MD4604C1 - Procedeu de fabricare a obiectului turnat biodegradabil, în special a veselei şi ambalajelor - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de fabricare a obiectelor turnate biodegradabile, în special a veselei şi ambalajelor.Procedeul de fabricare a obiectului turnat biodegradabil cu aplicarea procesului de creare a presiunii vaporilor de apă în interiorul unei forme compuse include amestecarea tărâţelor friabile, cu granulare de la 0,01 până la 2,80 mm în cantitate de 95…100% de masă, conţinând 14% de apă legată structural sub formă de umiditate, cu obţinerea unui amestec de substanţă friabilă, încălzirea formei până la o temperatură de 120°C sau mai mult, amplasarea amestecului de substanţă friabilă menţionat în una dintre părţi a formei, închiderea formei, supunerea amestecului tratării simultane cu temperatură şi presiune în intervalul de 1…10 MPa, depresurizarea formei, cel puţin o dată, prin formarea unui gol între marginile formei de cel mult 0,5 mm, şi deschiderea formei.

Description

Obiectul invenţiei este un procedeu de fabricare a obiectelor turnate biodegradabile, în special a veselei şi ambalajelor.

Procedeul de fabricare a obiectelor turnate biodegradabile, în special a veselei şi ambalajelor, este cunoscut în descrierea brevetului polonez PL 195130.

Procedeul constă în aceea că tărâţele friabile, de preferinţă tărâţe de grâu, cu granulare de la 0,01 până la 2,80 mm în cantitate de 95-100% de masă conţinând de la 7% până la 45% de apă legată structural sub formă de umiditate, în caz de necesitate, se amestecă în formă uscata cu amestecul de substanţe de impregnare şi/sau adaosuri de aromatizare şi/sau parfumare şi/sau materialele de umplutură nefibroase şi/sau agenţi de umezire şi/sau adaosuri de colorare în cantitate de 5% de masă colectiv. Cantitatea măsurată de material friabil obţinut în modul descris mai sus se amplasează într-o parte a unei forme din mai multe părţi, de preferinţă, din două părţi, apoi forma se închide şi amestecul se supune operaţiunii simultane a temperaturii în limitele de la 20 până la 450° C şi presiunii în limitele de 1-10 MPa şi/sau forţării de până la 100 t/cm2 cu presiunea pistonului până la 320 MPa timp de până la câteva secunde. În caz de aplicare a presiunii procedeul se realizează, de preferinţă, după cum urmează: forma înainte de închiderea completă se sigilează şi apoi se presează a doua parte a formei pentru a produce presiune în interiorul formei. Forţarea este realizată, de preferinţă, prin utilizarea preselor hidraulice, preselor mecanice, ciocanului hidraulic sau echipamentelor concepute special pentru acest scop. Toate părţile formei se încălzesc, totodată părţile superioare şi inferioare ale formei trebuie să fie încălzite la temperaturi diferite permiţând astfel controlul debitului vaporilor de apă formaţi. Acest efect permite de a alege care suprafaţă a obiectului turnat trebuie să fie mai puţin poroasă. Timpul total de supunere a amestecului la operaţiunea de presiune sau forţă şi temperatură care este de câteva secunde poate fi completat într-un ciclu sau în mai multe cicluri de câteva secunde cu reducerea sarcinii variabile.

Procedeul, conform invenţiei, poate fi realizat într-un ciclu în cazul în care forma are găuri, goluri sau pori care permit evacuarea vaporilor de apa formaţi în timpul operaţiunii de temperatură şi presiune sau forţă. Produsele finite sunt de preferinţă acoperite cu un strat peliculogen.

În conformitate cu procedeul sus-menţionat, sunt aplicate două tehnici. Prima constă în supunerea materialului conţinut în formă la presiunea repetată cu pistonul presei hidraulice. Fiecare lansare a pistonului deschide forma şi eliberează vaporii de apă formaţi. Formarea produsului final necesită mai multe curse ale pistonului şi vaporii de apă care iese brusc din masa parţial lichefiată provoacă ruperea obiectelor turnate. Pierderile se estimează la 50%. Capacitatea de a controla procesul şi de a-i monitoriza este limitată. La rândul său, aplicarea presiunii prin închiderea formei, sigilarea şi operaţiunea presiunii generate de vaporii de apă formaţi în forma impenetrabilă nu permite relaxarea masei în ciclurile ulterioare. Nu mai mult de un ciclu este aplicat, deoarece sigilarea formei de fiecare dată nu este realistă din punct de vedere tehnic şi economic. Aplicarea formelor care au pori sau goluri, care permit evacuarea vaporilor de apă este permisă în procedeul care utilizează forţa de presiune a pistonului.

Procedeul, conform descrierii brevetului polonez PL 195130 este aplicat în practică pentru formele plane, cum ar fi plăcile în varianta de aplicare a forţei de presiune a pistonului, şi pentru produsele care au adâncime semnificativă, cum ar fi cupe, procedeul de închidere impenetrabilă a formei, precum şi procesul care include un ciclu sunt aplicate. În ambele cazuri, pierderile de materie primă rezultate din deversarea masei din formă, ruperea obiectelor turnate în timpul deschiderii bruşte a formei sunt semnificative. În plus, procesul este practic imprevizibil şi obiectele turnate formate nu sunt identice, nu au culoare şi densitate identice. Formarea unui obiect turnat durează aproximativ câteva secunde, ceea ce favorizează performanţa tehnologică destul de redusă cu cantitatea semnificativă simultană a deşeurilor. În practică, nu este posibil de a evoca presiune înaltă în interiorul formei, deoarece acest lucru va provoca ruperea completă a produsului şi suplimentar ruperea produsului constituie un pericol pentru persoanele care stau aproape de linia de producţie.

Prin urmare, formarea obiectelor turnate, conform procedeului descris mai sus, este foarte sensibilă la schimbările tuturor parametrilor, cum ar fi presiunea, temperatura, umiditatea materiei prime, timpii de închidere şi de deschidere a formei. Schimbarea nesemnificativă a cel puţin unui dintre aceşti parametri cauzează creşterea necontrolată a presiunii care rupe produsul în timpul deschiderii formelor deja în primul ciclu. Aceşti parametri, cu toate acestea, sunt esenţiali pentru apariţia, densitatea şi timpul de presiune particulară, precum şi controlul întregului proces de producere. Produsele sunt ecologic pure şi au o densitate relativ mică, astfel ele sunt suficient de flexibile şi uşor absorb apa. Produsele fabricate prin procedeul descris mai sus sunt efectul extruziunii foarte delicate. La maximum, patru obiecte turnate per minut pot fi produse.

Obiectul invenţiei este procedeul de fabricare a obiectelor turnate biodegradabile în special a veselei şi ambalajelor cu aplicarea procesului de creare a presiunii vaporilor de apă din interiorul formei. Tărâţe friabile, de preferinţă tărâţe de grâu, cu granulare de la 0,01 până la 2,80 mm în cantitate de 95-100% de masă conţinând mai mult de 14% din apa legată structural sub formă de umiditate, în caz de necesitate, se amestecă în formă uscată cu un amestec de substanţe de impregnare şi/sau adaosuri de aromatizare şi/sau materiale de umplutură nefibroase şi/sau agenţi de umezire şi/sau adaosuri de colorare în cantitate de 5% de greutate. Cantitatea măsurată de material friabil obţinut în modul descris mai sus se amplasează într-o parte a unei forme din mai multe părţi, de preferinţă din două părţi, formă impenetrabilă încălzită, forma se închide şi amestecul se supune operaţiunii simultane a temperaturii în limitele de 1a 120°C şi a presiunii în limitele de 1-10 MPa, apoi forma se depresurizează formând un gol între marginile formei care nu este mai lată de 0,5 mm şi apoi, dacă este necesar, forma se închide din nou şi ciclurile de depresurizare se repetă, şi apoi în ultimul ciclu forma se deschide şi numărul de depresurizări este cel puţin 1 şi întregul proces durează câteva secunde. Procesul de depresurizare şi închidere a formei se efectuează în conformitate cu programul echipamentului, care controlează digital mişcarea formei în funcţie de parametrii aşteptaţi ai produsului final. Datorită aplicării formei impenetrabile şi deschiderii incomplete a formei între cicluri este posibil să se obţină produsul cu parametri fizico-mecanici care sunt asumate în prealabil şi programabile, precum şi având culoarea şi aspect exterior specific. Soluţia domeniului anterior cu aplicarea presiunii vaporilor de apă formaţi luând în considerare doar o singură deschidere completă a formei nu a permis nici un control al procesului. Procedeul oferit în prezent datorită etapei de cel puţin o depresurizare a formei înaintea deschiderii sale complete şi posibilităţii de închidere impenetrabilă repetată a formei şi de efectuare a mai mult de un ciclu al operaţiunii de presare permite obţinerea obiectelor turnate cu parametri de funcţionare mai buni, cum ar fi densitate, culoare şi aromă. Este posibil de a crea presiune înaltă fără orice distorsiuni ale obiectelor turnate şi pierderi de producţie. Culoarea, aroma şi densitatea sunt deosebit de importante în cazul în care obiectele turnate sunt apoi aplicate ca veselă de unică folosinţă pentru servirea alimentelor. Această veselă după sfârşitul mesei este potrivită pentru consum, de aceea gustul şi aroma acesteia sunt importante. Cea mai importantă particularitate a obiectelor turnate obţinute în urma aplicării procedeului conform invenţiei este densitatea crescută şi reducerea semnificativă a pierderii de producţie. Densitatea obiectelor turnate influenţează rezistenţa lor crescută la absorbţia lichidului, mâncărurilor calde, sosurilor şi altor lichide. Suplimentar, obiectele turnate sunt mai rigide şi mai uşor de ţinut de către consumator. Timpul de producere a unui singur obiect turnat este de asemenea important şi a scăzut de mai multe ori cu îmbunătăţirea simultană a parametrilor de funcţionare ai produsului final. Suplimentar, procedeul conform invenţiei permite controlul monitorizat al procesului, în scopul obţinerii produsului cu astfel de parametri necesare pentru scopul specific. Fiecare ciclu de depresurizare şi de închidere poate rezulta în diferiţi parametri oferind astfel posibilitatea de a produce produse având diferiţi parametri planificaţi în prealabil, cum ar fi: aspectul exterior, caracteristicile de rezistenţă, absorbţia apei şi densitatea. Noul procedeu permite producerea cu aceeaşi formă de turnare, de exemplu, a unui castron, a produselor cu diferite caracteristici interne şi externe în conformitate cu producţia planificată prin reglarea timpului, temperaturii şi numărului de depresurizări. Este posibil să se producă până la 20 de obiecte turnate per minut în comparaţie cu patru conform procedeului cunoscut în stadiul tehnicii.

Exemplul 1

Din tărâţe friabile conţinând umiditate legată structural de 17,5% obţinute din măcinarea grâului următoarele secţiuni au fost selectate prin screening cu valorile de 0,1/0,2 mm - 35% de masă, 0,2/0,4 mm - 25% de masă, 0,4/0,8 mm -40% de masă. Materialul a fost pregătit pentru formarea obiectelor turnate biodegradabile prin amestecarea a 99% de masă de tărâţe selectate în modul descris mai sus, cu 0,3% de masă de sorbită, 0,4% de masă de zahăr ars şi 0,3% de masă de colorant admis pentru aplicarea în produsele alimentare. Forma a avut două părţi. Partea interioară a formei a reflectat forma produsului final şi marginile acestuia s-au atins reciproc prin sistemul de lambe şi caneluri închizând etanş forma. Forma încălzită până la 120°C s-a turnat cu amestecul preparat cu o masă mai mare cu 10% decât masa produsului final şi apoi s-a închis. Căldura, necesară pentru lichefierea amestecului şi evaporarea apei, a fost introdusă în interiorul formei. Pentru a obţine caracteristicile necesare ale produsului este necesar să se atingă umiditatea de 10-11%. La închidere, căldura a fost introdusă, iar la depresurizare, evaporarea apei a fost permisă. În acest caz, 5 cicluri de închidere pentru 1s fiecare au fost aplicate şi între cicluri forma a fost depresurizată de fiecare dată timp de 0,5 secunde. Întregul proces de închidere şi depresurizare a fost controlat digital. Forma a fost depresurizată în limitele de la 0,1 mm pana la 0,2 mm. Produsul a fost obţinut cu densitatea de 1,600 g/cm3, în timp ce prin procedeul cunoscut în stadiul tehnicii s-au obţinut obiecte turnate cu densitatea de până la 1,200 g/cm3.

Exemplul 2

Amestec de tărâţe cu 17,5% umiditate.

Temperatura de 170°C.

Porţiunea exactă a fost măsurată (fără deversare).

Procedura este aceeaşi ca în exemplul 1, pentru a se obţine produsul finit cu 11% umiditate.

Forma se închide şi marginile se închid înainte de lichefierea completă.

Temperatura ridicată cu presiunea completă cauzează o creştere bruscă a presiunii în interior, materialul obţine cu uşurinţă un nivel ridicat de lichiditate şi absoarbe temperatura necesară pentru evaporarea apei. În acest procedeu apa în material după lichefiere atinge temperatura de fierbere numai la sfârşitul primei închideri. Închiderea şi deschiderea primului ciclu durează circa 3 secunde şi este controlat digital. A două închidere cauzează efecte similare cu prima, dar materialul este deja lichid şi presiunea ridicată şi temperatura influenţează densitatea produsului finit. Practic, după a doua presiune, produsul atinge 11-12% de umiditate şi procesul poate fi terminat. Pentru aspectul exterior şi strălucire, se aplică a treia presiune, dar numai în scopuri cosmetice şi energia aplicată în această presiune este nesemnificativă. Prima închidere este de 1,5 s, prima depresurizare - 1,0 s, închiderea repetată - 2 s, depresurizarea repetată - 1 s, închiderea repetată de 1 s, depresurizarea de 0,5 s. Produsul cu densitatea de 1600 g/cm3 a fost obţinut, în timp ce prin procedeul cunoscut în stadiul tehnicii obiecte turnate cu densitatea de până la 1-200 g/cm3 se obţin şi timpul de producere durează mai mult de 30 s.

Exemplul 3

Amestec de tărâţe cu umiditatea de 17,5%.

Temperatura de 190-200°C.

Porţiunea exactă în forma închisă şi procedura este aceeaşi ca în exemplul 2, în care obiectivul este produsul finit cu umiditatea de 11%. Formele se închid şi chiar temperatura şi presiunea mai mare provoacă lichefierea uşoară. După 5 s, forma se depresurizează timp de 2 s şi apoi se deschide. Produsul cu densitatea de 1,400 g/cm3 se obţine, în timp ce prin procedeul cunoscut în stadiul tehnicii, obiecte turnate cu densitatea de până la 1,200 g/cm3 se obţin şi timpul de producere durează mai mult de 30 s.

Umiditatea atinsă de cca 10-11% în funcţie de numărul de închideri ale formei şi temperatură este ilustrată în tabelul 1.

Tabelul 1

Numărul de închideri Temperatura formei 120°C 170°C 190°C 1 16,5 15,9 11,3 2 14,1 13,8 10,2 3 13,2 12,2 4 11,8 11,1 5 10,9 9,9 Umiditatea stabilă a materiei prime la nivelul de 17,5%

În exemplele de mai sus boluri cu diametrul de 200 mm şi farfurii cu diametrul de 240 mm au fost fabricate. Studiul absorbţiei apei de 20°C şi uleiului şi afluxul de apă al temperaturii de fierbere sunt prezentate în Tabelul 2. Studiul a constat în umplerea bolului şi farfuriei şi măsurarea timpului până la apariţia urmelor de scurgere. Rezultatele tuturor măsurătorilor au indicat o rezistenţă de două sau chiar trei ori mai mare la scurgeri în privinţa farfuriilor şi bolurilor fabricate în procedeul precedent. Studiul a indicat că presiunea înaltă în cursul rezultatelor de producţie în produsele cu densitate înaltă are o influenţă decisivă asupra absorbţiei apei a produselor finite. Ciclurile finale conform invenţiei sunt doar cele cosmetice şi îmbunătăţesc aspectul exterior.

Tabelul 2. Determinarea trăsăturii caracteristice a produselor obţinute conform cu stadiul anterior şi procedeul invenţiei

Produsul Rigiditatea MPA Densitatea G/cm³ Grosimea mm Masa g Culoarea Aroma Numărul de cicluri de producere Bol de 20 cm 1100 1100 1,6 45-50 Luciu Tărâţe 5 *Bol de 20 cm 1650 1550 1,6 57-62 Luciu natural cafeniu-deschis Tărâţe prăjite 3 Farfurie de 24 cm 980 1180 1,8 80-90 Cafeniu-deschis Tărâţe 5 *Farfurie de 24 cm 1400 1600 1,8 95-100 Luciu natural cafeniu-închis Pesmeţi 3

* Se referă la procedeul conform invenţiei

1. PL 195130 A1 1978.04.10

Claims (6)

1. Procedeu de fabricare a obiectului turnat biodegradabil cu aplicarea procesului de creare a presiunii vaporilor de apă în interiorul unei forme compuse, care include amestecarea tărâţelor friabile, cu granulare de la 0,01 până la 2,80 mm în cantitate de 95…100% de masă, conţinând mai mult de 14% de apă legată structural sub formă de umiditate, cu obţinerea unui amestec de substanţă friabilă; încălzirea formei până la o temperatură de 120°C sau mai mult; amplasarea amestecului de substanţă friabilă menţionat în una dintre părţi a formei; închiderea formei; supunerea amestecului operaţiunii simultane a temperaturii şi presiunii, unde presiunea este de la 1 până la 10 MPa; depresurizarea formei, prin formarea unui gol între marginile formei de 0,5 mm sau mai puţin şi eliberarea presiunii vaporilor de apă din interiorul formei, unde depresurizarea menţionată se efectuează cel puţin o dată, şi deschiderea formei, totodată, ciclurile de închidere a formei, supunerea amestecului operaţiunii simultane a temperaturii şi presiunii şi depresurizarea formei durează câteva secunde, acestea sunt efectuate în conformitate cu echipamentul în prealabil programat, care controlează în mod digital mişcarea formei în funcţie de parametrii aşteptaţi ai produsului final.

2. Procedeu, conform revendicării 1, în care ciclurile menţionate de închidere a formei, supunerea amestecului operaţiunii simultane a temperaturii şi presiunii şi depresurizarea formei se repetă.

3. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 1-2, în care ciclurile de amestecare a tărâţelor friabile adiţional includ amestecul tărâţelor friabile menţionate în formă uscată cu substanţe de impregnare, aditivi alimentari, adaosuri de aromatizare, umpluturi nefibroase, agenţi de umezire, coloranţi sau combinaţii ale acestora în cantitate de până la 5% din greutate cu obţinerea amestecului menţionat de substanţă friabilă.

4. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 1-3, în care forma menţionată reprezintă în sine o formă din două părţi.

5. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 1-4, în care tărâţa menţionată este de grâu.

6. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 1-5, în care fabricarea obiectelor turnate biodegradabile reprezintă în sine veselă sau ambalaj.