Популярное
Следующая
6 лет назад 4307

Производство оболочки из полимерных материалов

Производство оболочки из полимерных материалов

Источник: книга «Колбасные оболочки: натуральные, искусственные, синтетические» (Ланг Б.А., Эффенбергер Г., перевод с нем языка Семеновой Е.А. под научной ред Смурыгина В.Ю.).

Спб, «Профессия», 2009г.

 

Колбасные оболочки из полиэфира, полиамида, смешанного сополимера ПВДХ, полипропилена и полиэтилена часто называют пластиковыми, полимерными или синтетическими. Несмотря на то, что полимерная оболочка производится из различных синтетических материалов с разными свойствами и, соответственно, может иметь разное назначение, способ ее производства, предполагающий использование высокомолекулярных соединений, является единым.

 

Исходное сырье для производства этих колбасных оболочек поступает с химических или нефтехимических заводов, то есть с предприятий нефтеперерабатывающей отрасли. В результате химических реакций из мономеров получают высокомолекулярное сырье, для чего в зависимости от избранной технологии используют полимеризацию или поликонденсацию. В соответствии с применяемым типом реакций полученный материал называют полимеризатом или поликонденсатом. Он представляет собой порошкообразную или зернистую субстанцию, используемую в дальнейшем в виде гранулята. В таком виде данное сырье поступает на предприятия, вырабатывающие полимерную оболочку, для дальнейшей переработки.

Международная конференция «МЕЛЬКОМБИНАТ 2017»

Описанные синтетические материалы обладают одним общим свойством – они способны к пластификации, то есть при нагреве становятся пластичными, затем плавятся. Эту способность используют при производстве искусственной оболочки – в соответствующих установках грануляты расплавляют, формируют синтетический рукав, который в заключение охлаждают. Для термопластификации синтетических материалов с последующим получением колбасной оболочки применяют рукавные экструдеры. Типичной установкой является экструдер с фильерой. Метод экструдирования (от англ. extrusion – выталкивание, выдавливание), применяемый при изготовлении полимерных оболочек, основан на использовании фильеры с кольцевым отверстием для формирования рукава. При этом гранулят подается непосредственно в загрузочную воронку экструдера или предварительно смешивается с соответствующими добавками. Из воронки гранулят поступает в находящийся снизу цилиндр, где он с помощью шнеков перемещается в концевую часть цилиндра. При этом он уплотняется и расплавляется за счет нагрева стенок цилиндра. Для удаления возможных загрязнений расплав пропускают через фильтровальную сетку и лишь после этого продавливают через расположенную в концевой части цилиндра фильеру с кольцевой щелью. Шириной кольцевой щели определяется толщина стенок получаемого бесшовного рукава. После выхода из кольцевой щели рукав раздувают воздухом для придания ему окончательного диаметра и для получения стенок заданной толщины. Благодаря подаваемому внутрь рукава воздуху он охлаждается, однако иногда используют и внешнее воздушное охлаждение рукава. После охлаждения рукав поступает на прижимные вальцы, где его плоско складывают, при этом из рукава выходит воздух, введенный в него на предыдущем этапе. Затем сложенный рукав наматывают на бобину.

Для уменьшения колебаний толщины стенок рукава во время его изготовления до минимума используют специальные приемы. Например, обычно применяют метод вертикального восходящего или нисходящего экструдирования.

Если необходимо получить термоусадочную синтетическую оболочку, то выходящий из фильеры рукав подвергают сильному растяжению в термопластичной зоне, при этом растяжение может осуществляться как в ширину, так и в длину. В результате получают моно- или биаксиально ориентированную колбасную оболочку. Если при дальнейшем использовании оболочку подвергают термообработке, переводя ее в термопластичное состояние, эта фиксация прекращает действовать, и происходит усадка оболочки. Способность возврата к исходному состоянию, называемая также степенью усадки или релаксацией, может быть очень значительной и достигать 50%, если этому предшествовало соответствующее растяжение.

Усадочные оболочки производят в основном из сополимеров ПВДХ, полиэфиров, а также из полиамида. В последние годы особое внимание уделялось разработке полиамидных оболочек, целью которых было получение усадочной версии данного типа оболочки. Благодаря внесению в полиамид других синтетических материалов на основе полиолефинов, полиэфиров, поливинилового спирта или сополимеров этилена и винилацетата, удалось создать благоприятные условия для растяжения рукава. При использовании на практике полученная таким образом оболочка проявляет хорошие усадочные свойства. Биаксиально вытянутые усадочные оболочки или эластичные растяжимые колбасные оболочки из полиамида подходят для изготовления копченых колбас, позволяя снизить потери веса при хранении готовых изделий в холодильной камере.

В индустрии полимерных материалов, а следовательно и на предприятиях по изготовлению искусственной оболочки возникли и получили широкое распространение определенные сокращения названий синтетических материалов, использование которых принято на международном уровне (см. табл. 1).

 

Таблица 1. Сокращения названий синтетических материалов, используемых при производстве колбасных оболочек

 

Название полимера

Сокращенное обозначение

международное

русское

Полиэтилентерефталат

PET

ПЭТ

Сополимер поливинилиденхлорида

PVDC

ПВДХ

Полиамид

PA

ПА

Полимер ε-капролактама

PA 6

ПА

Полимер 1,6-гексаметилендиамина и адипиновой кислоты

PA 66

ПА 66

Полимер 1,6-гексаметилендиамина и азелаиновой (нонандиовой) кислоты

PA 69

ПА 69

Сополимер ε-капролактама и1,6-гексаметилендиамина и адипиновой кислоты

PA 6/66

ПА 6/66

Полимер 1,6-гексаметилдиамина и себациновой кислоты

PA 610

ПА 610

Сополимер ε-капролактама и 12-додекалактама

PA 6/12

ПА 6/12

Полимер 9-аминопералгоновой кислоты

PA 9

ПА 9

Полимер 11-аминоундекановой кислоты

PA 11

ПА 11

Полимер 12-аминододекалактама

PA 12

ПА 12

Полипропилен

PP

ПП

Полиэтилен

PE

ПЭ

Поливиниловый спирт

PVAL

ПВС

Сополимер этиленвинилацетата

EVA

EVA

Сополимер этиленвинилового спирта

EVOH

EVOH

 

Производственные условия, а также оснащение экструдера должны соответствовать виду используемого полимера. Так, например, для экструдирования полиэтилена необходимы совершенно другие температура, давление, а также скорость экструдирования, чем для экструдирования полиамидов. Материалы, из которых изготовлены экструдер и его основные элементы (шнеки, цилиндры и фильеры), пригодные для экструдирования сополимера ПВДХ, не подходят для экструдирования полипропилена.

Для получения окрашенной искусственной оболочки в промышленных условиях используют, как правило, уже окрашенные грануляты или грануляты с высокой концентрацией определенного пигмента, так называемый «суперконцентрат». В последнем случае суперконцентрат добавляют к неокрашенному грануляту, поскольку окрашивание синтетических материалов гораздо выгоднее и надежнее производить на стадии изготовления гранулята.

Относительно недавно был разработан метод производства искусственной оболочки с применением технологии коэкструдирования, в последнее время широко используемой при производстве пленок. При коэкструдировании искусственная оболочка состоит не из одного вида полимера, а из двух или нескольких слоев разных полимеров, что ведет к получению многослойной оболочки. Для применения такой технологии необходимо специальное оборудование. В процессе коэкструдирования применяются две или более отдельных экструзионных установок, в которых расплавляются соответствующие полимеры. Число этих установок зависит от количества слоев изготавливаемой оболочки. Экструдеры соединяются между собой с помощью кольцевой фильеры с несколькими зазорами, которую иногда на практике называют «черным ящиком». Из этой фильеры одновременно выдавливаются несколько рукавов, которые соединяются сразу же после выхода из фильеры. Для обеспечения надежной адгезии отдельных слоев между собой необходимо, чтобы их соединение происходило на термопластичном участке. Благодаря соответствующей предварительной обработке степень адгезии можно увеличить. Так, например, между отдельными слоями рукава могут экструдироваться специальные материалы, повышающие адгезию до требуемого уровня. Такие материалы, служащие для скрепления слоев, называют праймерами. До последнего времени производители искусственных оболочек основное внимание уделяли коэкструдированию полиамидов различного химического состава и полиамидов с полиолефинами. В результате коэкструдирования получают колбасную оболочку, характеристики которой объединяют в себе возможности используемых полимеров и их положительные свойства.

Возможно также производство полимерной оболочки кольцевой формы. Для этого пользуют различные технологии. Кольцевую оболочку можно формовать сразу же в процессе экструдирования, при этом используют фильеру соответствующей конструкции. Другим способом является формирование колец после экструзии. Для этого используют термоусадочную оболочку, наполняют ее воздухом и по спирали обводят вокруг нагретого вращающегося цилиндра. В местах контакта оболочки с цилиндром происходит усадка искусственной оболочки, приводящая к сжатию находящегося внутри оболочки воздуха. В результате оболочка растягивается с внешней, не соприкасающейся с цилиндром стороны. После формования колец полимерную оболочку охлаждают и направляют на дополнительную обработку.

При производстве синтетических оболочек всегда предполагалось изготовление бесшовного рукава, однако существует еще один метод изготовления полимерной оболочки. Так, например, при экструдировании сополимеров ПВДХ или при соединении нескольких симметрично расположенных слоев этого полимера образуется рукав, диаметр которого значительно превышает калибр соответствующей оболочки. Из такого широкого рукава изготавливают рукава меньшего диаметра. Происходит это следующим образом: на больших экструдерах производят рукава диаметром около 300 см и более. После экструдирования рукав складывают, в результате чего образуется двойное полотно. Сразу же после изготовления или после нанесения печати двойное полотно нарезают полосами соответствующей ширины для последующего формирования из них рукава заданного калибра. Однако пленочное полотно может быть изготовлено непосредственно на экструдере с так называемой щелевой фильерой, в этом случае исключается стадия складывания и нарезки рукава. Рукав образуется на соответствующей формовочной установке, имеющей так называемый «формовочный выступ». С помощью этого выступа пленка формуется в рукав, причем края пленочного полотна накладываются внахлест и фиксируются сварным продольным швом. При изготовлении рукава из сополимеров ПВДХ, как правило, используют высокочастотную сварку, поскольку другие методы сварки, например ультразвуковая сварка, в этом случае не подходят. Многослойные пленки из комбинированных полимерных материалов, например пленки ПЭ/ПА/ПЭ, могут быть соединены с помощью контактной тепловой или импульсной сварки. Наряду с явным недостатком, заключающимся в наличии видимого продольного шва, такие оболочки имеют ряд преимуществ. Так, например, экструзия большого рукава более выгодна с экономической точки зрения, чем производство колбасной оболочки малого диаметра. Другим преимуществом является возможность межслойной печати. Для этого отдельные слои разделяют и наносят на них одноцветную или многоцветную печать, используя флексографию или глубокую растровую печать. После нанесения печати оба слоя вновь соединяют, при этом может быть использовано клеевое ламинирование. В этом случае печать находится между слоями и не повреждается практически при любом внешнем воздействии.

Формование шовного рукава и его сварку может осуществлять на предприятиях по изготовлению искусственных оболочек, оснащенных формовочными установками, или, что встречается гораздо чаще, последующая подготовка оболочки происходит на мясоперерабатывающих предприятиях. Это объясняется тем, что на этих предприятиях имеется формовочное оборудование, шприцы и клипсаторы, например таких известных марок, как «Kartridge-pak-Maschine» («KP-Maschine») или «Polyclip TSA-Maschine». На этих установках в ходе одной рабочей операции происходит формование и сварка пленочного рукава, набивка оболочки фаршем, и на заключительной стадии проводится одновременное двухстороннее клипсование батонов с последующей обрезкой.

Поделиться

kemin
logosltd.ru
выставка Sudback
Мессе Дюссельдорф
goldenautumn.moscow
Facebook
Вконтакте
АльянсУпак
Вторая Международная конференция «МАСЛОЖИРОВАЯ ИНДУСТРИЯ»
Каталог компаний
Партнеры
Журнал
«Мясная Сфера»
Журнал
«Молочная Сфера»
Журнал «Хлебопечение/
Кондитерская Сфера»
Журнал
«Птицепром»
Журнал
«Рыбная Сфера»