Способ изготовления клея для сигаретных швов - RU2058342C1

Описание

Изобретение касается способа изготовления клея для швов сигарет на основе химически модифицированного крахмала.

Известны водные смеси клеящих веществ на основе модифицированного крахмала (CMS-клей), которые могут использоваться в сигаретной индустрии для склеивания папиросной бумаги при производстве сигарет при максимальной скорости сигаретного штранга 550 м/мин.

Известный клей получают перемешиванием модифицированного крахмала с водой при массовом соотношении соответственно (15-30):(70-85).

Существенные преимущества названного вида клея по отношению к традиционному клею заключаются в высокой силе склеивания при более коротком времени высыхания, в возможности обработки частиц твердого вещества холодной водой и в гигиенической безопасности клея.

Изготовление клея CMS по известному способу, в котором твердое вещество и холодная вода должны по возможности интенсивно смешиваться друг с другом, а водная клеевая смесь по возможности без воздушных пузырей заполнять сборник машины (клеевой патрон), не подходит для практики промышленного производства сигарет.

Необходимая для достаточной силы сцепления доля твердой фазы приблизительно 20% при средней, согласно практике, величине напряжения среза дает после интенсивного перемешивания вязкость, которая лежит выше предела текучести при условии среза γ= 1,63 у η ≈ 500 Па · с. Тем самым, исходя из названной отрицательной текучести, нельзя автоматизировать изготовление клея представляемыми техническими средствами. Несмотря на интенсивное перемешивание в водной клеевой смеси гомогенно распределены сухие агломераты, которые на практике требуют время для разбухания 10-54 ч. Это указанное время набухания необходимо для надежного исключения разрыва клеевой пленки по шву папиросной бумаги во время производства. Несмотря на выравнивающий эффект в процессе набухания (54 ч) выявлены колебания в распределении вязкости Δ η= 7%
С другой стороны, это означает, что описанный способ может быть реализован для изготовления клея только циклически.

Как в процессе перемешивания, так и в процессе заполнения патрона рукой после произошедшего разбухания клея нельзя устранить воздушные пузыри. Необходимое для этого вакуумирование (откачка воздуха) заполненного клеевого патрона до конечного давления, уменьшение воздушных включений, полное устранение мешающих на клеевом диске сигаретной машины воздушных включений невозможно из-за заданных материалов вязкостей и коэффициентов диффузии.

Задачей изобретения является подготовка способа, посредством которого становится возможным непрерывное изготовление водного, практически без воздушных пузырей, клея для швов сигарет на основе химически модифицированного крахмала, и при котором можно отказаться от дополнительной обработки клея (вакуумирование патрона и т.п.).

В соответствии с изобретением задача решается тем, что в способе изготовления клея для сигаретных швов, включающем перемешивание модифицированного крахмала с водой при массовом соотношении соответственно (15-30):(70-85), в процессе перемешивания осуществляют постоянное или периодическое измельчение клеевой массы. При этом в качестве модифицированного крахмала может быть использован метиловый эфир картофельного или маисового крахмала со степенью замещения 0,1-0,25, в котором имеются свободные карбоксильные группы в виде соли натрия. Процесс может быть осуществлен при общем содержании неорганических солей ниже 2 мас. Кроме этого, чередование операций перемешивания и измельчения производит разбивку образующихся гелеобразных структур и разpушение воздушных пузырей. При затратах 3 мин и менее на перемешивание и измельчение получают конечный продукт. Практические результаты анализа показали, что вязкости при операции перемешивания по отношению к комбинации из операций перемешивания и измельчения при одинаковой рецептуре и усилии среза становятся выше в 1,5 раза. При этом вязкость водной клеевой смеси при доле твердой фазы предпочтительно 20% в условиях окружающей среды лежит ниже предела текучести.

Обеспечиваемая тем самым текучесть при условиях окружающей среды гарантирует автоматическую загрузку смеси в устройство наполнения патрона и, таким образом, непрерывную во времени автоматизацию загрузки компонентов смеси в аппаратуру перемешивания и измельчения до выдачи готового клея из клеевого патрона.

Тем самым получается конечный продукт, обладающий отличными клеящими свойствами, с колебаниями в распределении вязкости менее 1% и тонкодисперсными воздушными включениями с диаметром пузырьков менее 100.

Гомогенность, отсутствие воздушных включений в микроструктуре и сравнительно низкая вязкость клея наряду с названными преимуществами при его изготовлении создают благоприятные условия в клеящем аппарате сигаретной машины, такие как гомогенную загрузку клеевого диска и перенос на папиросную бумагу при скорости сигаретного штранга 550 м/мин, таким образом, количественную и качественную стабилизацию сигаретной продукции.

Водная смесь клея на основе химически модифицированного крахмала состоит предпочтительно из 15-30 мас. карбоксиметилового эфира картофельного крахмала или маисового крахмала со степенью замещения от 0,1 до 0,25, причем часть карбоксильных групп соединения связаны в виде сложного эфира с гидроксильными группами соседних молекул и имеются свободные карбоксильные группы в виде соли натрия. Соотношение свободных и этерифицированных карбоксильных групп выбрано предпочтительно таким образом, что в 2%-ном водном растворе имеется квазивязкость 500-4000 мПа · с, определенная круглостержневым вискозиметром Гопплера при усилии среза 4,91 кПа. Общее содержание неорганических солей лежит преимущественно ниже 2% и содержание тяжелых металлов и других вредных веществ ниже допустимых для пищевых и вкусовых продуктов границ.

П р и м е р 1. Для изготовления клея для швов сигарет определенные смешивающиеся доли порошкообразного карбоксиметилового крахмала и холодной воды (общее содержание соли <1% общая жесткость <20%Н, температура 20^оС) в пропорции 1: 5 дозируют во вращающуюся перемешиваемую емкость (11 об/мин). В имеющем форму полукруглой дуги поперечном сечении вращающегося кольцеообразного смесителя расположены тангенциально к центру смесителя на 120^о смещенные, имеющие форму дуги окружности ножи, позволяющие в процессах интенсивного измельчения-перемешивания (предпочтительно 1450 об/мин) за промежуток времени приблизительно 3 мин изготовление гомогенной, гелеподобной, практически без воздушных пузырей клеевой смеси, которая не должна подвергаться дополнительной обработке. Готовый клей при температуре 28-30^оС имеет текучесть, которая обеспечивает автоматическую выгрузку клеевой массы из указанного смесителя на винтовой конвейер и практически без воздушных включений заполнение в соответствующий резервуар для приема клеящего вещества (клеевой патрон).

П р и м е р 2. Для изготовления клея для склеивания по шву сигарет определенное количество маисового крахмала и холодной воды, общее содержание солей 1% общая жесткость 20% Н, температура 20^оС смешивают при соотношении 1: 4,5 до 1:6, подаче в виде раздельных непрерывных массовых потоков и емкость специального смешивающего устройства с автоматическим подводом. Порошкообразный CMS маисовый крахмал и вода смешивались друг с другом в питающем шнеке и затем поступали в транспортирующий шнек, откуда масса выдавливалась под действием давления, создаваемого в зоне транспортирующего шнека через отверстия в перфорированном диске устройства. Перед перфорированным диском расположен вращающийся одно- или многолезвийный нож. Вращающийся нож перед проходом перемешанной массы через отверстия перфорированного диска измельчает имеющиеся еще в сухом состоянии конгломераты клея. Питающий и транспортирующий шнеки, а также нож могут приводиться с одинаковым числом оборотов, или для повышения интенсивности процесса смешивания и резания от разных приводов с разным числом оборотов. Посредством возврата клеющей массы после перфорированного диска в питающую емкость с применением для этого специального устройства процесс циркуляции смеси происходит до тех пор, пока не будет обеспечено получение клея гомогенной структуры, который практически не образует вздутий и не требует дополнительной обработки.

Готовый клей имеет такую характеристику текучести, которая обеспечивает автоматический вывод его из процесса с помощью транспортирующего шнека и заполнение, практически без включения пузырьков воздуха, соответствующей емкости для клея (тюбиков). Непосредственно после изготовления сигарет из поступающей готовой продукции берутся отдельные экземпляры для контроля. Прочность склеивания cигарет определяется разрывом их вручную и визуальным контролем. Прочность шва считается достаточной, если на поверхности склеивания видны следы волокон. Это имеет место в данном случае. Такой процесс является обычным, применяющимся в течение многих лет в производстве сигарет.

Реферат

Использование: для склеивания папиросной бумаги при производстве сигарет. Сущность изобретения: перемешивают модифицированный крахмал с водой при массовом соотношении (15 - 30) : (70 - 85) при постоянном или периодическом измельчении клеевой массы. Используют карбоксиметиловый эфир картофельного или маисового крахмала со степенью замещения 0,1 - 0,25, в котором есть свободные карбоксильные группы в виде соли натрия. Общее содержание неорганических солей ниже 2 мас.%. 2 з. п. ф-лы.

Формула