Las máquinas para fabricar pajitas de papel funcionan de una manera mucho más compleja que las máquinas secantes. Pero entender cómo un Máquina para fabricar ventosas para beber papelLas obras pueden ayudar a los compradores de equipos y a los ingenieros de dulces. También ayuda a cualquier gerente de operaciones que elija cadenas de suministro de envases sostenibles. Por lo tanto, los detalles técnicos de la máquina determinan la resistencia de la pajita, las normas de seguridad alimentaria y el coste de cada pajita.
Por qué esta categoría de dispositivo es importante ahora
Los cambios regulatorios que impulsan la demanda de equipos de producción de paja de papel están bien documentados. La Directiva de la UE 2019/904 sobre plásticos de un solo-uso, que entró en vigor en los estados miembros en julio de 2021, incluye explícitamente pajitas para beber entre los artículos de plástico de un solo-uso prohibidos. La directiva no restringe las alternativas al papel y, en los años transcurridos desde su implementación, Canadá, el Reino Unido, Australia, Taiwán y varias jurisdicciones del sudeste asiático han adoptado o avanzado las restricciones correspondientes (EUR-Lex, 2021).
Como resultado, los fabricantes de sorbetes de papel-están ampliando rápidamente su implementación en áreas tradicionales de producción de envases e instalaciones de fabricación de empresas de productos de consumo que anteriormente subcontrataban la adquisición de sorbetes de las operaciones de moldeo por inyección de plástico. Entonces entender cómo unMáquina para fabricar ventosas para beber papelworks es un tema relacionado-con los negocios, no simplemente una curiosidad técnica.
Ingredientes: papel marrón de calidad alimentaria-
¿Por qué es importante este dispositivo ahora?
Las reglas que impulsan la demanda de pajitas de papel son claras. La Directiva 2019/904 de la UE sobre plásticos-de un solo uso entró en vigor en julio de 2021. Prohíbe las pajitas de plástico para beber. Pero no prohíbe el papel. Desde entonces, se han implementado normas similares en Canadá, el Reino Unido, Australia, Taiwán y partes del Sudeste Asiático (EUR-Lex, 2021).
Como resultado, cada vez más fábricas utilizan pajitas de papel. Las fábricas se encuentran en ubicaciones nuevas, como antiguas regiones de embalaje y empresas de bienes de consumo. Anteriormente, las empresas compraban pajitas de plástico de otras fábricas. Por lo tanto, entender cómo unMáquina para fabricar ventosas para beber papelLas obras pueden resultar muy útiles para las empresas, no sólo para el entretenimiento.
Etapa 1: Corte de papel y preparación de cinta
La mayoría de las máquinas primero cortan el rollo principal en tiras estrechas de ancho fijo. El ancho de la tira de papel y el ángulo de enrollado en espiral determinan el grosor y el número de capas del tubo terminado.
Las pajitas de tres-capas son el tipo más común de pajita para bebidas estándar. Utilizan tres tiras de papel de diferentes anchos a la vez. Esto incluye un forro estrecho, una capa intermedia más ancha y resistente, así como un diseño exterior e impreso para el embalaje exterior. Cada tira sale de su propia bobina de desenrollado y llega a la sección de formación a través de un camino controlado por tensión-.
La conexión entre el ancho de la tira, el ángulo de enrollado y la forma del tubo sigue una geometría de hélice básica. Para un diámetro de mandril fijo, generalmente de 4 mm a 8 mm, un ángulo de enrollado más pronunciado crea más superposición en cada vuelta y paredes más gruesas a lo largo del mismo ancho de tira. Un ángulo menor adelgaza las paredes del tubo, pero se necesita más papel para la misma longitud.
Etapa 2: Aplicación del adhesivo
Antes de que cada tira de papel entre en el mandril de formación, pasa por una estación de revestimiento, donde se aplica un adhesivo-a base de agua en un lado. Esta es la fase química más sensible del proceso, ya que el adhesivo debe satisfacer ambas necesidades. Debe ser seguro para el contacto con alimentos y debe proporcionar suficiente fuerza de unión para evitar que la capa en espiral se separe cuando se usan pajitas en bebidas frías o calientes.
Los tubos de papel tradicionales suelen utilizar acetato de polivinilo (PVAc) o adhesivo a base de almidón-. En el caso de las pajitas de papel, el adhesivo también puede afectar su resistencia en húmedo. La resistencia en húmedo se refiere a la capacidad de las pajitas para resistir el ablandamiento y la pérdida de forma en contacto prolongado con el líquido. Algunos fabricantes utilizan resina de poliamida-epiclorhidrina o recubrimientos de fluoropolímero para mejorar la resistencia en húmedo, pero esto ha generado preocupaciones científicas.
En un estudio publicado enquimiosferaen 2021, Groffen et al. Probaron 43 productos de paja, incluidas 29 especies de paja de papel, y encontraron sustancias perfluoroalquilas (PFAS) en la mayoría de las muestras de paja de papel. Las PFAS son sustancias químicas-fabricadas por el hombre que pueden permanecer en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo y afectar la salud humana. Según los investigadores, los PFAS provienen de aditivos fluorados-resistentes en humedad o de tratamientos superficiales fluorados utilizados en la producción de papel. Los estudios han demostrado que las pajitas de papel no son automáticamente más seguras desde el punto de vista de la seguridad química que las de plástico, a menos que todos los materiales y adhesivos se prueben y aprueben cuidadosamente. Muchos fabricantes fiables utilizan ahora adhesivos sin PFAS-y exigen a los proveedores que confirmen que no se utilizan productos químicos fluorados en las materias primas.
El aplicador de pegamento generalmente adopta un rodillo de precisión o un sistema de molde ranurado. La máquina controla el espesor y la viscosidad del adhesivo, lo que le permite extender una capa delgada de manera uniforme a lo largo de todo el ancho de la tira sin que se escape demasiado pegamento de los bordes superpuestos en espiral durante el formado.
Etapa 3: Bobinado en espiral en mandriles formadores
La parte principal de la máquina para fabricar pajitas de papel es la estación de bobinado en espiral. En esta sección, las tiras de papel recubiertas con adhesivo-se enrollan en espiral alrededor de un mandril formador fijo de acero inoxidable. El diámetro exterior del mandril determina el diámetro interior de la pajita. La tolerancia de precisión del mandril es de ±0,05 mm, por lo que el tamaño del orificio de la pajita sigue siendo el mismo.
El sistema de bobinado utiliza varios rodillos formadores colocados en un ángulo de bobinado fijo alrededor del mandril. Cuando la tira de papel recubierto-adhesivo avanza, el rodillo la presiona paso a paso hacia el mandril y la capa superior. Este proceso forma espirales y une capas de papel. La presión del rodillo también empuja el adhesivo hacia las fibras del papel, haciendo que las capas se peguen firmemente.
El mandril no gira. El tubo de papel avanza a lo largo del mandril mientras el papel nuevo continúa enrollándose alrededor de la parte posterior. Este movimiento continuo mantiene la máquina en funcionamiento. El tubo terminado sale del extremo del mandril y entra en la sección de corte.
La velocidad de bobinado se mide en metros de tubo continuo por minuto. La maquinaria industrial normalmente funciona a una velocidad de 60 a 150 m/min. El rendimiento final de paja depende de la longitud del corte. Por ejemplo, si la máquina funciona a una velocidad de 100 m/min y corta pajitas a una longitud de 210 mm, la máquina puede producir alrededor de 476 pajitas por minuto antes de calcular los límites de corte y los productos rechazados.
Etapa 4: Secado y curado del adhesivo
Los tubos de papel en espiral salen del mandril después de formarse y pasan a través del túnel de secado. Los túneles pueden utilizar calefacción por infrarrojos (IR) o un sistema de convección de aire-caliente. Su trabajo es acelerar la solidificación del adhesivo y eliminar el exceso de humedad del adhesivo a base de agua-antes de que el tubo entre en la sección de corte.
Si el adhesivo no solidifica completamente antes de cortarlo, surgen dos problemas comunes. Un problema es la delaminación en el filo, donde la fuerza de corte separa las capas de papel húmedo. Otro problema es la separación de las capas de las pajitas cuando permanecen en la bebida durante mucho tiempo.
Para maquinaria de alta-velocidad, la longitud y el ajuste de temperatura del túnel de secado son muy importantes. Si la temperatura es demasiado baja o el tiempo de calentamiento es demasiado corto, el adhesivo no se solidificará adecuadamente. Si la temperatura de calentamiento es demasiado alta o el tiempo de calentamiento es demasiado largo, las fibras del papel se dañarán y la pajita terminada perderá su resistencia.
Etapa 5: Corte con seguimiento servo-
El tubo de papel continuo del túnel de secado debe cortarse en pajitas individuales con gran precisión. Las máquinas modernas utilizan un cortador volante de seguimiento servo-en la sección de corte. El sistema de corte se mueve con el tubo a la misma velocidad en el momento del corte. Después del corte, la hoja se mueve a la posición inicial del siguiente ciclo. Este método permite que la máquina corte limpiamente y en línea recta sin detener el movimiento del tubo.
La longitud de corte está controlada por PLC (controlador lógico programable), que gestiona todos los movimientos de la máquina. Bajo el control del PLC, el operador puede cambiar la longitud de la pajita ajustando la configuración del software. No es necesario sustituir piezas mecánicas ni levas. Durante la producción, un sistema de servocorte bien-mantenido normalmente mantiene la precisión de corte dentro de ±0,5 mm.
Después del corte, el sistema transportador recoge las pajitas terminadas y las envía a las secciones de recuento, encuadernación y embalaje. En esta etapa, los sensores pueden verificar si la longitud y el diámetro de la pajita son incorrectos o si hay defectos superficiales notables. Las pajitas defectuosas se retiran antes del embalaje final.
Etapa 6: Verificación de la calidad y cumplimiento de la seguridad alimentaria
Una máquina para fabricar pajitas de papel funciona en una fábrica de envasado de alimentos. No funciona solo. Tiene que funcionar bajo un sistema de gestión de seguridad alimentaria. ISO 22000:2018 proporciona reglas básicas y requisitos previos para el análisis de peligros para empresas que producen materiales en contacto con alimentos, como pajitas de papel (ISO, 2018).
En la práctica, esto significa:
Todas las piezas que entran en contacto con las tiras de papel están hechas de acero inoxidable o plástico{0}}apto para alimentos.
Los lubricantes para piezas mecánicas cercanas a la ruta del papel son de calidad alimentaria-y cumplen con las normas NSF/ANSI 61 H1 o normas similares.
Los métodos de limpieza eliminan completamente la suciedad y los residuos sin corroer las piezas de acero inoxidable, lo que afecta la producción futura.
Los registros de trazabilidad vinculan los lotes de paja terminados con los números de lote de rollos de papel y códigos de lote de adhesivo relevantes.
Las pruebas físicas de pajitas de papel terminadas generalmente se realizan utilizando métodos desarrollados por Gutiérrez et al. (Instituto de BioRecursos, Universidad Estatal de Carolina del Norte, 2019). El estudio probó el rendimiento de las pajitas de papel en condiciones de exposición al consumo de alcohol. Las pruebas incluyeron resistencia a la compresión, resistencia a la tracción en el extremo cortante y remojo prolongado en líquido.
Los estudios han demostrado que las pajitas de papel pueden mantener su resistencia normal en agua fría durante unos 60 minutos. En bebidas calientes y gaseosas, las pajitas se debilitan más rápidamente. Estos resultados afectan directamente la configuración de la máquina. Las empresas que fabrican pajitas para cafeterías o bebidas calientes suelen optar por papel más grueso y capas más enrolladas. Las empresas que fabrican pajitas para bebidas frías suelen utilizar un gramaje de papel más bajo y menos capas de envoltura.
Contexto ambiental: la situación real de las pajitas de papel
Los beneficios medioambientales de las pajitas de papel y las máquinas que las fabrican no son sencillos. Un estudio del ciclo de vida del proceso (LCA) (MDPI, 2021) comparó pajitas de papel, pajitas de plástico PLA y pajitas de plástico comunes. Las pajitas de papel se descomponen más fácilmente en el océano, pero su producción consume más energía, según el estudio. Esto se debe a que el papel debe despulparse y secarse con energía hidráulica. Un estudio de 2023 en la revista.Producción más limpiaencontró lo mismo. El daño de las pajitas de papel al medio ambiente se reducirá o aumentará, por lo que "mejor" no se puede generalizar.
Los estudios también han demostrado que las pajitas de papel se descomponen en el abono industrial. Esto suele tardar entre 60 y 90 días según criterios como EN 13432 o ASTM D6400. No se quedan en el mar como las pajitas de plástico.
Resumen: ocho pasos, un proceso continuo
El proceso operativo completo de una máquina para fabricar pajitas de papel se divide en ocho etapas integradas:
| Escenario | Función | Variable clave |
|---|---|---|
| 1. Relajarse y tensarse | Alimente el rollo principal con tensión controlada | Calibre de papel, peso del rollo |
| 2. Corte | Cortar el rollo principal en tiras anchas | Ancho de banda y diámetro del mandril + ángulo de bobinado |
| 3. Aplicación de pegamento | Aplique adhesivo-de calidad alimentaria a la superficie de la tira. | Viscosidad del adhesivo, peso de la capa, productos químicos libres de PFAS- |
| 4. Bobinado en espiral | Forme un tubo continuo en un mandril estacionario. | Diámetro del mandril, ángulo de bobinado, presión de formación. |
| 5. Túnel de secado | Adhesivos de curado pre-cortados | Perfil de temperatura, tiempo de residencia y velocidad lineal. |
| 6. Cuchillo volador | Corte con seguimiento servo-hasta la longitud de la pajita terminada | Precisión de longitud, estado de la hoja |
| 7. Inspección | Detección de defectos dimensionales y superficiales. | Ventana de tolerancia, tasa de rechazo |
| 8. Recolección y embalaje | Cuente, agrupe y transfiera al embalaje | Formato de salida, integración posterior de la máquina |
Cada etapa está controlada por PLC. Vincula la velocidad de alimentación del papel, la cantidad de pegamento, la velocidad de bobinado, la temperatura de secado y el tiempo de corte como un sistema de conexión y control.
Es importante entender el sistema. Ayuda a los operadores a operar a una velocidad normal y obtener un buen rendimiento. También ayuda a los operadores a detectar problemas tempranamente, como cambios-inducidos por la temperatura en la tensión del papel, el espesor del pegamento, el desgaste de la hoja, etc., antes de que afecten la calidad del producto.
Referencias
- Comisión Europea. (2021). *Directiva (UE) 2019/904 sobre reducción del impacto ambiental de determinados plásticos*. EUR-Lex.
- Código Electrónico de Regulaciones Federales de EE. UU. (2024). *21 CFR § 176.170 - Componentes del papel y cartón en contacto con alimentos acuosos y grasos*. eCFR.
- Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). (2024). *Materiales en contacto con alimentos: Reglamento Marco (CE) No. 1935/2004*. Parma: EFSA.
- Groffen, T. y col. (2021). El colmo: propiedades de las sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo en pajitas hechas de plantas comerciales.quimiosfera.
- Gutiérrez, TJ et al. (2019). Evaluación de pajitas de papel y plástico: características y desafíos de prueba.BioRecursos, 14(4),
- Organización Internacional de Normalización. (2018). *ISO 22000:2018 - Sistemas de gestión de seguridad alimentaria: requisitos para cualquier organización en la cadena alimentaria*. Ginebra: Organización Internacional de Normalización.
- Vo, TTQ y cols. (2021). Un estudio comparativo de la evaluación del ciclo de vida de bioplásticos y pajitas de papel.Procesos, 9(6), 1007. MDPI.
- Ciencia Directa. (2023). Evaluación de impacto ambiental multidimensional de los sustitutos de la pajita de plástico.Revista de Producción Más Limpia, vía ScienceDirect.
- Estabilidad hidráulica, elasticidad mecánica y biodegradación de pajitas de papel. (2024).Polímeros de carbohidratos, Ciencia Directa.
- NSF Internacional/ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Componentes del sistema de agua potable -- Efectos sobre la salud*. Ann Arbor, Michigan: NSF. (Referenciado para el marco de clasificación H1 de lubricantes de calidad alimentaria)
- ASTM Internacional. (2019).ASTM D6400: Especificación estándar para el etiquetado de plásticos diseñados para ser compostados aeróbicamente en instalaciones municipales o industriales. Oeste de Conshohocken, Pensilvania: ASTM.