Как производят целлюлозную пленку

 

Сырье для производства целлофана

К основным видам сырья, применяемым в вискозном производстве, относятся целлюлоза, едкий натр, сероуглерод и серная кислота.

Формование пленки

Для производства целлофана применяется так называемая целлофановая машина , представляющая собой по существу сложный агрегат, состоящий из формовочной и отделочной частей, сушилки и приемного механизма, наматывающего готовую пленку в рулоны.

Формовочная и отделочная части целлофановой машины являются проходным аппаратом, состоящим из ряда барок, оборудованных системой направляющих роликов, по которым пленка проходит внутри барок, и передаточными и отжимными валами, передающими пленку из одной барки в другую и отжимающими жидкость во избежание переноса ее в другие барки. Вискозная пленка формуется однованным способом в ванне, содержащей серную кислоту и сульфат натрия. Иногда для улучшения качества целлофана в осадительную ванну добавляют третий компонент - сульфат аммония, который увеличивает набухание пленки, что облегчает крашение и процесс получения более толстого целлофана. Примерный состав осадительной ванны для формования пленки толщиной 15-20 мк из вискозы со зрелостью 5-6 по NH4Cl приведен ниже в таблице 2. Свежую кислоту добавляют только в первую барку. Состав ванны во второй и третьей барках определяется уносом кислоты пленкой из предыдущей барки.

Интенсивный подогрев жидкости паром в первой барке ведут только в начале процесса, так как выделяющегося при формовании тепла (вследствие экзотермической реакции нейтрализации NaOH) достаточно для поддержания нужной температуры ванны. Процесс формования пленки может быть ускорен путем повышения температуры или кислотности ванны, а также еще большим увеличением зрелости вискозы.

Отделка пленки

При отделке пленки применяются операции: промывка, десульфурация, отбелка и кисловка с промежуточными и окончательными промывками, а также пластификацию пленки.

Для упрощения технологического процесса из числа отделочных операций часто исключают процесс отбелки, иногда и кисловки.

Пластифицированная пленка более эластична и имеет повышенную прочность на изгиб. В первой группе барок пленка промывается водой с целью удаления кислоты и солей, а также для частичного вымывания из нее серы. Во второй группе барок производится десульфурация. По выходе из осадительной ванны свежесформованная пленка содержит до 1% серы. Часть серы смывается с пленки теплой промывной водой. Окончательно сера удаляется обработкой раствором NaOH. Обычно применяют разбавленные растворы едкого натра (3-4 г/л) при высокой температуре (95(С). После обработки пленка содержит около 0,07% серы.

В десульфурационной ванне пленка сильно набухает, прочность ее резко понижается, вследствие чего обрывы происходят большей частью именно на этой стадии процесса.

После десульфурации и последующей промывки пленка хотя и прозрачна, но еще обладает серовато-желтоватым оттенком. Чтобы сделать пленку совершенно бесцветной, ее иногда отбеливают раствором гипохлорита натрия, содержащим около 2-3 г/л активного хлора. Процесс отбелки ведут при температуре 20-25(С. Далее пленка поступает на промывку водой и на кисловку раствором серной кислоты (2,5 г/л) для разложения оставшегося в пленке гипохлорита. При отсутствии отбелки кисловка служит для дополнительного удаления с пленки следов железа, которое придает ей слабо-желтоватую окраску. Иногда исключают также и кислову.

В качестве пластификатора наиболее широко применяется глицерин. Для пластификации целлофана могут быть использованы также двухатомные и многоатомные спирты (например, маннит, сорбит).

Обычно целлофан, употребляемый для упаковки, содержит 12-16% глицерина. Для некоторых специальных целей, когда требуется повышенная эластичность, выпускается целлофан с увеличенным количеством глицерина (до 30%). При этом применяют пластификационную ванну, содержащую повышенное количество глицерина. Данные, характеризующие зависимость физико-механических свойств целлофана от содержания в нем глицерина и воды.

Сушка и намотка пленки в рулоны

По выходе из барки, в которой производится пластификация глицерином, целлофан поступает в сушильную часть машины, состоящую из двух рядов сушильных барабанов (верхних и нижних), обогреваемых изнутри горячей водой. Пленка, поступающая в сушильную часть машины, содержит около 350% влаги (от веса сухой целлюлозы), а высушенная - 6-13%. В процессе формования, отделки и сушки вискозная пленка подвергается усадке - укорачивается. Величина усадки зависит от состава и зрелости вискозы, условий формования (состава и температуры осадительной ванны), толщины пленки и ряда других факторов.

При мокрых обработках (осадительные ванны, промывка, десульфурация, отбелка и кисловка) пленка усаживается на 34,7%, а во время сушки - на 9,9%. Это необходимо учитывать при технологических расчетах. По выходе из сушилки пленка наматывается на бумажную гильзу, надетую на деревянную палку или на деревянную бобину длиной 1,2-1,3 м. Вес рулона составляет 200-300 кг. При толщине целлофана 35 г/м2 и ширине 1,25 м длина пленки в таком рулоне достигает примерно 4600-7000 погонных метров.

Модификация целлофановой пленки

Одним из самых существенных недостатков целлофана является его большая водопроницаемость и высокая гигроскопичность. При погружении в воду целлофан через 24 ч поглощает равный себе объем воды, теряет прозрачность и механическую прочность (на 65-70%). Во влажной атмосфере целлофан деформируется, что портит внешний вид упаковки. В результате модификации получают пленки, которые обладают пониженной паро- и влагопроницаемостью, хорошо перерабатываются в изделия методом тепловой сварки, не слипаются при хранении в рулонах. Применяют следующие методы модифицирования целлофановой пленки: дублирование с пленкой из полиэтилена или других полимеров, лакирование, обработка так называемым антиблоком (водной суспензией меламино-формальдегидной смолы).

Дублирование

Дублирование проводят на машине-ламинаторе, которая снабжена экструзионной головкой и обычно размещается в одну линию с целлофановой машиной. В ламинаторе на пленку при помощи экструзионной головки наносят расплав полиэтилена. Затем дублированная пленка проходит зону охлаждения (25-30(С) и в пластическом состоянии поступает на прижимные валки (давление около 1,6 МПа), в результате чего увеличивается сцепление между пленкой и полиэтиленом. Толщина полиэтиленового покрытия зависит от соотношения скоростей перемещения целлофана и истечения расплава полиэтилена.

Лакирование

Для увеличения влагостойкости целлофан с одной или с обеих сторон покрывают лаковыми пленками толщиной от 2 до 4 мк. Для лакировки используются разбавленные растворы лаков, обладающих хорошей адгезией (сцеплением) к вискозной пленке (например, растворы колоксилина, различных поливиниловых соединений и др.). Лакированный целлофан становится гидрофобным (влагопроницаемость 1-1,5 г/м2(ч вместо 300-1000 г/м2(ч у обычного целлофана) и может склеиваться при 130 (С без применения клея.

Готовый лак содержит 10% твердого вещества 90% растворителей, например смеси этилацетата, бутилацетата и толуола в соотношении 6:1:3. Регенерируется примерно 90% смеси, которая вновь используется для приготовления лака. Пленкообразующее вещество лака может состоять, например, из следующих компонентов (в %):

Нитрат целлюлозы (нитроцеллюлозы) 50,0

Смола 10,5

Пластификатор 38,0

Парафин 1,5

Обработка (антиблоком)

Обработку целлофана (антиблоком( проводят на стадии пластификации. В результате взаимодействия феноло-формальдегидной смолы с гидроксильными группами целлюлозы снижается гигроскопичность пленки. Производство вискозной оболочки

Колбасные изделия зачастую выпускаются в вискозных оболочках, представляющих собой склееный целлофан или, что более удобно, сформованную трубку.

Основное отличие производства вискозной оболочки заключается в конструкции фильеры и формовочной машины. Для производства вискозной оболочки применяют фильеру, состоящую из двух колец из нержавеющей стали с зазором между ними, равным 0,8 мм. Через зазор продавливается вискоза, которая в осадительной ванне превращается в трубку (кишку) диаметром 40-50 мм. Футорка с фильерой погружается в осадительную ванну на глубину 40 см. Она имеет ряд отверстий для подвода ванны и воздуха внутрь формующейся трубки и отводы для отсоса реакционных газов. Воздух подается для того, чтобы ванна внутри формующейся трубки поддерживалась на одинаковом уровне с наружной ванной.

Сформованная трубка отводится вертикально вверх на ролики, расположенные на 2,5 м выше уровня ванны. По пути она орошается ванной для лучшего разложения ксантогената. Далее трубка проходит ряд ванн, где она подвергается тщательной промывке водой, десульфурации раствором NaOH, промывке водой и обработке глицериновой или хлористо-магниевой ванной.

Сушка трубок производится на каландрах. Затем они разрезаются на отрезки длиной 10 м (метровый товар) и упаковываются в пачки.

Особенности целлюлозной пленки

 

Преимущества использования пленки

•  - повышение выхода готового продукта; 
•  -  улучшение товарного вида продукции; 
•  -  получение дополнительной прибыли; 
•  - хороший защитный барьер для вкуса и аромата; 
•  - обладает антистатическими свойствами; 
•  - препятствует осаждению конденсата. 

Особенности использования целлюлозной пленки: 

Рекомендации по применению: 

Высокая паро- и дымопроницаемость не требует корректировки режимов термической обработки. Так как целлюлоза является термостойким материалом, то при термообработке изделий в целлюлозной пленке допускается применять высокие температуры – до 100 °С, что гарантирует получение хорошо проваренного продукта. 

Целлюлозная пленка при термической обработке: 

Пленка пригодна и для формования колбас. 

Целлюлозную плёнку применяют в производстве вареных и копченых ветчин, птицы, мясных рулетов и т. д. Плотно облегая мясной продукт во время приготовления, пленка способствует меньшему испарению влаги из продукта. 

При использовании с деликатесной сеткой целлюлозная плёнка предохраняет от слипания сетки с продуктом, что значительно облегчит снятие сетки потребителем. 

Пленка используется со всеми видами аппликаторов, предусматривающих одновременное наложение пленки и эластичной сетки для создания формы продукта. Аппликаторы могут использоваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. 

Продукцию допускается формовать вручную с последующей перевязкой шпагатом. 

Целлюлозную пленку рекомендуется использовать при изготовлении деликатесных изделий в формах различных конструкций и конфигураций. Формы предварительно выстилаются пленкой, после заполнения форм сырье сверху накрывают свободными концами пленки и формы подпрессовывают крышками. 

 

Применение пленки не изменяет технологического процесса изготовления того или иного продукта.

Чем отличается целлофан от полиэтилена

 

Любопытный факт: многие люди ошибочно думают, что целлофан и полиэтилен – это одно и то же. Данный стереотип настолько прочно укоренился в массовом сознании, что нередко приходиться слышать фразы типа «целлофановая упаковка», «упакуйте в целлофан» и т. д. Разумеется, говорящий это имеет в виду полиэтиленовую упаковку. Но при этом не видит разницы между целлофаном и полиэтиленом.

С научной точки зрение подобное отождествление – это вопиющее невежество. Целлофан и полиэтилен являются абсолютно разными веществами по своему происхождению, составу, свойствам и т. д.

В этом материале мы расставим все точки над «i», чтобы впредь ни у кого не возникало путаницы и недоразумений.

Что такое «целлофан» и что такое «полиэтилен»: основные различия

1. Полиэтилен – это высокомолекулярный материал, получаемый путем полимеризации этилена. Под воздействием высоких температур и давления молекулы этилена объединяются и выстраиваются в огромные цепи. В таких цепях насчитываются многие сотни тысяч молекул. Отсюда и названия вещества – полиэтилен, т. е. много молекул этилена.
2. Целлофан – это материал природного происхождения. Поскольку его получают из природного вещества под названием «вискоза». Уверены, что многие из наших читателей замечали слово «вискоза» на ярлычках своей одежды: указание, сколько процентов вискозы содержится в ткани. Если быть точным, то вискоза вырабатывается из древесины, путем воздействия на древесную целлюлозу гидроксида натрия. К вискозе добавляется глицерин, и в результате получается целлофан.

Помимо разницы в происхождении, существует множество других различий полиэтилена и целлофана.

• Целлофан легко рвется. Полиэтилен, напротив, очень устойчив к механическим повреждениям и меньше подвержен износу.
• Полиэтилен нельзя склеить, но можно осуществить тепловую сварку. Целлофан же легко склеивается, но не поддается сварке.
• При термической обработке полиэтилен начинает плавиться, а целлофан лишь слегка деформируется.
• Полиэтилен на 100 % водо-, паро- и воздухонепроницаемый материал. А целлофан, что называется, «дышащий»: легко пропускает и воздух, и воду.
• Особая структура целлофана позволяет длительное время удерживать нанесенные на его поверхности рисунки и надписи. Рисунки на полиэтилене имеют свойство быстро стираться.
• Материал полиэтилен не имеет вкуса, а целлофан обладает сладковатым вкусом, поскольку при его изготовлении используются целлюлоза и глицерин.
• Целлофан практически прозрачный, полиэтилен – матовый.
• Различить эти материалы можно и на ощупь. Целлофан более жесткий, а при сминании начинает шуршать и хрустеть. Полиэтилен же на ощупь более мягок и не издает характерных для целлофана звуков, когда его мнешь.
• При поджигании целлофан начинает пахнуть, как жженая бумага. А полиэтилен при аналогичном воздействии испускает характерный «химический» аромат.

Отметим еще и существенное различие в себестоимости: производство целлофана обходится существенно дороже, чем изготовление полиэтилена.

Ну и, конечно, нельзя не коснуться темы экологической безопасности. Являясь веществом природного происхождения, целлофан считается более безопасным для человека и природы материалом. Брошенный на улице целлофановый пакет разложится довольно быстро и не нанесет никакого вреда окружающей среды. Чего не скажешь про полиэтилен, который разлагается в течении нескольких веков. Именно заполнившие города, природные зоны и даже мировой океан полиэтиленовые пакеты стали настоящим экологическим бедствием наших дней.

Такие похожие и такие разные

Как видим, столь внешне похожие друг на друга материалы, как полиэтилен и целлофан, кардинально отличаются по внутреннему содержанию. Именно эти базовые свойства и определили области применения каждого материала.

Экологически безопасный, но при этом имеющий высокую себестоимость, легко рвущийся, а также воздухо- и водопорницаемый целлофан сегодня используется в основном как оболочка для колбас и сыров.

А 99 % всех пакетов для продуктов и товаров производятся именно из прочного, непроницаемого, дешевого полиэтилена.

Многослойная целлюлозная пленка

 

За последние несколько лет количество предприятий, в чьем ассортименте присутствуют колбасы в клееных целлюлозных оболочках, значительно возросло. Это и понятно, так как кроме модных тенденций на так называемые «ретро колбасы» производители, использующие многослойные целлюлозные оболочки, значительно улучшают вкусо-ароматические показатели своей продукци. В свою очередь покупатели, теряясь перед огромным выбором колбас у витрин магазинов, часто предпочитают проверенные, «вкусные, как раньше», колбасы в перевязанном целлофане с бумажной полосочкой внутри.

О преимуществах и недостатках подобных оболочек можно судить, исходя из разных критериев оценки. В основном, в пользу целлюлозных оболочек свидетельствуют такие факторы, как:

· бактериальная чистота;

· высокая фаршеемкость;

· легкое снятие с продукта;

· высокие показатели вкусоароматики продукта (ярко выраженная «корочка», высокая насыщаемость продукта коптильным дымом);

· наличие глянцевой корочки подсыхания на продукте под оболочкой;

· устойчивый, насыщенный цвет продукта.

Известно, что колбаса, изготовленная из одного фарша в равных условиях, но в разных оболочках, имеет разный вкус. Это связано с различиями между свойствами проницаемости материалов, из которых состоят колбасные оболочки.

Проницаемость по фенолу характеризует степень проникновения коптильного дыма через оболочку.

Хорошими свойствами проницаемости, помимо целлюлозных, обладают и натуральные оболочки (например, синюги), но они требуют дополнительной подготовки для очистки от соли и устранения специфического, иногда резкого «медицинского», запаха, передающегося продукту. Качественные показатели колбас в коллагеновых колбасных оболочках также высоки. Но, в отличие от целлюлозных, эти оболочки не обладают глянцевым блеском и прозрачностью, поэтому копченая, аппетитная «корочка подсыхания» на колбасах через них не видна.

У колбас в целлюлозных оболочках быстрее и интенсивнее происходит процесс образования коагулированного слоя, и насыщение его коптильным дымом более интенсивно, поэтому цвет, вкус и аромат у такой продукции всегда отвечают самым высоким требованиям качества. Оболочки на основе целлюлозы эластичны, влаго-, дымопроницаемы, термически устойчивы (до 100 ºС), что обеспечивает получение хорошо проваренного продукта. Следует пояснить, что это вовсе не означает, что в других оболочках продукт нельзя хорошо проварить, просто в любой критической ситуации (превышение фактической температуры, передержка по времени продукции на стадии варки и т.д.) коллагеновая и натуральная оболочки разрушатся, а целлюлозная, в том числе и фиброузная, сохранят целостность структуры.

Технологические свойства целлюлозных оболочек напрямую зависят от химических и физических свойств пленок, из которых они изготовлены. Целлюлозные пленки производятся из сырья растительного происхождения (целлюлозу из разных пород деревьев, хлопка и др.) с высокой степенью очистки.

На практике производители чаще всего сталкиваются с трудностями наполнения целлюлозных многослойных клееных оболочек. Сложность при набивке целлюлозных оболочек обусловлена тем, что необходимо оптимизировать степень увлажнения (смачивания) оболочки в процессе ее подготовки перед наполнением. Для рационального и безотходного применения их при выработке колбас необходимо иметь полное и четкое представление о свойствах этого материала.

Свойства целлюлозной пленки

 

Целлофан или целлюлозная пленка - это прозрачная гидратцеллюлозная (вискозная) пленка, полученная из вискозы. Целлофан является наиболее дешевым и распространенным упаковочным пленочным материалом, производится во всем мире в очень больших количествах. Лакированная целлофановая пленка используется для упаковки кондитерских изделий, табачной продукции, парфюмерной продукции, жирный мясо-молочных продуктов. Обычный целлофановую пленку используют для упаковки товаров народного потребления, а также технических продуктов. Преимущество целлофана перед упаковочными материалами других видов заключается в его прозрачности, дающей возможность осматривать товар в таре, не прикасаясь к нему руками.

Целлофан применяют также для декоративных целей, изготовления детских игрушек и елочных украшений. Обрезки целлофана используются для изготовления соломки для упаковки яиц или для плетения корзин и пр.

Свойства целлофана

Показатели физико-механических свойств целлофана:

Прочность при растяжении, МН/м2 35-75

Относительное удлинение при разрыве, % 10-50

Стойкость к распространению надрыва, сН 2-20

Прочность при продавливании

по Мюллеру, МПа 5,5-6,5

Прочность при ударе, МН/м2 47

Число двойных изгибов до разрушения 2-6

Плотность, г/см3 1,50-1,52

Гигроскопичность, % 12,8-13,9

Температура, (С плавления (размягчения) - начала разложения 175-205

Диэлектрическая проницаемость (при относительной влажности воздуха 65%) в области частот 100 кгц 5,3

Стойкость целлофана к различным воздействиям:

Стойкость к действию

сильных кислот плохая

сильных щелочей плохая

жиров и масел умеренная

органических растворителей хорошая

Водостойкость

водопоглощение за 24 ч, % 45-115

при высокой влажности умеренная

Стойкость к солнечному свету хорошая

Теплостойкость, (С) 130

Морозостойкость, (С) -18

Горючесть горит