और टेप तैयार करना

अधिकांश मशीनें पहले पैरेंट रोल को चौड़ाई में तय संकीर्ण पट्टियों में काटती हैं। कागज की पट्टी की चौड़ाई और सर्पिल घुमाव का कोण तैयार ट्यूब की मोटाई और परतों की संख्या निर्धारित करता है।

तीन स्तर वाले स्ट्रॉ मानक पेय स्ट्रॉ का सबसे आम प्रकार हैं। वे एक साथ अलग-अलग चौड़ाई के कागज की तीन पट्टियों का उपयोग करते हैं। इसमें एक संकीर्ण अस्तर, एक व्यापक ताकत वाली मध्यवर्ती परत, साथ ही बाहरी पैकेजिंग के लिए एक बाहरी और मुद्रित डिज़ाइन शामिल है। प्रत्येक पट्टी अपने स्वयं के अनवाइंड बोबिन से आती है और एक तनाव नियंत्रित पथ के माध्यम से गठन अनुभाग तक पहुंचती है।

पट्टी की चौड़ाई, घुमावदार कोण और ट्यूब आकार के बीच संबंध बुनियादी हेलिक्स ज्यामिति का अनुसरण करता है। एक निश्चित मेन्ड्रेल व्यास के लिए, आमतौर पर 4 मिमी से 8 मिमी, एक तेज़ घुमावदार कोण प्रत्येक मोड़ पर अधिक ओवरलैप बनाता है और समान पट्टी की चौड़ाई के साथ मोटी दीवारें बनाता है। एक उथला कोण ट्यूब की दीवारों को पतला कर देता है, लेकिन समान लंबाई के लिए अधिक कागज की आवश्यकता होती है।

चरण 2: चिपकने वाला अनुप्रयोग

इससे पहले कि प्रत्येक कागज़ की पट्टी फॉर्मिंग मेन्ड्रेल में प्रवेश करे, यह एक कोटिंग स्टेशन से होकर गुजरती है, जहाँ एक तरफ पानी आधारित चिपकने वाला लगाया जाता है। यह प्रक्रिया का सबसे संवेदनशील रासायनिक चरण है, क्योंकि चिपकने वाले को दोनों जरूरतों को पूरा करना होगा। यह भोजन के संपर्क के लिए सुरक्षित होना चाहिए, और जब गर्म या ठंडे पेय में स्ट्रॉ का उपयोग किया जाता है तो सर्पिल परत को अलग होने से रोकने के लिए इसे पर्याप्त बंधन शक्ति प्रदान करनी चाहिए।

पारंपरिक पेपर ट्यूब आमतौर पर पॉलीविनाइल एसीटेट (पीवीएसी) या स्टार्च आधारित चिपकने वाले का उपयोग करते हैं। कागज पीने के स्ट्रॉ के लिए, चिपकने वाला पदार्थ उनकी गीली ताकत को भी प्रभावित कर सकता है। गीली ताकत से तात्पर्य तरल पदार्थ के साथ लंबे समय तक संपर्क में रहने पर नरम होने और आकार के नुकसान का विरोध करने की स्ट्रॉ की क्षमता से है। कुछ निर्माता गीली ताकत में सुधार के लिए पॉलियामाइड {{4}एपिक्लोरोहाइड्रिन रेजिन या फ्लोरोपॉलीमर कोटिंग्स का उपयोग करते हैं, लेकिन इससे वैज्ञानिक चिंताएँ बढ़ गई हैं।

में प्रकाशित एक अध्ययन मेंरसायनमंडल2021 में, ग्रोफेन एट अल। 29 पेपर स्ट्रॉ प्रजातियों सहित 43 स्ट्रॉ उत्पादों का परीक्षण किया, और अधिकांश पेपर स्ट्रॉ नमूनों में पेरफ्लूरोएल्काइल पदार्थ (पीएफएएस) पाए गए। पीएफएएस मानव निर्मित रसायन हैं जो लंबे समय तक पर्यावरण में रह सकते हैं और मानव स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकते हैं। शोधकर्ताओं के अनुसार, पीएफएएस कागज उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले फ्लोरिनेटेड गीले ताकत वाले एडिटिव्स या फ्लोराइड युक्त सतह उपचार से आया है। अध्ययनों से पता चला है कि प्लास्टिक की तुलना में कागज के स्ट्रॉ रासायनिक सुरक्षा के दृष्टिकोण से स्वचालित रूप से अधिक सुरक्षित नहीं होते हैं जब तक कि सभी सामग्रियों और चिपकने वाले पदार्थों का सावधानीपूर्वक परीक्षण और अनुमोदन नहीं किया जाता है। कई विश्वसनीय निर्माता अब पीएफएएस मुक्त एडहेसिव का उपयोग करते हैं और आपूर्तिकर्ताओं को यह पुष्टि करने की आवश्यकता होती है कि कच्चे माल में किसी फ्लोरिनेटेड रसायन का उपयोग नहीं किया जाता है।

गोंद एप्लिकेटर आम तौर पर एक सटीक रोलर या स्लॉटेड मोल्ड सिस्टम को अपनाता है। मशीन चिपकने वाले पदार्थ की मोटाई और चिपचिपाहट को नियंत्रित करती है, जिससे यह गठन के दौरान सर्पिल ओवरलैप किनारों से बहुत अधिक गोंद लीक किए बिना पूरी पट्टी की चौड़ाई में समान रूप से एक पतली परत फैलाने की अनुमति देती है।

चरण 3: मैन्ड्रेल बनाने पर सर्पिल घुमाव

पेपर ड्रिंकिंग स्ट्रॉ मेकिंग मशीन का मुख्य भाग सर्पिल वाइंडिंग स्टेशन है। इस खंड में, चिपकने वाली लेपित कागज़ की पट्टियों को एक निश्चित स्टेनलेस स्टील बनाने वाले खराद के चारों ओर एक सर्पिल में लपेटा जाता है। मेन्ड्रेल का बाहरी व्यास पुआल के भीतरी व्यास को निर्धारित करता है। मेन्ड्रेल की सटीक सहनशीलता ±0.05 मिमी है, इसलिए स्ट्रॉ होल का आकार समान रहता है।

वाइंडिंग प्रणाली मैंड्रेल के चारों ओर एक निश्चित वाइंडिंग कोण पर रखे गए कई फॉर्मिंग रोलर्स का उपयोग करती है। जब चिपकने वाली लेपित कागज़ की पट्टी आगे बढ़ती है, तो रोलर इसे मैंड्रेल और ऊपरी परत की ओर चरण दर चरण दबाता है। यह प्रक्रिया सर्पिल बनाती है और कागज की परतों को एक साथ बांधती है। रोलर का दबाव चिपकने वाले पदार्थ को कागज के रेशों में भी धकेलता है, जिससे परतें एक-दूसरे से कसकर चिपक जाती हैं।

मेन्ड्रेल घूमता नहीं है. पेपर ट्यूब मेन्ड्रेल के साथ आगे बढ़ती है जबकि नया पेपर पीछे की ओर लपेटता रहता है। यह निरंतर गति मशीन को चालू रखती है। तैयार ट्यूब मेन्ड्रेल के सिरे को छोड़ती है और काटने वाले भाग में प्रवेश करती है।

घुमावदार गति को निरंतर ट्यूब मीटर प्रति मिनट में मापा जाता है। औद्योगिक मशीनरी आमतौर पर 60-150 मीटर/मिनट की गति से चलती है। पुआल की अंतिम उपज कट की लंबाई पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, यदि मशीन 100 मीटर/मिनट की गति से चलती है और 210 मिमी की लंबाई में पुआल काटती है, तो काटने की सीमा और अस्वीकृत उत्पादों की गणना करने से पहले मशीन प्रति मिनट लगभग 476 पुआल का उत्पादन कर सकती है।

चरण 4: सुखाना और चिपकने वाला इलाज

सर्पिल पेपर ट्यूब बनने के बाद मेन्ड्रेल को छोड़ देती हैं और सूखने वाली सुरंग से होकर गुजरती हैं। सुरंगों में इन्फ्रारेड (आईआर) हीटिंग या गर्म वायु संवहन प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है। उनका काम चिपकने वाले पदार्थ के जमने की गति को तेज करना और ट्यूब के काटने वाले भाग में प्रवेश करने से पहले पानी आधारित चिपकने वाले पदार्थ से अतिरिक्त नमी को हटाना है।

यदि चिपकने वाला काटने से पहले पूरी तरह से जम नहीं पाता है, तो दो सामान्य समस्याएं उत्पन्न होती हैं। एक समस्या काटने के किनारे पर प्रदूषण है, जहां काटने का बल गीले कागज की परतों को अलग करता है। एक और समस्या है जब स्ट्रॉ लंबे समय तक पेय में पड़े रहते हैं तो उनकी परत अलग हो जाती है।

उच्च गति वाली मशीनरी के लिए, सुखाने वाली सुरंग की लंबाई और तापमान सेटिंग बहुत महत्वपूर्ण है। यदि तापमान बहुत कम है या गर्म करने का समय बहुत कम है, तो चिपकने वाला ठीक से जम नहीं पाएगा। यदि हीटिंग तापमान बहुत अधिक है या हीटिंग का समय बहुत लंबा है, तो कागज के फाइबर क्षतिग्रस्त हो जाएंगे और तैयार पुआल अपनी ताकत खो देगा।

चरण 5: सर्वो-ट्रैक्ड कटिंग

सुखाने वाली सुरंग से निरंतर पेपर ट्यूब को उच्च परिशुद्धता के साथ एकल तिनके में काटा जाना चाहिए। आधुनिक मशीनें कटिंग सेक्शन में सर्वो ट्रैकिंग फ़्लाइंग कटर का उपयोग करती हैं। काटने के समय काटने की प्रणाली ट्यूब के साथ समान गति से चलती है। काटने के बाद, ब्लेड अगले चक्र की प्रारंभिक स्थिति में चला जाता है। यह विधि मशीन को ट्यूब की गति को रोके बिना साफ-सुथरी और सीधी रेखा में काटने की अनुमति देती है।

काटने की लंबाई को पीएलसी (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो सभी मशीन गतिविधियों का प्रबंधन करता है। पीएलसी नियंत्रण के तहत, ऑपरेटर सॉफ्टवेयर सेटिंग्स को समायोजित करके स्ट्रॉ की लंबाई बदल सकता है। यांत्रिक भागों या कैम को बदलने की कोई आवश्यकता नहीं है। उत्पादन के दौरान, एक अच्छी तरह से बनाए रखा गया सर्वो कटिंग सिस्टम आमतौर पर ±0.5 मिमी के भीतर काटने की सटीकता रखता है।

काटने के बाद, कन्वेयर सिस्टम तैयार स्ट्रॉ को इकट्ठा करता है और उन्हें गिनती, बाइंडिंग और पैकेजिंग अनुभागों में भेजता है। इस स्तर पर सेंसर जांच कर सकते हैं कि क्या पुआल की लंबाई और व्यास गलत है या सतह पर ध्यान देने योग्य दोष हैं या नहीं। अंतिम पैकेजिंग से पहले दोषपूर्ण स्ट्रॉ हटा दिए जाते हैं।

चरण 6: गुणवत्ता सत्यापन और खाद्य सुरक्षा अनुपालन

पेपर ड्रिंकिंग स्ट्रॉ बनाने की मशीन एक खाद्य पैकेजिंग फैक्ट्री में काम करती है। यह अकेले काम नहीं करता. इसे खाद्य सुरक्षा प्रबंधन प्रणाली के तहत काम करना होगा। ISO 22000:2018 पेपर स्ट्रॉ (ISO, 2018) जैसी खाद्य संपर्क सामग्री बनाने वाली कंपनियों के लिए खतरे के विश्लेषण के लिए बुनियादी नियम और पूर्वापेक्षाएँ प्रदान करता है।

व्यवहार में, इसका अर्थ है:

कागज़ की पट्टियों से संपर्क करने वाले सभी हिस्से स्टेनलेस स्टील या खाद्य सुरक्षा प्लास्टिक से बने होते हैं।

पेपर पथ के पास यांत्रिक भागों के लिए स्नेहक भोजन श्रेणी के हैं और एनएसएफ/एएनएसआई 61 एच1 मानकों या समान मानकों को पूरा करते हैं।

सफाई के तरीके स्टेनलेस स्टील के हिस्सों को खराब किए बिना गंदगी और अवशेषों को पूरी तरह से हटा देते हैं, जिससे भविष्य के उत्पादन पर असर पड़ता है।

ट्रैसेबिलिटी रिकॉर्ड तैयार स्ट्रॉ बैचों को संबंधित पेपर रोल बैच नंबरों और चिपकने वाले बैच कोड से जोड़ता है।

तैयार पेपर स्ट्रॉ का भौतिक परीक्षण आमतौर पर गुतिरेज़ एट अल द्वारा विकसित विधियों का उपयोग करके किया जाता है। (बायोरिसोर्सेज इंस्टीट्यूट, एनसी स्टेट यूनिवर्सिटी, 2019)। अध्ययन में पीने के जोखिम की स्थिति में पेपर स्ट्रॉ के प्रदर्शन का परीक्षण किया गया। परीक्षणों में संपीड़न प्रतिरोध, काटने के अंत में तन्य शक्ति और तरल में लंबे समय तक भिगोना शामिल था।

अध्ययनों से पता चला है कि कागज के तिनके ठंडे पानी में लगभग 60 मिनट तक अपनी सामान्य शक्ति बनाए रख सकते हैं। गर्म पेय और फ़िज़ी पेय में, स्ट्रॉ तेजी से कमजोर होते हैं। ये परिणाम सीधे मशीन के सेटअप को प्रभावित करते हैं। कैफे या गर्म पेय के लिए स्ट्रॉ बनाने वाली कंपनियां आमतौर पर मोटे कागज और अधिक घुमावदार परतों का विकल्प चुनती हैं। कोल्ड ड्रिंक स्ट्रॉ बनाने वाली कंपनियां आमतौर पर कम कागजी व्याकरण और कम रैपिंग परतों का उपयोग करती हैं।

पर्यावरणीय संदर्भ: पेपर स्ट्रॉ की वास्तविक स्थिति

पेपर स्ट्रॉ और उन्हें बनाने वाली मशीनों के पर्यावरणीय लाभ सरल नहीं हैं। एक प्रक्रिया जीवन चक्र अध्ययन (एलसीए) (एमडीपीआई, 2021) में पेपर स्ट्रॉ, पीएलए प्लास्टिक स्ट्रॉ और सामान्य प्लास्टिक स्ट्रॉ की तुलना की गई। अध्ययन में पाया गया कि कागज के तिनके समुद्र में अधिक आसानी से विघटित हो जाते हैं, लेकिन उनके उत्पादन में अधिक ऊर्जा की खपत होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कागज को पनबिजली ऊर्जा से लुगदी बनाने और सुखाने की जरूरत होती है। जर्नल में 2023 का एक अध्ययनक्लीनर उत्पादनवैसा ही पाया. कागज के तिनके से पर्यावरण को होने वाला नुकसान या तो कम हो जाएगा या बढ़ जाएगा, इसलिए "बेहतर" को सामान्यीकृत नहीं किया जा सकता है।

अध्ययनों से यह भी पता चला है कि कागज के तिनके औद्योगिक खाद में विघटित हो जाते हैं। EN 13432 या ASTM D6400 जैसे मानदंडों के अनुसार इसमें आमतौर पर 60 से 90 दिन लगते हैं। वे प्लास्टिक के तिनके की तरह समुद्र में नहीं रहते।

सारांश: आठ चरण, एक सतत प्रक्रिया

पेपर ड्रिंकिंग स्ट्रॉ मेकिंग मशीन की पूरी संचालन प्रक्रिया को आठ एकीकृत चरणों में विभाजित किया गया है:

प्रत्येक चरण को पीएलसी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यह कनेक्शन और नियंत्रण के लिए एक प्रणाली के रूप में पेपर फ़ीड गति, गोंद की मात्रा, घुमावदार गति, सुखाने का तापमान, काटने का समय जोड़ता है।

सिस्टम को समझना जरूरी है. यह ऑपरेटरों को सामान्य गति से काम करने और अच्छा आउटपुट प्राप्त करने में मदद करता है। यह ऑपरेटरों को उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करने से पहले समस्याओं का जल्द पता लगाने में मदद करता है, जैसे तापमान के कारण कागज के तनाव में परिवर्तन, गोंद की मोटाई, ब्लेड का घिसाव आदि।

संदर्भ

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