A embalagem na indústria alimentar tem dois objectivos diferentes, que são a contenção e a preservação. A contenção é uma questão logística, enquanto a preservação é uma questão científica. Quando se pergunta o que é a selagem hermética, é necessário saber que é um conceito vital na secção transversal do prolongamento do prazo de validade e da segurança alimentar.

Para os fabricantes de pós, alimentos retortados e bebidas, a mecânica de um selo hermético não é uma opção. É o obstáculo básico entre um produto comercial viável e uma responsabilidade. Este guia analisa as definições técnicas, os requisitos de material e os processos de maquinaria necessários para obter uma verdadeira vedação hermética num ambiente industrial.

O que é a vedação hermética na indústria alimentar

No marketing de consumo, o termo hermético é normalmente utilizado como sinónimo de vedação hermética, ao passo que na engenharia industrial e na ciência alimentar, a diferença é importante. O primeiro passo para a escolha correta da infraestrutura de embalagem é uma compreensão clara desta definição.

Um recipiente de plástico com uma tampa de encaixe parece estar fechado para o consumidor médio, uma vez que contém água. Este é um selo hermético. Trata-se de uma vedação hermética. Não permite o movimento em massa de ar e fluidos. Mas, a nível molecular, os selos herméticos são normalmente permeáveis. As moléculas de gás podem difundir-se através da interface do vedante ou do material ao longo de semanas ou meses, podendo originar uma fuga lenta.

Em comparação, uma vedação hermética (ou vedação estanque ao gás) forma uma barreira que não é permeável à interferência do ambiente externo. Impede o fluxo de gases (oxigénio, azoto), vapor de água e microorganismos. Um fecho hermético autêntico mantém o ambiente interno da embalagem inalterado para sempre, independentemente das alterações de humidade ou pressão externas.

Os engenheiros medem esta integridade em duas medidas principais:

• Taxa de transmissão de oxigénio (OTR): Esta é a taxa de passagem de oxigénio em 24 horas. No caso de produtos sensíveis, como o leite em pó, a OTR deve ser próxima de zero.
• Taxa de transmissão de vapor de água (WVTR): Esta é uma medida da entrada de humidade. Um WVTR elevado provoca a aglomeração de pós ou o empedramento de alimentos secos.

Uma vez que as especiarias secas e as carnes retortadas são submetidas a temperaturas elevadas para as esterilizar, a norma da indústria é a selagem hermética para garantir que o produto que sai da fábrica é o mesmo que chega ao consumidor.

Porque é que a integridade hermética é importante para a embalagem de alimentos

Investir em maquinaria que consegue um fecho hermético - como uma costureira dupla ou uma seladora por indução - é uma despesa de capital significativa. O retorno do investimento é, no entanto, justificado pelo facto de proteger contra a degradação biológica e química.

É por isso que a integridade hermética não é um ponto de negociação no caso das linhas alimentares modernas:

• Prevenção do ranço oxidativo: O oxigénio é o principal inimigo das gorduras e óleos. A exposição resulta numa rápida oxidação, que dá origem a sabores estranhos e aromas rançosos, especialmente em frutos secos, snacks fritos e lacticínios em pó. Esta reação química é impedida por um selo hermético.
• Preservação de nutrientes: Os nutrientes sensíveis, como a vitamina C e a vitamina A, são destruídos quando entram em contacto com o oxigénio. O fecho hermético é utilizado para garantir que os suplementos nutricionais e as fórmulas para lactentes mantêm o valor nutricional indicado no rótulo durante o seu prazo de validade.
• Segurança microbiana (controlo de agentes patogénicos): Em alimentos pouco ácidos (pH > 4,6), a entrada de micróbios, incluindo o Clostridium botulinum, é um ponto crítico de controlo de segurança. No enlatamento, o selo ajuda a evitar a contaminação da esterilização pós-processo, garantindo a esterilidade total.
• Controlo da humidade: Forma um escudo total contra a humidade. Isto ajuda a evitar a aglomeração de pós secos e impede que os produtos estaladiços fiquem moles, o que mantém a textura e a frescura.
• Otimização da cadeia de fornecimento: Os produtos com um prazo de validade longo (12 meses ou mais) permitem aos fabricantes aceder aos mercados de exportação sem necessidade de recorrer a uma logística dispendiosa de cadeia de frio. Também minimiza as devoluções dos retalhistas devido ao vencimento prematuro devido a bolor ou deterioração.

Materiais e tecnologias comuns utilizados para alimentos hermeticamente fechados

Para obter uma vedação hermética, é necessário combinar o material de barreira adequado com a tecnologia de vedação apropriada. Embora o objetivo seja o mesmo, o processo difere muito entre embalagens flexíveis e rígidas.

Materiais em embalagens hermeticamente fechadas

Embalagens flexíveis: Este tipo é constituído por bolsas, sacos e embalagens em stick. Baseiam-se em laminados de várias camadas (que podem conter folha de alumínio ou PET metalizado) para oferecer a barreira. O processo de selagem é quase inteiramente por selagem a quente. A máquina utiliza calor e pressão para fundir as camadas internas de selante (normalmente PE ou PP). Embora, por vezes, sejam utilizadas colas normais na laminação, a selagem propriamente dita baseia-se na fusão. Embora sejam úteis em produtos ligeiros e leves, os selos flexíveis tendem a ser mais susceptíveis a perfurações e stress físico do que os rígidos.

Embalagem rígida: A embalagem rígida é o padrão de escolha quando o produto é de alto valor, pesado ou requer durabilidade a longo prazo. Trata-se de selos metálicos encontrados em latas (folha de Flandres ou alumínio), frascos de vidro e recipientes de plástico rígido.

• Latas de metal: Estas necessitam de um fecho mecânico (costura dupla). A vedação é criada através da deformação física do metal da tampa e do corpo da lata. Isto é crucial para latas hermeticamente fechadas e latas herméticas.
• Garrafas/garrafas: Estes utilizam frequentemente a selagem por indução, em que uma folha de alumínio é fundida ao rebordo do recipiente.

A embalagem rígida proporciona uma proteção física superior durante o transporte e é, muitas vezes, a única opção viável para aplicações de vácuo e de lavagem com azoto, em que os diferenciais de pressão esmagariam uma bolsa flexível.

Tipos de técnicas de vedação e suas aplicações

A técnica utilizada determina o equipamento que será necessário na linha de produção.

• Emenda dupla mecânica (metal rígido/composto)
  • Máquinas necessárias: Costureiras de latas (máquinas de costura).
  • Variantes da máquina: Estas incluem as máquinas de costura semi-automáticas (em que o operador insere a lata) no caso da produção artesanal e as máquinas de costura rotativas de alta velocidade (sistemas de várias cabeças) no caso da produção em massa.
  • Aplicação: Alimentos enlatados, bebidas e produtos industriais que requerem rigidez estrutural e integridade hermética. Isto cria a lata hermética clássica.
• Vedação da tampa de indução (plástico rígido/vidro)
  • Máquinas necessárias: Seladoras de tampas por indução.
  • Variantes da máquina: Trata-se normalmente de sistemas de indução em linha montados numa correia transportadora. Fecham as garrafas quando estas estão a ser submetidas a altas velocidades. Existem modelos portáteis para testes de laboratório ou microprodução.
  • Aplicação: Frascos de produtos farmacêuticos, manteiga de amendoim, produtos lácteos e produtos químicos, em que a prevenção de fugas e a prova de adulteração são as mais importantes.
• Vácuo e lavagem com azoto (atmosfera modificada)
  • Máquinas necessárias: Costureiras de latas a vácuo ou Máquinas de costura com descarga de nitrogénio.
  • Variantes da máquina: Estas máquinas de costura especializadas possuem uma câmara fechada. A máquina cria um vácuo e injecta o gás inerte nitrogénio imediatamente antes do processo de costura dupla ter lugar.
  • Aplicação: Leite em pó para bebés, café em pó e frutos secos - produtos em que a oxidação é um processo de destruição de valor.
• Vedação por calor direto (flexível): Envolve a utilização de maxilas ou rodas aquecidas para fundir camadas de plástico. Embora não possa ser aplicado a latas rígidas, é o padrão para bolsas.
  • Máquinas necessárias: Selo de enchimento de formulário vertical (VFFS) máquinas, Embalagens de fluxo, ou Seladoras de bolsas.
  • Aplicação: Batatas fritas, barras de cereais e saquetas de dose única.

A mecânica da vedação hermética para latas de metal

No caso dos fabricantes de produtos enlatados, tais como atum, leite em pó para bebés, etc., o processo técnico mais importante na fábrica é a dupla costura. A selagem de latas baseia-se na física (deformação), ao contrário da selagem por calor, que se baseia na química (fusão). Não depende de cola ou adesivo. Baseia-se na curvatura exacta do metal para formar um labirinto que é impossível de atravessar por bactérias ou contaminantes.

A máquina que faz isto é a máquina de coser latas. É necessário compreender o seu funcionamento para controlar a qualidade.

Explicação do processo de costura dupla

A costura dupla é um selo hermético formado pelo entrelaçamento dos bordos do corpo da lata e da extremidade da lata (tampa). Trata-se de um processo em duas fases, que é efectuado pelos rolos e pelo mandril da máquina de costura.

A anatomia da costura:

• Gancho de corpo: A flange do cilindro da lata está dobrada para baixo.
• Gancho de cobertura: A parte enrolada da tampa é dobrada para cima por baixo do gancho do corpo.
• Composto de costura: Revestimento de borracha ou látex na parte interior do enrolamento da tampa. Funciona como um vedante de compressão; é pressionado quando os ganchos metálicos se encaixam para preencher os espaços microscópicos entre as camadas metálicas e tornar o vedante estanque ao gás.

A operação em duas etapas:

1. Primeira operação (The Curl): O rolo inicial força a curvatura da tampa por baixo da flange da lata. Enrola os dois metais com folga. A costura é feita neste ponto, mas não é apertada. Tem um aspeto arredondado.
2. Segunda operação (Passar a ferro): O segundo rolo é utilizado para pressionar e apertar a costura com muita pressão. Isto comprime o composto e força o gancho da carroçaria e o gancho da cobertura a entrarem em contacto, criando uma vedação robusta.

Defeitos de costura comuns e prevenção

Uma vez que o processo de costura dupla depende da precisão da máquina, quaisquer pequenos erros na calibração da máquina podem resultar numa defeito de costura. No caso de latas hermeticamente fechadas, mesmo uma folga microscópica constitui uma falha.

O operador dificilmente causa estes defeitos; a máquina é que os causa. As máquinas de costura de baixa qualidade, com tolerâncias reduzidas ou que utilizam materiais macios como o latão ou o cobre nas áreas de ferramentas de alta tensão (em vez de aço endurecido), podem vibrar quando estão em funcionamento, resultando numa pressão irregular. A resposta é utilizar máquinas de costura de latas de alta precisão com ferramentas estáveis e feitas de aço endurecido que não alteram as suas definições durante milhões de ciclos.

Obtenção de selos herméticos em garrafas e frascos

As latas baseiam-se na deformação dos metais, mas as garrafas rígidas (plástico e vidro) têm outro desafio: o coeficiente de expansão térmica. As tampas de vidro e de metal expandem-se e contraem-se a ritmos diferentes sob o efeito do calor, o que pode fazer com que os vedantes se soltem.

Outro mito na indústria é que uma tampa bem apertada é uma vedação hermética. Isto é incorreto. A tampa de rosca simples baseia-se no binário - fricção entre as roscas da tampa e o gargalo da garrafa. No entanto, os materiais plásticos têm uma caraterística conhecida como fluência (fluxo a frio), o que implica que se deformam sob pressão constante. Com o tempo, ou com as vibrações do transporte, uma tampa de rosca solta-se de forma microscópica. Isto perfura o selo, permitindo a passagem de ar. Assim, no caso de produtos como manteiga de amendoim, produtos farmacêuticos e condimentos, o Torque Capping não é uma técnica de selagem hermética. É apenas um método de fecho.

Para obter uma verdadeira vedação hermética numa garrafa rígida, os fabricantes têm de utilizar a vedação por indução da tampa.

Esta tecnologia forma uma ligação que não depende do binário da tampa. É feita através da utilização de um revestimento especializado dentro da tampa, que é feito de uma placa de celulose, cera, folha de alumínio e uma camada de polímero termo-selante. É produzido um campo eletromagnético quando a garrafa com tampa passa por uma máquina de indução.

Este campo não aquece a tampa de plástico, mas provoca correntes de Foucault na camada de folha de alumínio. A folha de alumínio aquece rapidamente e a película de polímero por baixo derrete. Esta película funde-se diretamente com a zona terrestre (o rebordo) da garrafa. Ao mesmo tempo, o calor derrete a cera e a folha de alumínio solta-se da tampa. Ao arrefecer a garrafa, a película é soldada à boca do recipiente, formando uma barreira completa ao oxigénio e à humidade. Isto também constitui uma prova de adulteração; o consumidor tem de abrir fisicamente o selo para obter o produto.

Controlo de qualidade e seleção da maquinaria de selagem correta

Para passar à produção, é necessário escolher o equipamento adequado e desenvolver procedimentos de verificação. O equipamento selecionado determinará o seu rendimento, a sua taxa de rejeição e as suas despesas de mão de obra.

Verificação: Teste do selo

Não se pode assumir que um selo é hermético; é necessário prová-lo. Existem dois métodos principais:

• Ensaio de bolhas (destrutivo): Frequentemente referenciado em ASTM D3078. A câmara de vácuo é enchida com água e a embalagem selada é imersa na mesma. A pressão no interior da embalagem é superior à do exterior, à medida que o vácuo é puxado. Em caso de fuga, sairá um fluxo de bolhas. Este método é barato e fácil, mas mata a amostra.
• Decaimento no vácuo (não destrutivo): Utilizando normas como ASTM F2338. Um sensor é utilizado para verificar o nível de pressão numa câmara onde se encontra a embalagem. Quando a pressão varia (diminui) depois de o vácuo ter sido retirado, isso significa que o gás está a sair da embalagem. Este método é preciso e adequado para produtos nutricionais ou farmacêuticos de elevado valor.

Critérios de seleção de máquinas

Na consultoria de arquitetura de linha, consideramos três aspectos:

1. CPM (latas/contentores por minuto): A velocidade determina o custo.
   1. Uma empresa em fase de arranque pode necessitar de uma máquina com 15-20 CPM.
   2. Uma fábrica estabelecida pode necessitar de um sistema rotativo com 50 ou mais CPM.
   3. Conselhos: Compre para a sua projeção a 3 anos, não para o seu estado atual.
2. Versatilidade do contentor: Veda-se apenas um diâmetro de lata hermética ou cinco? Há máquinas em que o mandril e os rolos podem ser mudados rapidamente e há máquinas que são específicas para um tamanho. Quando tem uma lista de SKUs de grande mistura e baixo volume, procure ferramentas de fácil troca.
3. Compatibilidade de materiais: As garrafas de PE e as garrafas de PET necessitam de ajustes de frequência diferentes para serem induzidas utilizando uma seladora por indução. Uma seladora de latas de alumínio necessita de pressões de rolos que não são as mesmas que as de uma seladora hermética de latas de folha de Flandres.

Níveis de automatização

• Semi-Automático: O operador coloca a lata e liga o ciclo. Mais adequado para marcas de boutique, testes de laboratório ou tiragens especializadas de baixo volume. É muito flexível e requer muita mão de obra.
• Totalmente automático: O produto é alimentado por tapetes rolantes. A máquina indexa, sela e descarrega automaticamente. Isto é necessário em termos de escalonamento. As linhas automáticas actuais incorporam frequentemente capacidades de lavagem com azoto e de vácuo na estação de selagem.

Garantir a segurança dos produtos com tecnologia de selagem avançada

Em última análise, o ponto de controlo mais importante na sua linha de produção é a selagem hermética. É a barreira final entre o seu produto e o ambiente, assegurando que pode resistir a condições extremas durante o transporte e o armazenamento. Uma falha neste caso anula todo o valor acrescentado no fornecimento, processamento e enchimento. A fiabilidade não é um luxo; é um requisito de trabalho.

É nesta altura que a colaboração com um fabricante especializado constitui uma vantagem estratégica.

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