Compatibilidade de Materiais e Conformidade Regulatória para Óleos Comestíveis e Temperos
Materiais em Contato com Alimentos: Requisitos da FDA 21 CFR e da UE 1935/2004 para Componentes Resistentes ao Óleo
De acordo com as diretrizes da FDA 21 CFR e da UE 1935/2004, as peças que entram em contato com óleos comestíveis devem ser projetadas para evitar degradação e lixiviação. As regulamentações estabelecem que, em cada interface que entre em contato com os óleos, devem ser utilizados materiais não reativos. Componentes projetados para permanecer em contato com óleos por longos períodos exigem aço inoxidável grau 316L e juntas de PTFE. Esses materiais impedem a lixiviação ou a capilaridade em produtos lipofílicos, como o azeite de oliva. No caso de juntas, o padrão do setor tem sido a aquisição de elastômeros resistentes a óleos que atendam à norma ASTM D471, com absorção de ácidos graxos inferior a 10%. Os materiais de revestimento são submetidos a testes de imersão a 40 °C para determinar se ocorre qualquer inchaço ou descascamento após o período de imersão. As empresas que optarem por ignorar essas diretrizes o fazem por sua própria conta e risco. Em 2023, por exemplo, foram emitidas Cartas de Advertência pela FDA relativas a problemas de contaminação por incompatibilidade de materiais, com penalidades superiores a 500.000 dólares norte-americanos. Essas diretrizes e restrições são estabelecidas para garantir que os fabricantes de máquinas de enchimento e fechamento de saquinhos com bico também permaneçam em conformidade durante todo o processo de embalagem — desde o enchimento até o fechamento — e que não ocorram quaisquer problemas de contaminação.
Adaptação à Viscosidade: Tratamento de Óleos de Baixa Viscosidade (ex.: óleo de canola) a Temperos de Alta Viscosidade (ex.: mostarda, pasta de pimenta)
Os mais recentes equipamentos de enchimento e vedação de saquinhos com bico conseguem gerenciar uma faixa impressionante de quatro ordens de grandeza de viscosidades, de 30 cP (óleo de canola) a 50.000 cP (pasta de pimenta), sem necessidade de alterações no hardware. Este equipamento consegue realizar essa tarefa graças a três de suas características integradas.
1. Sistemas de bombas modulares: (1) Bombas de pistão intercambiáveis para óleos de baixa viscosidade; (2) Bombas de cavidades progressivas para pastas com alto teor de sólidos.
2. Canais aquecidos: (40–50 °C) para reduzir a viscosidade do produto e evitar espessamento causado por quedas de temperatura.
3. Personalização de bicos: bicos mais largos e de baixa cisalhamento, capazes de permitir a passagem de partículas em suspensão sem entupimentos, como sementes de mostarda.
Para o enchimento de baixa viscosidade, são utilizados bicos anti-salpicos de alta velocidade. Os condimentos de alta viscosidade exigem um controle maior do processo de enchimento para reduzir a aprisionamento de ar e garantir o enchimento completo das cavidades (25–50% menor) para controlar o volume enchido. Este é o conjunto de características e modificações capaz de reduzir o tempo de troca de configuração em 70% em comparação com os sistemas tradicionais de única viscosidade.
Desempenho de Precisão no Enchimento de Máquinas de Enchimento e Vedação de Sacos com Bico
precisão de ±0,5% em 500 mL: Como os Sistemas com Pistão Servo Superam os Medidores de Vazão para Viscosidades Variáveis
Espera-se que os medidores de vazão padrão meçam volumes com uma precisão de ±2% ao medir óleo de canola (cerca de 50 cP) e produtos muito viscosos (acima de 20.000 cP), como pasta de pimenta. O desempenho dos medidores de vazão é altamente variável conforme a viscosidade do fluido medido, devido à dependência desses dispositivos em relação à viscosidade do líquido para determinar a vazão. Esse fenômeno ocorre devido à natureza estagnada do fluido (escoamento laminar) e ao escoamento caótico (turbulento) do líquido. Sistemas servo-pistão com deslocamento positivo eliminam esse problema. Sistemas atuadores de deslocamento positivo projetados (pistão) são capazes de medir e dosar exatamente a mesma quantidade de um dado líquido, independentemente da viscosidade do líquido (incluindo produtos quentes e frios) e da pressão, em todos os cenários de fluxo (inclusive em escoamento turbulento). A Packaging Technology Review (2023) descreve testes de terceiros que afirmam medir a maior faixa de viscosidade, de 1 a 50.000 cP. O que isso significa para os fabricantes? Uma melhoria no resultado final é obtida quando há menos desperdício de produto. Nos sistemas tradicionais, isso gera uma perda estimada de 1,2% do produto. Esse sistema também atende aos requisitos mais rigorosos relativos à rotulagem e ao peso do produto estabelecidos pela FDA (21 CFR Parte 101.105) e pela UE (Diretiva 2007/45/CE). Sem a necessidade de interromper o sistema para recalibrar (ajustar) uma linha, a capacidade de ajuste rápido (em tempo real) contribui para uma saída mais consistente (de alto volume), aumentando a eficiência operacional desses sistemas.
Engenharia Anti-Gotejamento: Recuo do Bico a Vácuo e Controle de Gotejamento em Duas Etapas
O gotejamento de líquido após o enchimento resulta em desperdício de produtos, potencial contaminação cruzada, problemas de vedação e falha na aderência da tampa. Esse problema é mais comum com produtos viscosos, como mel, xarope ou mostarda com sementes. As máquinas de enchimento e fechamento para saquinhos com bico da mais recente geração utilizam um método denominado retração assistida por vácuo do bico para evitar esses problemas. À medida que o bico se retrai, é criado um vácuo que puxa de volta a última gota. Esse processo ocorre em duas etapas para melhorar a eficácia da remoção da gota. A primeira etapa consiste em uma retração rápida para interromper o fluxo do produto, seguida por uma sucção intensa do vácuo para eliminar a gota final. Um estudo publicado no ano passado no Food Processing Journal mostrou que esses sistemas reduziram o desperdício por gotejamento em 94% em comparação com os sistemas antigos de bicos. Manter o bico limpo também é fundamental para prevenir danos à vedação e corrosão causados por resíduos do produto, o que é especialmente importante com produtos ácidos, como vinagre e molhos cítricos, que reagem com metais expostos.
Hermeticidade da tampa e integridade do bico em saquinhos flexíveis com bico
Controle de torque: encontrar o equilíbrio ideal entre vedação e integridade do bico em saquinhos laminados PE/AL/PE.
O torque utilizado no processo de vedação de saquinhos laminados é de grande importância. Torque insuficiente levará à falha da vedação, enquanto torque excessivo danificará o bico e causará falha na vedação da camada de alumínio, resultando em absorção de oxigênio. O torque ideal de vedação situa-se entre aproximadamente 1,2 e 1,8 Nm. Nessa faixa, a vedação é completa e a integridade das camadas permanece preservada. Atualmente, cabeças de fechamento controladas por servo são padrão na indústria moderna de embalagens. Elas controlam o torque em cada cabeça de fechamento com base em leituras em tempo real provenientes de extensômetros. Isso permite compensar variações nos materiais do bico e da tampa e garante uma consistência significativa na qualidade ao longo da produção.
A tabela abaixo ilustra a relação entre o torque de vedação e os riscos associados à integridade da vedação, à deformação do bico e ao potencial de vazamento.
O controle em tempo real do torque fornece uma solução para falhas de vedação nas causas de 23% das retiradas voluntárias de embalagens tipo saquinho sazonais relacionadas a falhas na vedação da tampa (Packaging Digest, 2023) — especialmente durante o transporte, quando há pressão hidráulica aprisionada devido ao conteúdo viscoso.
Estudo de Caso: Máquina de Enchimento de Óleo Refrigerante CPM-800E, Máquina de Enchimento e Vedação de Saquinhos com Bico
Uma empresa que oferece produtos de azeite de oliva prensado a frio de alta qualidade utilizou a máquina CPM-800E para resolver problemas de vazamento e melhorar a precisão do enchimento. O pistão servo do sistema mantém uma medição consistente do volume de óleo (±0,5%), independentemente das variações na viscosidade do óleo causadas pelas mudanças sazonais. Além disso, foi implementada assistência a vácuo para retrair os bicos de enchimento, eliminando gotejamentos pós-enchimento que anteriormente causavam derramamentos nos saquinhos e afetavam negativamente o desempenho dos testes de estanqueidade. Para a vedação dos saquinhos, o torque foi ajustado para aproximadamente 1,5 newton-metro, valor considerado um torque de vedação aceitável (entre 1,2 e 1,8 Nm). Isso resultou em selagens bem formadas que impediram o esmagamento dos bicos durante os tratamentos térmicos subsequentes. Após três meses de testes contínuos de vida útil acelerada, aproximadamente 99,8% dos saquinhos permaneceram estanques. Além disso, a velocidade de produção aumentou em 22%, graças à redução do tempo gasto com limpeza, correções de erros e ajustes manuais de torque.
Perguntas Mais Frequentes
Quais materiais podem ser utilizados em aplicações que entram em contato com óleos comestíveis?
Para aplicações que entram em contato com óleos comestíveis, recomenda-se o uso de vedação em PTFE e aço inoxidável 316L, pois são resistentes à degradação causada pelo óleo e não liberam substâncias químicas nocivas nos alimentos. Também é recomendável que as juntas dos produtos utilizados sejam fabricadas com elastômeros resistentes ao óleo.
Por que é necessário adaptar a viscosidade nas máquinas de enchimento de saquinhos com bico?
Isso significa que as máquinas podem ser utilizadas para uma variedade de produtos, desde óleos de baixa viscosidade, como o óleo de canola, até produtos de alta viscosidade, como temperos em pasta de pimenta, sem a necessidade de alterar qualquer componente físico.
De que maneira os sistemas servo-pistão melhoram a precisão do enchimento?
Eles utilizam o que é chamado de deslocamento positivo em seus sistemas de medição de enchimento, uma tecnologia comprovadamente superior para uma ampla gama de viscosidades e, portanto, mais precisa do que os sistemas típicos baseados em medidores de vazão.
Quais são as vantagens da retração do bico assistida por vácuo?
Isso ajuda a minimizar o gotejamento dos produtos, reduzindo o desperdício e evitando a contaminação do produto, além de proporcionar um vedação e encaixe da tampa mais eficazes.
Como é obtida a quantidade correta de torque nos processos de fechamento com tampas?
Isso é conseguido com o uso de cabeças de fechamento controladas por servo, o que significa que a potência rotacional pode ser controlada para atingir a quantidade exata de torque necessária para obter boas vedações, sem rasgar os materiais das embalagens.