Precisão Fundamental de Enchimento e Vedação
Consistência do Volume de Enchimento: Análise em Mais de 30 Saquinhos
A precisão do volume de enchimento é uma medição estatisticamente fundamentada, realizada com contagem consecutiva de 30 ou mais saquinhos, na velocidade operacional-alvo. Os fatores que influenciam a consistência do volume de enchimento líquido incluem a viscosidade e a temperatura do líquido, a expansão do material do saquinho induzida por calor ou pressão, bem como a precisão do projeto do sistema de enchimento (seja por gravidade, volumétrico e/ou baseado em pistão).
Os dados compilados em toda a indústria definem claramente as diferenças operacionais com base no projeto do sistema de enchimento:
Sistema de Enchimento Precisão Aproximada Velocidade Operacional (sacos/min)
Enchimento por Gravidade Precisão de 1% a 3% 100 a 400
Sistema Volumétrico Precisão de 0,1% a 0,5% 50 a 200
Sistema Baseado em Pistão Precisão de 0,1% a 0,5% 30 a 120
Sistemas avançados de enchimento baseados em pistão, mais recentes e de alta performance, são projetados para encher com uma precisão de 0,5%. Esse projeto é particularmente importante para o enchimento de produtos de alta viscosidade (por exemplo, molhos), nos quais até mesmo um superenchimento de 1% pode resultar em custos de perda (‘giveaway’) de 740 mil dólares por ano em uma instalação fabril de alta produtividade.
Testes de Desalinhamento da Tampa e Falha de Vedação
Após os testes dinâmicos, verificou-se que o desalinhamento da tampa superior a 0,5 mm foi responsável por 78 % de todas as falhas de vedação. Os testes destinados a avaliar a integridade da tampa e da vedação devem incluir:
1. Uma operação contínua de 8 horas na vazão máxima nominal
2. A consistência do torque aplicado à tampa deve estar dentro de uma faixa-alvo, com uma variação não superior a ± 5%.
3. Uso de sensores de alinhamento a laser para registrar desvios de alinhamento em tempo real.
4. Teste de pressão de ruptura a 35 psi ou superior para refrigerantes carbonatados.
5. A qualidade da vedação está diretamente relacionada à capacidade produtiva da máquina (ou seja, uma máquina com capacidade produtiva nominal de 100% apresentará um maior número de vedações com vazamento <3% do que uma máquina operando a 85% de sua capacidade produtiva).
As cabeças de fechamento devem posicionar e vedar as tampas com uma tolerância alvo reduzida de ± 0,3 mm para obter vedações herméticas.
A Importância dos Testes de Resistência da Vedação e Integridade contra Vazamentos
Com máquinas de enchimento e vedação de saquinhos com bico, a avaliação da resistência da vedação e os ensaios de detecção de vazamentos são obrigatórios. Até mesmo os menores defeitos nas vedações dos saquinhos podem levar a recalls do produto. Uma pesquisa realizada pelo Instituto Ponemon em 2023 estimou que esse tipo de ocorrência pode custar, em média, US$ 740.000 a uma empresa. Os ensaios são realizados para avaliar toda a resistência da vedação durante o transporte, bem como sua capacidade de manter a esterilidade e a vida útil do produto. Considere a pressão, a temperatura e as vibrações a que os saquinhos são submetidos durante o transporte e o tempo decorrido no ciclo de distribuição. Manter o produto seguro e livre de contaminação é a questão mais importante de segurança alimentar.
Ensaio Digital de Força de Descolamento e Ensaio Quantitativo de Resistência da Vedação conforme ASTM F88
A norma ASTM F88 fornece números e valores concretos aos fabricantes ao avaliar e comparar a resistência à vedação de materiais flexíveis de barreira. Com testadores digitais de força de descolamento, é possível segurar a vedação e descolá-la para um dos lados, medindo, mediante aplicação controlada de tração, a força necessária para romper a vedação. Essa medição de força é expressa em newtons por 15 mm de largura da vedação. Com base em nossa experiência, a maioria dos clientes que trabalham com líquidos industriais procura uma resistência à vedação de, no mínimo, 8 newtons por 15 mm. No caso do ensaio de resistência à vedação, não é admitida nenhuma estimativa, e todos os equipamentos devem estar devidamente calibrados. Isso é extremamente crítico para os ensaios de qualidade de máquinas que operam e são testadas em diferentes turnos do mesmo ciclo produtivo, bem como, simultaneamente, em diferentes locais da mesma unidade industrial.
O ensaio de decaimento a vácuo envolve submeter embalagens flexíveis seladas e preenchidas com bico dispensador a condições de pressão negativa, a fim de determinar a taxa de decaimento em função da queda de pressão causada por microfugas superiores a cinco mícrons. Este método é altamente eficaz em ambientes laboratoriais e em inspeções de qualidade offline, especialmente para alguns dos defeitos menores que mais importam. Ao contrário do ensaio de decaimento a vácuo, a ultra-sonografia aérea é eficaz para falhas maiores — acima de cinquenta mícrons — detectando ondas sonoras de alta frequência refletidas em selos rompidos, sendo, portanto, mais adequada para ambientes de produção em alta velocidade, onde as inspeções e a identificação de defeitos ocorrem de forma rápida e contínua. Quando utilizados em conjunto, esses métodos oferecem aos fabricantes o melhor potencial de cobertura de defeitos. Com base nas normas ASTM para embalagens, o ensaio de decaimento a vácuo detecta 99,2% das fugas críticas, enquanto a ultra-sonografia aérea detecta 92%.
Avaliação da Confiabilidade Operacional e da Integração no Fluxo de Trabalho
Consistência na Estabilidade da Alimentação por Saco, no Temporizador de Enchimento-Tampamento e no Temporizador de Ciclo
Para uma operação confiável, é fundamental alcançar uma boa tríade operacional de enchimento, embalagem em saco e tampamento. O sistema de embalagem em saco precisa ser operacionalmente preciso, com tolerância inferior a meio milímetro, a fim de evitar aderência e bicos desalinhados. No que diz respeito ao temporizador operacional, o enchimento e o tampamento devem ter como objetivo operacional um atraso de 0,2 segundo para evitar transbordamento ou selamentos prematuros. Todo o sistema deve ser operável e consistente dentro de um tempo de ciclo de 300 a 400, mesmo para evitar desvios superiores a 2%. No geral, as fábricas que automatizam sensores a laser e sistemas CLP melhoram sua taxa operacional entre 18% e 22%, enquanto verificações operacionais por meio de controle estatístico de processo (CEP) e gráficos de controle asseguram que a maior parte dos problemas operacionais seja identificada antes da fase pós-auditoria do sistema operacional, reduzindo significativamente o tempo de inatividade operacional.
Resolução de Problemas por Causa-Raiz das Falhas Comuns: Enchimento Irregular, Desalinhamento da Tampa e Emperramento do Saco
A solução de problemas é mais eficaz ao identificar e resolver a causa principal de um problema, em vez de apenas tratar os sintomas. Se os produtos estiverem sendo enchidos de forma irregular, o problema poderá estar relacionado à viscosidade do material de enchimento ou a obstruções nos bicos. Nesses casos, viscosímetros em linha e limpadores ultrassônicos podem ajudar. As tampas podem não se alinhar corretamente, o que pode ser causado por garras de fixação desgastadas ou incompatíveis. Nessas situações, ferramentas de alinhamento a laser e posicionamento de suportes antivibratórios podem auxiliar. Entupimentos podem ser causados por trilhos-guia tortos e velocidades assíncronas das esteiras transportadoras, ajustáveis por meio de inversores de frequência (VFDs) para manter tudo alinhado. Muitas fábricas reduziram a quantidade de tempo gasta na solução de problemas mantendo registros detalhados dos eventos. Elas analisam esses registros para determinar quais problemas ocorrem com frequência, com que regularidade acontecem, como foram resolvidos e como seu impacto pode ser minimizado — práticas que tornam essas fábricas mais eficientes do que aquelas que não adotam esse procedimento.
Perguntas Frequentes
Por que é importante avaliar a consistência do volume de enchimento em embalagens tipo saquinho?
A consistência do volume de enchimento é importante porque qualquer enchimento insuficiente ou excessivo pode afetar negativamente a qualidade dos produtos e prejudicar negativamente o fluxo de receita da empresa.
Como os recalls de produtos podem ser evitados por meio de testes de resistência de selagem?
Testar a resistência de selagem identifica quais selos correm risco de vazamento ou comprometimento, o que constitui uma das principais causas de recalls de produtos. Ao garantir que os selos sejam resistentes, as empresas evitam perdas decorrentes de acidentes.
O que você obtém ao combinar a técnica de decaimento a vácuo com ultrassom aéreo para detecção de vazamentos?
A combinação dessas duas técnicas permite identificar, de forma oportuna, tanto defeitos de vazamento pequenos quanto grandes, o que melhora a confiabilidade do produto.
Como as taxas de produção dependem da confiabilidade operacional?
Quando a confiabilidade operacional é boa, todos os sistemas da produção funcionam em conjunto e de forma igual ao planejado. Por isso, há pouca interrupção na produção e os custos de produção E operacionais são muito baixos.