No contexto da embalagem contemporânea, a integridade do produto não é apenas mais um aspeto do controlo de qualidade, mas um dos pilares da imagem da marca, da segurança do consumidor e da eficiência da cadeia de fornecimento. Quer se trate de medicamentos, alimentos ou bebidas, a necessidade de poder garantir que algo chega ao utilizador final no estado correto é fundamental. Uma das tecnologias mais importantes nesta área é o processo de selagem de tampas por indução, que oferece um mecanismo sem contacto para selar um selo robusto e hermético numa grande variedade de tipos de recipientes. Este guia é uma análise aprofundada da tecnologia de selagem por indução e fornece um quadro técnico e comercial no qual um gestor de compras, um engenheiro de embalagem e um diretor de operações podem considerar a decisão de fazer um investimento.

O que é uma máquina de selagem por indução?

Uma máquina de selagem por indução é uma máquina comercial utilizada para selar hermeticamente a parte superior de um recipiente de vidro ou de plástico, colando um revestimento de várias camadas à borda. O processo é realizado sem contacto direto, através do princípio da indução electromagnética, para aquecer uma camada de folha condutora no revestimento. Este calor funde um revestimento de polímero na folha de alumínio, de modo a que esta possa selar a abertura do recipiente, criando uma barreira hermética com elevada resistência à violação. As principais funções deste selo interior são a vedação contra fugas, a proteção do conteúdo contra o oxigénio, a humidade e outros poluentes e o prolongamento do prazo de validade dos produtos.

Para saber mais sobre como a selagem por indução melhora a qualidade da embalagem, consulte O que é a selagem por indução e como é que melhora a qualidade da embalagem?.

Como funciona a selagem por indução - Uma análise técnica

A vantagem da selagem por indução é que cria uma fonte de calor muito local, tão intensa quanto necessário, mas que não afecta o produto ou a maior parte do recipiente. O mecanismo pode ser desintegrado numa série de processos físicos específicos:

1. Aplicação de tampas e revestimentos: O processo inicia-se a montante, na estação de capsulagem. Os contentores são enchidos e é colocada uma tampa equipada com um revestimento de indução de várias camadas. Um invólucro típico tem quatro camadas - um painel de celulose ou espuma, cera, folha de alumínio e uma película de polímero termo-selante.
2. Geração de campos electromagnéticos: Quando é tapado, o recipiente passa por baixo da cabeça de selagem da seladora por indução através de um tapete rolante. A cabeça de selagem está equipada com um condutor em espiral, também designado por bobina de indução, que, quando alimentado por uma fonte de alimentação de alta frequência, produz um campo de eletromagnetismo focalizado e oscilante.
3. Indução por correntes parasitas: Trata-se de um campo eletromagnético que atravessa a tampa de plástico e cria correntes de Foucault eléctricas na folha de alumínio do invólucro. A folha de alumínio é o único componente da embalagem que é condutor e que pode ser influenciado por este campo específico, o que permite que os restantes componentes, incluindo o próprio produto, não sejam afectados.
4. Aquecimento resistivo: As correntes de Foucault induzidas têm de fluir através da folha de alumínio, que tem uma resistência natural. Esta resistência eléctrica leva a um aumento de calor na folha de alumínio - um processo chamado aquecimento Joule. O sistema é ajustado para atingir uma temperatura de referência exacta em poucos milissegundos.
5. Formação de selos: O calor que incide sobre a camada de folha metálica funde ambas as camadas simultaneamente, ou seja, a camada de cera é absorvida pelo cartão de suporte e deixa a folha metálica livre desse cartão, enquanto a película de polímero termo-selante é fundida. A película de polímero fundido pode escorrer e molhar a parte inferior (o rebordo) do recipiente. À medida que o recipiente sai de debaixo da cabeça de selagem, o polímero solidifica para deixar uma forte vedação hermética entre o polímero e o recipiente. O revestimento de cartão é deixado na tampa como um fecho secundário que pode ser fechado novamente para o consumidor.

Para uma comparação mais pormenorizada entre o selo de indução e o selo térmico, consulte este guia sobre Escolher o melhor: selagem por indução vs selagem por calor.

Explicação dos diferentes tipos de seladoras por indução

As seladoras por indução não têm um tamanho único. Dividem-se, grosso modo, de acordo com o grau de automatização e a capacidade de produção, servindo escalas de operações muito diferentes.

• Seladoras de indução manuais (de mão): Trata-se de um produtor de selos portátil e manual. A selagem é realizada manualmente, com o utilizador a inserir a cabeça de selagem sobre cada recipiente tapado e, em seguida, a acionar o ciclo de selagem. São mais bem utilizadas em laboratório, investigação e desenvolvimento, produção piloto e pequenas empresas com pequenas necessidades de produção (normalmente 5-20 recipientes por minuto). O seu funcionamento é económico, mas os resultados variam muito em função da perícia e do tempo do operador.
• Seladoras por indução semi-automáticas (de mesa): Estas máquinas estacionárias são um compromisso entre a velocidade e a consistência dos modelos portáteis e os modelos totalmente automáticos. O utilizador coloca o recipiente por baixo da cabeça de selagem e a máquina executa um ciclo de selagem automatizado num período de tempo fixo. São especialmente adequadas para pequenas e médias empresas (PME) que ultrapassaram os seus processos manuais, mas que ainda não necessitam de uma automatização completa, e a produção é normalmente de 20-50 contentores por minuto.
• Seladoras por indução totalmente automáticas (em linha): Estes sistemas topo de gama estão disponíveis para serem incorporados numa linha de embalagem totalmente automatizada. São afixados sobre um transportador e os contentores são selados continuamente à medida que passam. Equipados com todas as caraterísticas mais recentes, como o controlo de potência variável, a deteção de recipientes parados e a deteção de folha em falta, proporcionam uma velocidade, consistência e fiabilidade óptimas na produção de grandes volumes. Dependendo do modelo e da aplicação, a produção pode situar-se entre 50 e mais de 500 contentores por minuto.

Factores-chave a considerar antes de comprar

O selador por indução correto a utilizar depende de uma avaliação metódica da sua aplicação de embalagem e ambiente de fabrico únicos.

1. Material e conceção do contentor: O sistema de selagem deve ser adequado ao material do recipiente (por exemplo, PEAD, PET, PP, PVC, vidro). A área de contacto do recipiente tem de ser lisa, plana e sem defeitos para permitir uma selagem adequada.
2. Tamanho e tipo da tampa: O tamanho e o tipo da cabeça de selagem são determinados pelo tamanho da tampa. Uma tampa mais larga necessita de um campo de indução maior e talvez de mais potência. O desenho da tampa (por exemplo, tampa plana normal, tampa doseadora, tampa de torre) também pode afetar a seleção da cabeça de selagem.
3. Velocidade da linha de produção: A velocidade máxima que a seladora pode suportar deve ser superior à da linha. Isto fará com que a seladora não seja um estrangulamento e permitir-lhe-á absorver qualquer aumento futuro da produção.
4. Espaço e Ambiental Restrições: Tenha em consideração a dimensão física requerida pela máquina e as suas necessidades de eletricidade. A maior parte das seladoras automáticas são arrefecidas a ar, mas as aplicações com consequências de grande potência podem exigir um sistema arrefecido a água, que tem outras exigências de utilidade.
5. Caraterísticas do produto: Embora o produto em si não entre em contacto direto com o vedante, a natureza do produto (corrosivo, oleoso, em pó) é um fator-chave na seleção do revestimento, que faz parte do sistema global de vedação.

Comparação das principais marcas de vedação por indução

O mercado da selagem por indução é dominado por um par de fornecedores que estabeleceram reputações sólidas com base na qualidade da engenharia, fiabilidade das máquinas e apoio ao cliente. Todas as marcas têm as suas vantagens, que são introduzidas no mercado para satisfazer as necessidades de produções de várias escalas e sofisticação técnica. Abaixo está a análise de quatro empresas famosas e uma máquina popular de cada uma delas, onde as suas caraterísticas técnicas são apresentadas e os principais benefícios são delineados.

Levapack

A Levapack é um fabricante de máquinas de embalagem centrado em pequenos e médios produtores, sediado na China, que produz máquinas práticas e económicas. A empresa é reconhecida pelos seus designs fáceis de usar, durabilidade e flexibilidade em várias indústrias que incluem alimentos, cosméticos e produtos domésticos. As máquinas Levapack são concebidas para oferecer o equilíbrio certo entre a relação custo-eficácia e a estabilidade do desempenho, o que as torna um bom investimento para as organizações que estão a aumentar as suas operações de embalagem sem comprometer um investimento significativo.

Modelo representativo: LPE-FIS100 Máquina de selagem por indução de folha de alumínio para tampa de rosca

• Alimentação eléctrica: 220 V, 50/60 Hz
• Potência máxima: 4000 W
• Velocidade de selagem: 100-200 garrafas/min
• Diâmetro de vedação: 50-121 mm
• Método de arrefecimento: Arrefecimento por ar
• Construção: Aço inoxidável 304
• Estrutura de elevação independente: 1440 × 460 × 310 mm
• Dimensões da máquina principal: 950 × 310 × 420 mm
• Peso: 33 kg
• Estrutura compacta, desempenho de vedação estável, adequado para embalagens de alimentos, bebidas, cosméticos e produtos farmacêuticos.

Enercon Industries Corporation

Fundada em 1974 e sediada em Wisconsin, EUA, a Enercon Industries é considerada um líder mundial em tecnologia de vedação por indução. A empresa adquiriu a sua reputação devido à inovação constante, a uma vasta gama de produtos e a uma vasta rede de serviços em todo o mundo. A Enercon concentra-se muito no serviço ao cliente e na formação dos operadores para garantir que o seu equipamento atinge elevados níveis de fiabilidade em todas as indústrias do mundo.

Modelo representativo: Super Seal™ Seladora de tampas por indução

• Tensão de entrada: 240 V, 50/60 Hz, monofásica
• Dimensões: 297 × 466 × 419 mm
• Peso: 19,1 kg (42 lbs)
• Caraterísticas: Controlo avançado por microprocessador, armazenamento de receitas, cabeças de selagem intercambiáveis (plana/túnel)
• Design de lavagem IP55, adequado para ambientes higiénicos
• Deteção opcional de folhas/garrafas paradas para um controlo de qualidade melhorado
• Forte rede de apoio pós-venda a nível mundial

Tecnologias Pillar

A Pillar Technologies, localizada em Hartland, Wisconsin (EUA), tem décadas de experiência com sistemas de vedação por indução e tratamento de superfície. A empresa tem uma reputação de máquinas duráveis e de longa duração que são frequentemente escolhidas para fins industriais de trabalho pesado. As máquinas Pillar são reconhecidas na indústria alimentar, química e de bens de consumo como máquinas que se caracterizam pela qualidade e flexibilidade no design.

Modelo representativo: Unifoiler™ U Seladora de tampas por indução portátil

• Alimentação eléctrica: 2 kW IGBT, com controlo por microprocessador
• Construção: Caixa de aço inoxidável, carrinho móvel com rodízios
• Altura ajustável da cabeça de selagem: 20″ de alcance
• Opções de bobinas de vedação: Universal plana ou canal/túnel, intercambiável
• Saída totalmente ajustável, arranque automático e alarme de perda de vedação
• Portátil e flexível, ideal para instalações que necessitam de mobilidade em várias linhas

Lepel Corporation

A Lepel tem sido líder em aquecimento por indução e vedação de tampas e é membro do Grupo Weldon Pump/Lepel com sede em Nova Iorque, EUA. A empresa tem uma experiência de mais de 70 anos na indústria; é reputada no sector devido à sua capacidade técnica e soluções de vedação de serviço personalizado. O equipamento Lepel é apreciado devido à sua eficiência, funcionamento estável e alta tecnologia de alimentação eléctrica.

Modelo representativo: CS+ 350 SS Seladora de tampas por indução

• Entrada: 230 V AC ±10%, 10 A, 50/60 Hz, monofásico (trifásico opcional)
• Velocidade máxima da linha: 350 pés/min
• Gama de tamanhos de tampas: 5-120 mm
• Peso da máquina: 200 lbs; embalado: 250 lbs
• Pegada: 30″ × 32″; altura da cabeça de selagem ajustável 40″-60″
• Caraterísticas: Deteção de garrafas paradas, monitorização da velocidade da linha e do alinhamento, modo de poupança de energia
• Fiável para ambientes de produção de grande volume e ritmo acelerado

Como integrar uma seladora por indução na sua linha de produção

A integração efectiva é crucial para maximizar o desempenho de uma seladora por indução automática.

• Integração mecânica: A seladora é geralmente fixada a uma estrutura autónoma, de altura ajustável, que assenta sobre o transportador existente. A cabeça de selagem tem de estar diretamente centrada na rotina dos contentores. São necessárias calhas de guia adequadas para alinhar os contentores de forma consistente com o campo de indução, de modo a que não ocorram desalinhamentos.
• Sincronização de processos: A velocidade do transportador tem de ser constante e estar em sincronia com as definições de potência da seladora. A utilização de um variador de frequência (VFD) no motor do transportador é a norma. Isto destina-se a introduzir o "tempo de permanência" ideal - o tempo em que a tampa é exposta à gama efectiva do campo eletromagnético - para selar perfeitamente sem aquecimento excessivo.
• PLC Controlo e automatização: As seladoras contemporâneas são feitas para interagir sem esforço com o Controlador Lógico Programável (PLC) principal numa linha. As interfaces I/O standard permitem a ligação de comandos de arranque/paragem, sinais de falha (por exemplo, sobreaquecimento da fonte de alimentação), bem como sinais acionados por sensores integrados, tais como um detetor de recipientes parados ou um detetor de folha em falta. Isto permite que toda a linha responda de uma só vez a quaisquer problemas, como por exemplo, fechar a enchedora a montante quando a seladora falha. Um controlo de qualidade mais sofisticado pode ser implementado através da utilização de um sinal de falha de selagem para ativar um dispositivo de rejeição automatizado a jusante.

Problemas comuns de vedação e como resolvê-los

Mesmo os sistemas mais fiáveis podem ter problemas. Uma abordagem metódica à resolução de problemas é fundamental.

Como testar a qualidade do selo e manter a consistência

A integridade da vedação não pode ser determinada apenas pelo equipamento certo; o desempenho também deve ser verificado através de testes regulares e fiáveis. Seguem-se três técnicas populares que, em combinação, podem ser utilizadas para garantir um processo de selagem consistente e de alta qualidade, de acordo com as melhores práticas da indústria.

Inspeção visual é o método mais imediato e acessível. Um invólucro bem selado deve estar bem aderido à área do recipiente, liso e sem marcas de rugas, canais e marcas térmicas. Este é um passo que permite aos operadores determinar facilmente as falhas de selagem causadas por uma altura incorrecta da cabeça de selagem, desalinhamento ou ajustes de potência inadequados. Embora não forneça quaisquer dados numéricos, a inspeção visual é um nível inicial essencial de controlo de qualidade que deve ser realizado regularmente durante cada turno de produção.

Teste de binário destrutivo fornece informações objectivas sobre a força de selagem. Uma vez selada, a tampa é retirada por meio de uma chave dinamométrica calibrada para medir a força necessária para quebrar o selo do revestimento do recipiente. Este valor de binário ajuda a verificar se o vedante se encontra dentro dos parâmetros aceitáveis de resistência e utilização. Quando medida ao longo do tempo, a abordagem ajuda o Controlo Estatístico do Processo (SPC) para que os fabricantes possam reconhecer pequenas variações do processo antes que estas se transformem em problemas maiores. É útil na configuração da linha, nas verificações de manutenção, bem como nas auditorias periódicas de qualidade.

Vácuo e ensaio de deterioração por pressão são ensaios não destrutivos aplicados em aplicações mais sensíveis ou regulamentadas. Num ensaio de decaimento do vácuo, um recipiente selado é inserido numa câmara e o vácuo e a pressão nele mantidos são monitorizados para ver se aumentam ou não, o que indicaria uma fuga. Durante o teste de decaimento da pressão, o recipiente é preenchido com ar através do espaço livre e é utilizado um sensor para monitorizar uma pressão constante. Estes métodos são perfeitos nos sectores farmacêutico, químico e de produtos de consumo de elevado valor, onde mesmo micro-fugas podem resultar em contaminação, prazo de validade e/ou problemas de conformidade. Ambas as abordagens fornecem comparações baseadas em dados replicáveis sem comprometer o produto.

Escolher a placa de indução correta: O que realmente importa

A almofada de indução não é apenas um elemento de suporte; a almofada de indução é um elemento do sistema de selagem. A escolha do invólucro correto influencia tudo: desde a força da vedação e proteção dos produtos, até à experiência que o utilizador tem depois de o abrir. A seleção correta baseia-se em três factores principais: a estrutura dos invólucros, o material a utilizar nos recipientes e o próprio produto.

1. Uma peça ou duas peças?

Esta é uma das primeiras decisões. Um invólucro de uma só peça - por exemplo, uma folha de espuma com suporte de espuma - sela-se no rebordo do recipiente e é totalmente descartado pelo utilizador. É fácil de limpar e manusear, simples e adequado a um produto que não necessita de ser novamente selado. Um invólucro de duas peças, por outro lado, consiste num segundo suporte, tal como cartão ou espuma, que é deixado na tampa quando o selo de alumínio é removido. Esta camada remanescente ajuda a tampa a voltar a selar o recipiente, pelo que é adequada para produtos que se destinam a ser utilizados repetidamente.

2. Fazer corresponder o revestimento ao material da garrafa

O desempenho do revestimento só pode ser tão bom quanto for compatível com a superfície do contentor. A camada termo-selante do invólucro tem de se ligar bem ao tipo de plástico do recipiente. Por exemplo, um invólucro que se destina a ser utilizado com polietileno (PE) não selará bem uma garrafa PET (polietileno tereftalato). Apesar de os invólucros universais pretenderem funcionar com vários tipos de materiais, na prática, os invólucros concebidos para o efeito podem ter um melhor desempenho. Estes são concebidos para se ligarem mais fortemente e terem uma maior integridade a longo prazo - particularmente em linhas de fabrico de alta velocidade e de grande volume.

3. Não se esqueça do produto no interior

Não é só o frasco que conta, mas também o que está no frasco. A pressão exercida sobre o revestimento por diferentes produtos é diferente. As formulações oleosas ou à base de solventes, por exemplo, necessitam de revestimentos resistentes à barreira, como a película PET, para evitar a delaminação. Na sua ausência, os óleos podem infiltrar-se gradualmente e provocar a separação das camadas dos revestimentos. Os produtos ácidos, tais como os que têm um pH baixo, necessitam de revestimentos quimicamente estáveis que não se degradem ou corroam a superfície de selagem. Os produtos secos e os pós, por outro lado, são normalmente menos exigentes e podem ser utilizados com invólucros padrão, desde que a compatibilidade do contentor seja alcançada.

Exemplos reais de sectores-chave

A aplicação da vedação por indução é generalizada, impulsionada pela sua fiabilidade e versatilidade.

• Produtos farmacêuticos: No caso de medicamentos não sujeitos a receita médica e nutracêuticos, o selo inviolável não é negociável no que respeita à segurança do consumidor e aos requisitos regulamentares. Também protege as formulações sensíveis contra a humidade e o oxigénio.
• Alimentação e bebidas: Em alimentos como a manteiga de amendoim, café, sumos e molhos, o selo hermético pode ser fundamental para manter a frescura, evitar a deterioração e impedir o derrame durante o transporte, aumentando assim consideravelmente o prazo de validade.
• Agroquímicos: No caso dos pesticidas, herbicidas e fertilizantes, a segurança é o principal fator. Um selo de indução elimina as fugas perigosas de materiais corrosivos ou tóxicos e mantém o produto livre de degradação atmosférica.
• Cosméticos e cuidados pessoais: A selagem dos frascos de creme ou de loção garante a pureza do produto e evita a contaminação antes da primeira utilização, reforçando assim a qualidade superior da marca.

Conclusão

Em resumo, a seleção e implementação de uma máquina de selagem por indução é uma decisão de engenharia e de negócio que vai muito além da compra de equipamento. Este guia percorreu os aspectos críticos, começando pelos princípios básicos da indução electromagnética e terminando nos pontos mais delicados da integração do sistema, compatibilidade linear e garantia de qualidade. Um sistema mal concebido ou mal interligado tem o potencial de prejudicar a eficiência da produção, ao passo que um sistema efetivamente escolhido servirá de base à integridade do produto. Uma abordagem holística que sincronize a máquina, o revestimento, o recipiente e o processo de colocação de tampas determinará, em última análise, o sucesso da aplicação desta tecnologia. Com esta visão de ponta a ponta, as empresas podem fazer um investimento tático que vai diretamente ao encontro da proteção da qualidade do produto, da confiança do consumidor e reforça a posição da sua marca num mercado competitivo.