СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АНТИАДГЕЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ ФОРМЫ Российский патент 2012 года по МПК A21B3/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к хлебопекарной промышленности, а именно к технологическим процессам нанесения полимерного антиадгезионного покрытия на металлические хлебопекарные формы.

Сведения о предшествующем уровне техники

Из уровня техники известны способы нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, которые нашли применение в хлебопекарной промышленности.

Известен способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающий очистку поверхности, последовательное нанесение на поверхность грунта - слоя силиката щелочного металла, покрытия - слоя политетрафторэтилена (фторопласта) с промежуточной сушкой и термическую обработку формы. Для повышения прочности покрытия и упрощения процесса перед нанесением покрытия - слоя политетрафторэтилена - на грунт наносят слой водного раствора хлористого кальция 10-20% концентрации в два приема с промежуточным подсушиванием [«Способ покрытия хлебопекарной формы антиадгезионным покрытием» SU 1050628 (А) (Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности) A21D 8/08, 30.10.83, аналог] [1].

Известен также способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающий механическую (дробеструйную) обработку поверхности формы, нанесение на поверхность формы слоя, включающего соединение кремния, сушку грунта на воздухе, нанесение слоя покрытия в виде суспензии Ф-4Д, включающей политетрафторэтилен (фторопласт), сушку покрытия на воздухе и термическую обработку формы. Для увеличения теплопроводности формы при одновременном упрощении процесса нанесения покрытия в качестве грунта используют 50% водную суспензию политетрафторэтилена (фторопласта), содержащую двуокись кремния в количестве 20-30 мас.%, слои грунта и покрытия наносят толщиной соответственно 10-15 мкм, после сушки грунта форму дополнительно подвергают термообработке при 150-160°С [«Способ покрытия хлебопекарной формы антиадгезионным составом» SU 1750572 (А) (Научно-производственное объединение хлебопекарной промышленности) A21D 8/08, 30.07.1992, аналог] [2].

Известен также способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающий предварительную пескоструйную обработку, обдувку сжатым воздухом для удаления пыли и нанесение антиадгезионного покрытия из фторопласта с последующей его термообработкой. Для повышения качества покрытия и производительности процесса нанесения антиадгезионного покрытия, формы перед нанесением покрытия нагревают до 415-430°С, причем толщину покрытия выбирают 10-20 мкм, при этом термообработку осуществляют при температуре прогрева в течение 20 мин [«Способ обработки внутренних поверхностей пекарных форм» RU 2025977 (С1) (Научно-производственная фирма «Собина»), А21В 3/13, 09.01.1995, аналог] [3].

Недостатками известных способов нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы [1-3] являются высокая стоимость покрытия хлебопекарной формы антиадгезионным составом на основе политетрафторэтилена (фторопласта), а также недостаточная стойкость антиадгезионного покрытия хлебопекарных форм, из-за чего срок эксплуатации хлебопекарных форм с антиадгезионным покрытием, нанесенным известными способами, не превышает 6 месяцев.

Из уровня техники известен также наиболее близкий к заявляемому способу по назначению, количеству общих признаков и достигаемому техническому результату - способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающий механическую обработку металлических хлебопекарных форм, обдувку форм сухим воздухом, нанесение на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм с нанесенным полимерным антиадгезионным покрытием. Механическую обработку форм ведут методом дробеструйной обработки при давлении воздуха 0,4-0,6 МПа, причем каждая форма обрабатывается в течении 5-6 с. Перед нанесением антиадгезионного покрытия на поверхности форм наносят грунт. Термическую обработку форм и полимеризацию нанесенного полимерного антиадгезионного покрытия осуществляют в течение 3 часов при температуре 180°С. Для повышения качества обработки форм, обжиг форм производят при температуре 450-500°С в течение 0,9-1,2 ч в газовой среде с содержанием кислорода 12-15%, а перед дробеструйной обработкой осуществляют промывку (очистку) форм от продуктов обжига водой под давлением 1,5-2,0 МПа с последующей сушкой при 80-100°С в течение 0,4-0,6 ч [«Способ обработки внутренних поверхностей хлебопекарных форм и линия для обработки внутренних поверхностей хлебопекарных форм» SU 1178379 (А) (Воронежский технологический институт) А21В 3/13, 15.09.1985, наиболее близкий аналог-прототип] [4].

Недостатками известного способа нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы [4] является его несовершенство, обусловленное тем, что этот способ предусматривает большое количество действий (операций) и большую номенклатуру используемого энергоемкого технологического оборудования, что повышает себестоимость хлебопекарных форм.

Кроме того, условия выполнения действий (операций), в том числе режимы действий (операций) и используемый состав антиадгезионного покрытия, а также тип технологического оборудования не являются рациональными, в результате чего не достигается оптимизация технологического процесса нанесения антиадгезионного покрытия, снижается стойкость антиадгезионного покрытия хлебопекарных форм, из-за чего срок эксплуатации хлебопекарных форм с антиадгезионным покрытием, нанесенным этим известным способом, составляет от 6 до 10 месяцев.

Суть изобретения

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы путем:

- снижения количества действий (операций), номенклатуры и энергопотребления используемого технологического оборудования,

- применения рациональных режимов (операций) и используемого состава компонентов антиадгезионного покрытия, обеспечивающих оптимизацию технологического процесса нанесения антиадгезионного покрытия.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании усовершенствованного способа заключается в повышении стойкости антиадгезионного покрытия хлебопекарных форм при одновременном упрощении процесса его нанесения и снижении себестоимости хлебопекарных форм, в результате чего срок эксплуатации хлебопекарных форм с антиадгезионным покрытием, нанесенным усовершенствованным способом, повышается до 12-24 месяцев.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающем механическую обработку металлических хлебопекарных форм, обдувку форм сухим воздухом, нанесение на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм с нанесенным полимерным антиадгезионным покрытием, согласно изобретению, механическую обработку форм ведут методом пескоструйной обработки с помощью абразивоструйной установки с диаметром внутреннего отверстия сопла d=5-8 мм, при давлении сжатого воздуха P₁=4-7 кгс/см², производительности сжатого воздуха А=2-8 м³/мин, частицами песка размером b=0,5-2,5 мм, с расстояния до поверхности форм L₁=10-300 мм, после обдувки форм сухим воздухом осуществляют подогрев форм в печи до температуры T₁=40-60°C, после чего наносят на формы однослойное полимерное антиадгезионное покрытие, содержащее мас.: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%, катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) остальное, толщиной S=20-250 мкм, кинематической вязкостью η=60-90 сСт с помощью распыляющего устройства при давлении воздуха Р₂=5-10 кгс/см², с расстояния до поверхности форм L₂=50-200 мм, а после нанесения на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм для полимеризации нанесенного полимерного антиадгезионного покрытия ведут в сушильной камере при температуре воздуха Т₂=40-60°C в течение времени t=12-48 ч.

В связи с тем, что механическую обработку форм ведут методом пескоструйной обработки с помощью абразивоструйной установки, обеспечивается более экономичная обработка по сравнению с дробеструйной обработкой в прототипе [4] с рациональными технологическими параметрами (d=5-8 мм, P₁=4-7 кгс/см², А=2-8 м³/мин, b=0,5-2,5 мм, L₁=10-300 мм), определенными опытным путем. Выбор этих технологических параметров за пределами упомянутых значений ведет к снижению качества механической обработки форм, что в последствии приведет к снижению стойкости антиадгезионного покрытия хлебопекарных форм или к увеличению энергопотребления при механической обработке.

В связи с тем, что после обдувки форм сухим воздухом для удаления пыли осуществляют подогрев форм в печи до температуры T₁=40-60°С, обеспечивается подогрев металлической формы до оптимальной температуры, необходимой для качественного сцепления антиадгезионного покрытия с поверхностью металлической формы, ускорения процесса полимеризации и повышения стойкости антиадгезионного покрытия. Выбор температуры подогрева форм в заданном диапазоне (T₁=40-60°С) основан на опытных данных. Выбор температуры подогрева форм за пределами выбранных значений (T₁=40-60°С) нецелесообразен, так как в этих случаях не достигается необходимое качество сцепления полимерного антиадгезионного покрытия с металлической хлебопекарной формой.

Нанесение на нагретые металлические хлебопекарные формы однослойного полимерного антиадгезионного покрытия, содержащего мас.:

- каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%,

- катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9%

- растворитель (для резиновой промышленности) остальное,

обеспечивает использование сравнительно недорого, но эффективного в работе полимерного антиадгезионного покрытия для нанесения на металлические хлебопекарные формы.

Опытным путем установлено, что применение упомянутого состава компонентов полимерного антиадгезионного покрытия на основе каучука синтетического термостойкого низкомолекулярного (холодной вулканизации), преимущественно СКТН-А по ГОСТ 13835-73 «Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный» (СКТН), его аналогов другой близкой плотности СКТН-Б, СКТН-В, СКТН-Ф, или его заменителей заграничного вирбництва (Dow Coming 3429 Polymer, DE), в сочетании с катализатором холодного отверждения, преимущественно К-68 (ТУ 38.303-04-05-90), К-21 (ТУ 38.303-04-05-90) или К-18 (ТУ 6-02-805-78) или К-Юс (ТУ 6-02-874-79) и растворителя для резиновой промышленности, преимущественно - бензина-растворителя Нефрас С2-80/120 (калоша) (ТУ 38.401-67-108-92) или Нефрас С3-80/120 (ТУ 38.401-67-108-92) в указанном мас.% соотношении при формировании эффективного в работе полимерного антиадгезионного покрытия из сравнительно недорогих компонентов обеспечивает высокое сцеплением полимерного антиадгезионного покрытия со стенками металлической хлебопекарской формы.

За счет этого достигается повышение стойкости антиадгезионного покрытия и срок службы хлебопекарских форм при невысокой стоимости антиадгезионного покрытия упомянутого состава и соотношения компонентов.

Выбор технологических параметров при нанесении однослойного полимерного антиадгезионного покрытия, содержащего мас.: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%, катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) остальное, толщиной S=20-250 мкм, кинематической вязкостью η=60-90 сСт с помощью распыляющего устройства при давлении воздуха Р₂=5-10 кгс/см², с расстояния до поверхности форм L₂=50-200 мм, основан на опытных данных, при которых обеспечивается нанесение полимерного антиадгезионного покрытия на стенки металлических хлебопекарных форм равномерным слоем без потеков с высоким сцеплением, что повышает качество и стойкость антиадгезионного покрытия.

Выбор технологических параметров при нанесении покрытия за пределами упомянутых значений ведет к нарушению режима полимеризации, потекам и неравномерности толщины слоя полимерного антиадгезионного покрытия, что снижает качество и стойкость антиадгезионного покрытия на хлебопекарных формах.

Благодаря тому, что после нанесения на формы полимерного антиадгезионного покрытия термическую обработку форм для полимеризации нанесенного полимерного антиадгезионного покрытия ведут в сушильной камере при температуре воздуха Т₂=40-60°С в течение времени t=12-48 ч, достигается полная полимеризация полимерного антиадгезионного покрытия, содержащего мас.: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%, катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) остальное,

При этом обеспечивается более экономичный режим полимеризации при невысокой температуре нагрева, что наряду с высоким качеством полимерного антиадгезионного покрытия обеспечивает снижение энергопотребления для процесса его полимеризации.

Выбор технологических параметров в заданном диапазоне значений (Т₂=40-60°C, t=12-48 ч) основан на опытных данных. Опытным путем установлено, что выбор технологических параметров за пределами выбранных значений (Т₂=40-60°С, t=12-48 ч) нецелесообразен, так как в этих случаях не достигается необходимое качество полимерного антиадгезионного покрытия при его полимеризации или неоправданно увеличивается продолжительность самого процесса полимеризации.

В целом, по сравнению с прототипом [4], предложенные усовершенствования обеспечивают повышение стойкости антиадгезионного покрытия хлебопекарных форм при одновременном упрощении процесса его нанесения и снижении себестоимости хлебопекарных форм, в результате чего срок эксплуатации хлебопекарных форм с антиадгезионным покрытием, нанесенным усовершенствованным способом, повышается до 12-24 месяцев.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В общем случае способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы включает механическую обработку металлических хлебопекарных форм, обдувку форм сухим воздухом, нанесение на формы полимерного антиадгезионного покрытия и термическую обработку форм с нанесенным полимерным антиадгезионным покрытием.

Особенностью способа являются следующие операции и их режимы выполнения.

Механическую обработку форм ведут методом пескоструйной обработки с помощью абразивоструйной установки с диаметром внутреннего отверстия сопла d=5-8 мм, при давлении сжатого воздуха P₁=4-7 кгс/см², производительности сжатого воздуха А=2-8 м³/мин, частицами песка размером b=0,5-2,5 мм, с расстояния до поверхности форм L₁=10-300 мм.

После обдувки форм сухим воздухом осуществляют подогрев форм в печи до температуры Т₁=40-60°С.

Затем наносят на формы однослойное полимерное антиадгезионное покрытие, содержащее мас.: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%, катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) остальное, толщиной S=20-250 мкм, кинематической вязкостью η=60-90 сСт с помощью распыляющего устройства при давлении воздуха Р₂=5-10 кгс/см², с расстояния до поверхности форм L₂=50-200 мм.

Опытным путем установлено, что наиболее эффективным является применение упомянутого состава компонентов полимерного антиадгезионного покрытия, которое состоит из каучука синтетического термостойкого низкомолекулярного (холодной вулканизации), преимущественно СКТН-А (http://www.penta-si.com.ua/product228.html) по ГОСТ 13835-73 «Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный» (СКТН) (http://www.complexdoc.ru/lib/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2013835-73), его аналогов другой близкой плотности СКТН-Б, СКТН-В, СКТН-Ф (http://www.penta-91.ru/sctn.htm?from=Google&gclid=CImElLv0mqUCFYIw3wodLRjoIA), или его заменителей зарубежного производства (Dow Coming 3429 Polymer, DE) (), в сочетании с катализатором холодного отверждения, преимущественно К-68 (ТУ 38.303-04-05-9Р), К-21 (ТУ 38.303-04-05-90), К-18 (ТУ 6-02-805-78) (http://www.pentasever.ru/catalyst.html) или катализатором К-10 с (ТУ 6-02-874-79) (http://www.promportal.ru/showusers.php?id=84) (http://www.megasklad.ru/lots/view/380134) и растворителем для резиновой промышленности, преимущественно - бензином-растворителем Нефрас С2-80/120 (калоша) (ГОСТ 26377-84) (ТУ 38.401-67-108-92) или Нефрас С3-80/120 (ТУ 38.401-67-108-92) (http://www.complexdoc.ru/text/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2026377-84). (http://www.servon.ru/index.php?id=71&PHPSESSID=acc0b9d9225dfcb32e6a9a5).

После нанесения на формы полимерного антиадгезионного покрытия термическую обработку форм для полимеризации нанесенного полимерного антиадгезионного покрытия ведут в сушильной камере при температуре воздуха Т₂=40-60°С в течение времени t=12-48 ч.

Готовые хлебопекарные формы упаковывают и отправляют на склад. Состав компонентов антиадгезионного покрытия и технологические режимы конкретных примеров (примеры 1-5) осуществления способа нанесения антиадгезионного покрытия содержит мас.: каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный (холодной вулканизации) СКТН-А по ГОСТ 13835-73 «Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный» (СКТН) 60-85%, катализатор холодного затвердения (К-68) (ТУ 38.303-04-05-90) 1,5-1,9% и растворитель для резиновой промышленности (бензин-растворитель Нефрас С2-80/120) (калоша) (ГОСТ 26377-84) (ТУ 38.401-67-108-92) остальные, на хлебопекарские формы, представленные в таблицах 1-3.

Примеры осуществления способа нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы

Механическая обработка форм.

Таблица 1 № п/п Наименование Оптим. значения min-max Пример 1 N<min Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 N>max 1 Диаметр отв.сопла абраз. уст.d, мм 5-8 3,5 5 6,5 8 12,5 2 Давление еж. возд. абраз. уст. P₁, кгс/см² 4-7 3,5 5,6 5,6 5,6 8 3 Производительность еж. возд. абраз. уст. А, ³/мин 2-8 1 2 2,5 3,2 10,6 4 Размер частиц песка b, мм 0,5-2,5 0,3 0,5 1 2 3 5 Расстояние от сопла абраз. уст. до пов. формы L₁, мм 10-300 5 50 150 250 350   Расход абразива, кг/ч   35 80 180 300 1200   Обраб. поверхности, м²/ч   1,5 4 6,5 9 30   Оценка выбора режима   неуд. удов. отлично хорош. неуд.

Таблица 2 Соотношение компонентов для антиадгезионного покрытия. № п/п Наименование Оптим. значения min-max Пример 1 N<min Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 N>max 1 Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный (холодной вулканизации), СКТН-А, (ГОСТ 13835-73),% 60-85 50 60 65 85 90 2 Катализатор холодного отверждения, (К-68) (ТУ38.303-04-05-90), % 1,5-1,9 1,2 1,5 1,8 1,9 2,5 3 Растворитель для резиновой промышленности (бензин - растворитель Нефрас С»-80/120) (калоша) (ТУ 38.401-67-108-92), % остальное остальное остальное остальное остальное остальное 4 Кинематическая вязкость антиадгез покр., сСт 60-90 40 60 70 90 100   Качество покрытия Жизнь композиции, мин   неуд 40 хорош 30 отличное 20 удов 15 неуд 0

Таблица 3 Режим термической обработки № п/п Наименование Оптим. значения min-max Пример 1 N<min Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 N>max 1 Температура подогрева форм T₁, °С (град С) 40-60 25 40 50 60 80 2 Время терм обработки для полимеризации антиадгез покр t, ч 12-48 72 24 12 12 12 3 Толщина антиадгез покрытия S, мкм 2 -250 10 20 80 250 400   Качество покрытия. Срок службы покрытия учетом выбора режима в таблицах 1, 2 примера 3, в месяцах   неуд до 6 хорош до 12 отличное от 12 до 24 хорош до 12 неуд до 6

Из таблиц 1, 2, 3 видно, что согласно примерам 2-4 у хлебопекарных форм с антиадгезионным покрытием, нанесенным по заявляемому способу, срок службы максимальный и составляет 12-24 мес, что свидетельствует о том, что выбранные технологические параметры в заданных пределах значений являются оптимальными.

Приведенные сведения свидетельствуют о возможности промышленного применения заявляемого способа нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, который может найти широкое использование в хлебопекарной промышленности.

Изобретение относится к хлебопекарной промышленности, а именно к технологическим процессам нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы. Способ включает механическую обработку металлических хлебопекарных форм, обдувку форм сухим воздухом, нанесение на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм с нанесенным полимерным антиадгезионным покрытием. Механическую обработку форм ведут методом пескоструйной обработки с помощью абразивоструйной установки с диаметром внутреннего отверстия сопла d=5-8 мм, при давлении сжатого воздуха P₁=4-7 кгс/см², производительности сжатого воздуха А=2-8 м³/мин, частицами песка размером b=0,5-2,5 мм, с расстояния до поверхности форм L₁=10-300 мм. После обдувки форм сухим воздухом осуществляют подогрев форм в печи до температуры T₁=40-60°C. Затем наносят на формы однослойное полимерное антиадгезионное покрытие, содержащее мас.: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) 60-85%, катализатор (холодного) отверждения 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) остальное, толщиной S=20-250 мкм, кинематической вязкостью η=60-90 сСт с помощью распыляющего устройства при давлении воздуха Р₂=5-10 кгс/см², с расстояния до поверхности форм L₂=50-200 мм. После нанесения на формы полимерного антиадгезионного покрытия термическую обработку форм для полимеризации нанесенного покрытия ведут в сушильной камере при температуре воздуха Т₂=40-60°С в течение времени t=12-48 ч. Использование изобретения позволит повысить качество покрытия хлебопекарных форм. 3 табл.

Способ нанесения антиадгезионного покрытия на хлебопекарные формы, включающий механическую обработку металлических хлебопекарных форм, обдувку форм сухим воздухом, нанесение на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм с нанесенным полимерным антиадгезионным покрытием, отличающийся тем, что механическую обработку форм ведут методом пескоструйной обработки с помощью абразивоструйной установки с диаметром внутреннего отверстия сопла d=5-8 мм, при давлении сжатого воздуха P₁=4-7 кгс/см², производительности сжатого воздуха А=2-8 м³/мин, частицами песка размером b=0,5-2,5 мм, с расстояния до поверхности форм L₁=l0-300 мм, после обдувки форм сухим воздухом осуществляют подогрев форм в печи до температуры T₁=40-60°C, после чего наносят на формы однослойное полимерное антиадгезионное покрытие, содержащее мас.%: каучук (синтетический термостойкий) низкомолекулярный (холодной вулканизации) - 60-85%, катализатор (холодного) отверждения - 1,5-1,9% и растворитель (для резиновой промышленности) - остальное, толщиной S=20-250 мкм, кинематической вязкостью η=60-90 сСт с помощью распыляющего устройства при давлении воздуха Р₂=5-10 кгс/см², с расстояния до поверхности форм L₂=50-200 мм, а после нанесения на формы полимерного антиадгезионного покрытия, термическую обработку форм для полимеризации нанесенного полимерного антиадгезионного покрытия ведут в сушильной камере при температуре воздуха Т₂=40-60°С в течение времени t=12-48 ч.