אילו צורות של מגשים (עגול/מרובע/בצורת-לב) יכולה מכונה אוטומטית ליצירת מגש עוגות נייר?

לכו לאורך כל מעבר אפייה בסופרמרקט ותמצאו שורות של ספינות מאפינס, עטיפות קאפקייקס וקליפות טארט בצורות עגולות, מרובעות, לב, כוכב ומשושה. לכל צורה יש את התפקיד שלה (מכיל את הבלילה בתהליך האפייה לנקות ולשחרר את המוצר המוגמר). וכל אחד מהם מציע אסתטיקה (ייצוג מושך חזותית של מוצרי מאפה). אבל ייצור צורות מגוונות אלה בקצב תעשייתי דורש ציוד דפוס מיוחד. מכונות לייצור מגשי עוגות אוטומטיות הן מערכות הממירות קוביות שטוחות, חתוכות מראש או מגולגלות למיכלי אפייה תלת מימדיים. ארכיטקטורת הכלים שלו קובעת את מגוון הצורות שהוא יכול לייצר. זה נקבע על ידי יכולתו לעבד חומרים. זה נקבע על ידי אופן היווצרותו.

איך עובד תהליך הגיבוש

לפני שנדון בצורות ספציפיות, יש צורך להבין את מנגנון היווצרות הבסיסי. תהליך העבודה אמכונה אוטומטית ליצירת מגש עוגות ניירמשלב חום, לחץ ויצירה מכנית. המרכיבים הם בדרך כלל נייר חסין שומן, קלף או נייר מצופים בשכבות דקות של סיליקון או פולימרים מופלרים. והוא מוזן לתוך המכונה או בתור בילט-חתוך מראש או כרשת רציפה שנחתכת לגודל בתוך המכונה.

ריק החיתוך מסודר על תבנית האם (תבנית האם היא חלל בתוך המגש הנדרש). הוא עשוי מתבנית זכר (מגש בצורת אגרוף- בחלק החיצוני). כאשר האגרוף נכנס לחלל התבנית, ה-billet חייב להתאים לגיאומטריית התבנית. כתוצאה מכך, הוא יוצר את הדפנות המחורצות, התחתיות השטוחות והקצוות המתולתלים הכוללים אפיית כוס נייר. הטמפרטורות נעות בדרך כלל בין 180 ל-220 מעלות צלזיוס. זה מפעיל ציפוי או הדבקה על נייר. כתוצאה מכך, הוא יוצר קפלים חדים וקבועים שמחזיקים את צורת המגש לאחר שחרור הלחץ.

המחקר, שפורסם בכתב העת Journal of Materials Processing Technology, מדגים כי יכולת הצורה של נייר במהלך ציור והטבעה עמוקה תלויה בתכולת הלחות שלו, כיוון הסיבים וסוג הציפוי. ניתן להשיג ביצועי יצירה אופטימליים כאשר תכולת הלחות היא בין 5% ל-7%. הסיב מאונך לכיוון המתיחה הראשי (Elsevier, 2020).

מגשים עגולים: תקן התעשייה

כוסות נייר עגולות לאפייה הן פורמט האפייה המיוצר ביותר בעולם. הם עולם הפורמט הנצרך ביותר. הצורה הגלילית או מעט חרוטית היא צורת ברירת המחדל עבור מאפינס, קאפקייקס ופשטידות. כי בזמן האפייה הבלילה מתפזרת בצורה אחידה. זה אפילו מאפשר לחום להסתובב סביב המוצר. הוא משחרר מאפים עם התנגדות מינימלית.

מכונה אוטומטית לייצור מגשי עוגות נייר מייצרת מגשים עגולים על ידי שליחת כרטיסיות עגולים לתחנת יצירה סיבובית או אינדקס המצוידת במודול עגול. הקוטר בדרך כלל נע בין 30 מ"מ קאפקייקס לכוסות מאפינס בקוטר 95 מ"מ. דוגמת הקפלים יוצרת את הדופן המחוררת האופיינית. זה מיוצר על ידי ההבדל הגיאומטרי בין קוטר בילט לקוטר של קוטר הספל המוגמר. כוס מאפין סטנדרטית עשויה להשתמש במרווח של 95 מ"מ כדי ליצור בסיס מוגמר של 65 מילימטר. אז זה יוצר 8 עד 12 קפלים המפוזרים באופן שווה סביב ההיקף.

היתרון הטכני של צורה מעגלית הוא סימטריה מבנית. לתהליך היווצרות יש חלוקת מתח אחידה ועובי דופן וחזרה טובים. ניתן לחזור על עומק הקיפולים. והעקביות של החישוקים ניתנת לשחזור מאוד. אלו הם גורמי איכות מפתח עבור מאפיות מסחריות, המחייבים קווי מילוי ואריזה אוטומטיים להיות באותו גודל. ASTM D646 שיטת בדיקה סטנדרטית למדידת משקל (משקל בסיס) של נייר אפייה. השימוש בכוס מעגלית הוא בדרך כלל בין 35-80 גרם/מ"ר (ASTM International, 2021).

מגשים מרובעים ומלבניים: דיוק בפינות

מגשי אפייה מנייר מרובעים ומלבניים משמשים להכנת בראוניז, עוגות לוחות וקינוחים אישיים. הם אתגר מעצב שונה מהותית. המגש העגול מפיץ את הלחץ היוצר באופן שווה סביב 360 מעלות. אבל משטחים מרובעים מרכזים את הלחץ בארבע פינות. יש לצייר נייר בזוויות חדות בפינות אלו. אסור למשוך אותו לעיקול עדין.

תבנית הדפוס של המגש המרובע משלבת פונקציית הקלה זוויתית. אלה רדיוסים קטנים בפינות הפנימיות. בדרך כלל 2-5 מ"מ. זה גם מונע את קריעת הנייר במהלך משיכת הנייר. אפילו עם הבלטה כזו, הנייר בפינה חווה עומס גבוה משמעותית מהנייר על הדפנות השטוחות. מחקר שפורסם ב-International Journal of Mechanical Sciences מצא שהמתח המקומי בפינות של מגש נייר מרובע יכול להיות גדול פי 3.5 עד 4.2 מאשר במרכז דופן. לכן, בחירת הנייר בנקודות הלחץ הללו וביצועי הציפוי הם גורמים הקובעים את איכות המגש המרובע (Elsevier, 2021).

מכונה אוטומטית לייצור מגשי עוגות נייר מוגדרת לייצור מגש מרובע באמצעות -חלקים ריבועיים חתוכים מראש. זה לא משתמש במעגלים. ריק ריק ממוקם מעל דגם האם המרובע-. האגרוף הזכרי יורד בו זמנית ויוצר את ארבעת הדפנות. דוגמת הקפלים שונה מכוס עגולה. מגשים מרובעים משתמשים בדרך כלל בקפלים אלכסוניים בכל פינה. הם אינם משתמשים בסידור קפלים היקפי. אז זה דורש גיאומטריית אגרוף שונה. זה דורש פרופיל לחץ יוצר שונה.

מגשים מרובעים נעים בדרך כלל בגודל של 50 × 50 מ"מ עד 120 × 120 מ"מ. לפורמט המלבני יש יחס של 2:1, הנפוץ ביישומי פרוסות. החלפות למכונות לגדלים מרובעים או מלבניים שונים דורשים בדרך כלל החלפה של דגמים גברים ונשים כאחד. במכונות סרוו מודרניות-מתכווננות, זה לוקח 15-30 דקות.

מגשים בצורת לב-: אתגר הגיבוש

כוסות אפייה בצורת-לב הן פורמט מיוחד המשמש לחגיגת עוגות. אלה כוללים את יום האהבה, חתונות, ימי נישואין ותצוגות של קינוחים דקורטיביים. הם מגשי הקאפקייקס המורכבים ביותר מבחינה מכנית סטנדרטית שמכונות דפוס אוטומטיות יכולות לייצר. מכיוון שגיאומטריית הלב משלבת שני רדיוסי עקומה שונים. זה משתלב עם הדוקרנים בתחתית. גם המראה הכללי א-סימטרי.

התבנית היצירתית של המגש בצורת-לב חייבת לקחת בחשבון את התפלגות המתח הלא אחידה הגיאומטרית. שתי האונות העליונות מחייבות את הנייר להיות מצויר בעיקולים קמורים. הקודקוד התחתון יוצר נקודת ריכוז מתח. בשלב זה, הנייר נמשך לרדיוס כמעט אפס. עיצוב המות חייב לשלב זוויות ציור בקנה מידה. הוא חייב להכיל זרימה מבוקרת של חומרים. זה מונע את הקודקוד. הוא שומר על הגדרה חדה של קפלים לאורך הדופן הצדדי המעוקל.

מגשים בצורת-לב מייצרים בדרך כלל גדלים הנעים בין 45 מ"מ (מיני קאפקייק) ל-90 מ"מ (עוגות סטנדרטיות) בקוטר שווה. הסלסולים אינם סדירים. העלה העליון שלו קפלים צפופים יותר. גם סלסולים ישרים דלילים יותר. יש לו קמט חד בתחתית. אי סדירות זו פירושה שהלחץ היוצר סביב לא יהיה אחיד. לכן, המכונה חייבת להפעיל לחץ דיפרנציאלי על פני התבנית. יכולת זו דורשת מערכות לחיצה מרובות-אזורי או סרוו{11}.

הפדרציה האירופית למדע וטכנולוגיה של מזון (EFFOST) פרסמה מחקר על התכונות המבניות של יצירת מיכלי אפייה מנייר. כמו כן, צוין שמגש בצורת לב- הפגין כ-20 אחוז יותר קשיחות רוחבית מהמגש העגול הגדול יותר. הסיבה לכך היא חלוקה לא אחידה של הקפלים וירידה במספר הכולל של הקפלים. כתוצאה מכך, מגשים בצורת -לב דורשים משקלים מבוססי נייר- מעט גבוהים יותר. זה בדרך כלל 5-10g/m2 מעל המפרט העגול המקביל. הביצועים המבניים שלו הגיעו לרמות דומות (EFFoST, 2022).

צורות מיוחדות אחרות: כוכבים, משושים ופורמטים מותאמים אישית

בנוסף לשלושת הפורמטים הבסיסיים הללו, מכונות דפוס מודרניות יכולות לייצר סדרה של צורות מוגדרות גיאומטרית.

מגשי כוכבים

הנאום המרכזי היה בצורת כוכב. אלה כוללים אפייה לחג, מוצרים למסיבות לילדים ואריזות קינוחים דקורטיביים. חמש או שש נקודות של הכוכב יוצרות ריכוז קיצוני של מתח בכל קודקוד. אז הם דורשים שהתבנית תהיה מתוכננת עם רדיוס מתיחה משוכלל. והם דורשים מצעי נייר עם עמידות גבוהה לקריעה בחתך -. TAPPI T414 מגדיר את שיטת הבדיקה לעמידות בפני קריעה בתוך נייר. זהו פרמטר המסה העיקרי להערכת התאמתם של מצעים ליצירת פורמט כוכבים (TAPPI, 2022).

מגשים משושה ומתומן

צורות מרובות- צדדיות מספקות פשרה בין היעילות של מבנה הספל העגול לבין האופטימיזציה של שטח מיכל מרובע. הם נמצאים בשימוש נפוץ במוצרי אפייה מסחריים וחייבים להיות משובצים ביעילות על לוחות אפייה סטנדרטיים. תהליך יצירת מגש רב צדדי- הוא פשוט יותר מבחינה מכנית מאשר תהליך יצירת מגש בצורת לב- או כוכב. כי הלחץ לא מתפזר באופן שווה. אבל קל יותר לחזות ולנהל מאשר בקודקודים חריפים.

צורות מותאמות אישית

חלק מהיצרנים מציעים תבניות-מותאמות אישית עם צורות לא סדירות. אלה כוללים פרחים, בעלי חיים ודפוסים עונתיים. הם דקורטיביים, לא פונקציונליים. צורות אלו דורשות בדרך כלל פיתוח כלי עבודה ייעודי. הם מייצרים פחות. לכן, הם חלים רק על קווי מוצרי פרימיום או עונתיים.

מזון-תקני בטיחות ליצירת קשר עבור מגשי אפייה מנייר

ללא קשר לצורה, כל מגשי האפייה מנייר חייבים לעמוד בתקנות הבטיחות של חשיפה למזון. בארצות הברית, ה-FDA מסדיר נייר וקרטון במגע עם מזון לפי סעיף 176, פרק 21, של תקנות המזון הפדרליות (תוספי מזון עקיפים: נייר ורכיבי קרטון). כמו כן, מפרטת ההוראה את החומרים המותרים בתהליך ייצור הנייר. זה כולל דבקים, ציפויים וטיפולי פולימרים. השימוש בחומרים פרפלואורו-אלקיל (PFAS) לטיפולי Greaseproof היה נושא לבדיקה רגולטורית גוברת. לכמה מדינות אחרות יש הגבלות על PFAS במסמכי חשיפה למזון (FDA, 2022).

באירופה, תקנה (EC) No. 1935/2004 קובעת מסגרת לחומרי חשיפה למזון. זה גם דורש מנייר וקרטון לא להעביר כמויות גדולות של מרכיבים שעלולים להזיק לבריאות האדם כאשר הם באים במגע עם מזון. אסור שהוא יגרום לשינויים בלתי מקובלים בהרכב המזון. המלצת המכון הפדרלי הגרמני להערכת סיכונים (BfR) XXXVI מספקת מפרטים מפורטים לנייר וקרטון במגע עם מזון. הוא כולל גם הגבלות ספציפיות על תנועה של חומרים בודדים (אוסף קודים פדרליים, 2021).

מכונה אוטומטית ליצירת מגש עוגות נייר בעצמה אינה קובעת ציות לכללים אלה. כי גמישות היא מצע נייר פונקציה וחומרי ציפוי. אבל מכונות לא יכולות להכניס מזהמים במהלך הדפוס. זה כולל העברת חומר סיכה מפני השטח של התבנית. יתר על כן, הוא אינו יוצר תנאים שיכולים לפגוע במחסומי גישה למזון מנייר. מכונות המיועדות לייצור-למזון משתמשות בחומרי סיכה בדרגת מזון-על כל משטחי המגע. הם משתמשים בכלי נירוסטה או אלומיניום אנודייז כדי להילחם בקורוזיה וזיהום.

מַסְקָנָה

מכונת דפוס אוטומטית של מגשי קאפקייקס יכולה לייצר מגוון צורות מגש. אלה נעים בין כוסות עגולות ויעילות מבחינה מבנית לפורמט הלב המורכב מבחינה גיאומטרית. זה מושג באמצעות משחק הגומלין של גיאומטריית עובש, לחץ דפוס, הפעלה תרמית ותכונות חומרי נייר. פורמט רולטה נשאר המדד של התעשייה לחיזוי. זה נשאר קו הבסיס לביצועים המבניים שלו. פורמטים מרובעים ומלבניים מציגים את האתגר של ניהול מתח זוויתי. וכל זה דורש דפוס קפדני. הם דורשים לבחור את המצע שלהם בקפידה. לבבות ופורמטים מיוחדים אחרים דוחפים את גבולות יכולת צורת הנייר. לכן, הם דורשים בקרת לחץ מרובה-אזורים. הם דורשים זוויות הדרגתיות. זה מאפשר ייצור ללא תקלות-במהירויות תעשייתיות.

הפניות

• Elsevier. (2020).יכולת צורה של נייר בתהליכי רישום והטבעה עמוקים{{0}: השפעת לחות, כיוון סיבים וציפוי. Journal of Materials Processing Technology, 282, 117698.
• ASTM הבינלאומי. (2021).ASTM D646: שיטת בדיקה סטנדרטית לדקדוק של נייר וקרטון. West Conshohocken, PA: ASTM.
• Elsevier. (2021).ניתוח מתיחה מקומית ביצירת מגש נייר מרובע: חלוקת מתח פינות. כתב העת הבינלאומי למדע מכאני, 193, 106171.
• EFFoST (הפדרציה האירופית למדעי המזון והטכנולוגיה). (2022).ביצועים מבניים של מיכלי אפייה מנייר מעוצבים: ניתוח קשיחות השוואתי בין פורמטים גיאומטריים. Food Science and Technology International, 28(3), 245–256.
• TAPPI (האגודה הטכנית של תעשיית העיסה והנייר). (2022).TAPPI T414: עמידות בפני קריעה של נייר. Peachtree Corners, GA: TAPPI.
• FDA (מינהל המזון והתרופות של ארצות הברית). (2022).21 CFR Part 176: תוספי מזון עקיפים - רכיבי נייר וקרטון. סילבר ספרינג, MD: FDA.
• BfR (המכון הפדרלי הגרמני להערכת סיכונים). (2021).המלצת BfR XXXVI: נייר וקרש למגע עם מזון. ברלין: BfR.
• הנציבות האירופית. (2004).תקנה (EC) No 1935/2004: תקנה מסגרת על חומרים במגע עם מזון. בריסל: EC.