Como funcionam as máquinas de envase e selagem vertical (VFS)? Encher e embalar

No mundo moderno das embalagens, eficiência, velocidade e confiabilidade são fundamentais. Em diversos setores, de alimentos e bebidas a produtos farmacêuticos, os fabricantes precisam embalar produtos de forma rápida e consistente. Uma das tecnologias mais importantes que possibilitam isso é a... Máquina de selagem, enchimento e conformação vertical (VFFS)Esses sistemas poderosos automatizam todo o processo de criação, enchimento e selagem de sacos. Como resultado, tornaram-se um recurso indispensável para fabricantes em todo o mundo.

Este guia oferece uma exploração abrangente de como funcionam as máquinas de embalagem vertical (VFFS). Ao longo deste artigo, vamos desconstruir todo o processo, desde o desenrolamento inicial do filme de embalagem até a descarga final de um produto pronto para as prateleiras. Ao examinar cada componente e cada etapa da sequência operacional, você obterá uma compreensão profunda da engenharia e da precisão que tornam a tecnologia VFFS essencial. Seja você um empresário considerando investir em automação de embalagens, um engenheiro buscando aprofundar seus conhecimentos técnicos ou um gerente de compras avaliando soluções de produção, este artigo lhe fornecerá as informações essenciais de que você precisa.

Entendendo as máquinas VFFS: uma visão geral

O que é um Máquina VFFS?

Em sua essência, um Formulário Vertical de Preenchimento e Selagem (VFFS) A máquina é um sistema de embalagem automatizado que executa três funções principais em sequência vertical. Primeiro, ela formulários um saco feito de um rolo plano de material de embalagem. Em seguida, ele preenche a sacola com uma quantidade predeterminada de produto. Finalmente, ela focas a embalagem é colocada com segurança. A orientação vertical é uma característica fundamental do projeto. Consequentemente, a máquina pode utilizar a gravidade durante o processo de enchimento e manter uma área de ocupação compacta no chão da fábrica. Esta é uma vantagem significativa em instalações onde o espaço é limitado.

Velocidade e Versatilidade

A tecnologia VFFS é reconhecida por sua notável velocidade e eficiência. De fato, alguns modelos podem produzir mais de 300 embalagens por minuto [2]. Essa alta velocidade, combinada com a relação custo-benefício do uso de filme em bobina em vez de embalagens pré-fabricadas, torna as máquinas VFFS altamente econômicas para produção em larga escala. Além disso, sua versatilidade é outra vantagem significativa. Os fabricantes podem configurar essas máquinas para lidar com uma vasta gama de tipos de produtos — incluindo pós, grânulos, líquidos e sólidos. Adicionalmente, elas podem produzir diversos estilos de embalagens, desde simples sachês tipo almofada até embalagens mais complexas com reforço lateral ou fundo plano.

Componentes principais de uma máquina VFFS

Para compreender plenamente o funcionamento de uma máquina VFFS, é essencial entender seus componentes principais. Cada peça desempenha um papel crucial no processo de embalagem automatizado e eficiente. Embora os projetos específicos possam variar entre os fabricantes, os componentes fundamentais permanecem consistentes na maioria dos sistemas VFFS.

Componente	Função
Sistema de transporte de filmes	Desenrola o filme de embalagem do rolo e o alimenta na máquina. Isso garante que o filme se mova suavemente e na velocidade correta.
Braço de Dançarina	Um braço pivotante com peso e rolos que mantém uma tensão constante no filme enquanto este se desenrola. Isto impede que o filme enrugue ou se desvie, garantindo o alinhamento correto ao longo de todo o processo [2].
Sistemas de Registro e Rastreamento	Garanta o posicionamento preciso da película. Um sensor fotoelétrico detecta as marcas de registro impressas para controlar a sequência de corte, enquanto sensores monitoram a borda da película para fazer ajustes automáticos e manter o alinhamento.
Tubo e colar de formação	Forma-se o saco. O filme plano é puxado sobre o ombro (gola) do tubo formador, que o dobra em um tubo vertical. O diâmetro do tubo formador determina a largura do saco.
Barra de vedação vertical	Uma barra aquecida pressiona as bordas verticais sobrepostas do tubo de filme, criando a vedação longitudinal da embalagem.
Mandíbulas de vedação horizontais	Um par de mandíbulas aquecidas que desempenham duas funções simultaneamente: criam a vedação superior do saco cheio abaixo e a vedação inferior do próximo saco a ser enchido.
Sistema de corte	Uma lâmina integrada nas mandíbulas de selagem horizontais separa o saco pronto do tubo de filme.
Aparelho de Enchimento	Um dispositivo externo integrado à máquina VFFS para dispensar o produto. Os tipos comuns incluem balanças multicabeças, dosadores de rosca e dosadores volumétricos de copos, cada um adequado para diferentes tipos de produtos [3].
Sistema de controle (PLC/HMI)	O cérebro da máquina. Um Controlador Lógico Programável (CLP) coordena as ações de todos os componentes, enquanto uma Interface Homem-Máquina (IHM), geralmente uma tela sensível ao toque, permite que os operadores definam parâmetros, monitorem a produção e diagnostiquem problemas.

O Processo VFFS: Um Guia Passo a Passo

O funcionamento de uma máquina VFS (Vertical Form Fill Seal) é uma sequência de eventos altamente sincronizada. Abaixo, você encontrará uma descrição detalhada de todo o processo, desde um rolo plano de filme até uma embalagem finalizada e selada.

Etapa 1: Desenrolamento e transporte do filme

O processo começa na parte traseira da máquina. Ali, os operadores montam um grande rolo de filme de embalagem, conhecido como bobina, em um conjunto de eixo. Correias transportadoras puxam o filme do rolo. Essas correias são uma parte fundamental do sistema de transporte do filme. Para rolos de filme mais pesados, uma roda de desenrolamento motorizada opcional pode auxiliar na alimentação suave do filme. Isso evita solavancos repentinos ou inconsistências no fornecimento do filme.

Etapa 2: Controle da tensão do filme

À medida que o filme se desenrola, ele passa sobre um braço oscilante. Os engenheiros projetam esse braço giratório, com contrapeso, para se mover para cima e para baixo. Como resultado, ele mantém uma tensão constante no filme. Essa tensão é crucial para evitar que o filme se desloque lateralmente ou forme rugas. Tais problemas poderiam levar a embalagens defeituosas e interrupções na produção. Portanto, o braço oscilante garante que o filme permaneça perfeitamente plano e alinhado enquanto se move em direção à área de formação.

Etapa 3: Impressão opcional

Se o design da embalagem exigir informações como códigos de data, números de lote, logotipos ou outros elementos gráficos, o filme passa por uma unidade de impressão após o braço expositor. Dependendo da aplicação, pode ser uma impressora de transferência térmica ou uma impressora jato de tinta. Consequentemente, esta etapa permite que os fabricantes imprimam dados variáveis no filme antes da formação da embalagem.

Etapa 4: Rastreamento e Registro de Filmes

Em seguida, o filme passa por um sensor fotoelétrico de registro e sensores de rastreamento. O sensor fotoelétrico detecta as marcas de registro impressas no filme. Isso permite que o sistema de controle da máquina coordene com precisão o movimento do filme. Como resultado, a lâmina de corte separa os sacos na posição correta. Simultaneamente, sensores de borda monitoram a posição lateral do filme. Se o filme começar a se deslocar, todo o conjunto do carro de transporte se ajusta automaticamente. Isso o realinha perfeitamente, garantindo consistência de um saco para o outro.

Etapa 5: Formação da Bolsa

É aqui que o filme bidimensional se transforma em uma bolsa tridimensional. O filme é puxado sobre o ombro (ou colarinho) de um tubo formador. Essa ação dobra o filme plano ao redor do tubo, criando um tubo contínuo de filme com as duas bordas externas sobrepostas. Nessa etapa, a máquina também determina o comprimento da bolsa. Os operadores definem esse parâmetro por meio da IHM (Interface Homem-Máquina). Um codificador rotativo, que está em contato com o filme, mede o comprimento do filme que passa. Assim que o comprimento desejado é atingido, ele sinaliza para o transporte do filme parar.

Etapa 6: Enchimento e Selagem do Produto

Assim que o tubo de filme se forma e é posicionado, a barra de selagem vertical aquecida avança. Ela pressiona as bordas sobrepostas do filme contra o tubo em formação, criando a selagem vertical. Imediatamente após, um par de mandíbulas de selagem horizontais aquecidas se juntam. Elas criam a selagem superior da embalagem abaixo e a selagem inferior da embalagem seguinte, acima. Enquanto essas mandíbulas permanecem fechadas, o dispositivo de enchimento integrado — como uma balança de múltiplas cabeças ou um dosador de rosca sem-fim — dispensa uma quantidade precisa de produto. O produto então cai por gravidade através do tubo em formação e para dentro da embalagem.

Etapa 7: Corte e descarga

Após o produto preencher o saco, uma lâmina afiada avança. Normalmente alojada dentro do conjunto de mandíbulas de selagem horizontal, ela corta o saco já selado, separando-o do tubo de filme. As mandíbulas então se abrem e a máquina ejeta o saco selado. Geralmente, ele se move para uma esteira ou para um recipiente de coleta. Isso completa um ciclo. Imediatamente, a máquina inicia o próximo, repetindo o processo em ritmo acelerado.

Tipos de configurações de vedação

Entendendo os Tipos de Vedação

A selagem vertical é um elemento crucial na construção da embalagem. As máquinas VFFS geralmente criam um dos dois tipos principais: a selagem por sobreposição ou a selagem por aletas. A escolha entre elas depende do filme de embalagem e da estética desejada para o produto final.

Vedação de sobreposição

Na selagem por sobreposição, os fabricantes sobrepõem as duas bordas externas do filme. A selagem é criada unindo a camada interna de uma borda à camada externa da outra. Isso resulta em uma selagem plana e com aparência uniforme na parte de trás da embalagem. Uma das principais vantagens da selagem por sobreposição é a sua eficiência. Ela utiliza menos material por embalagem em comparação com a selagem por abas. No entanto, esse método é adequado apenas para filmes em que as camadas interna e externa podem ser unidas.

Vedação da barbatana

Os fabricantes criam uma selagem em forma de barbatana unindo as duas superfícies internas das bordas do filme e selando-as. Isso cria uma selagem que se projeta da parte de trás da embalagem, assemelhando-se a uma barbatana. Embora utilize um pouco mais de material, a selagem em forma de barbatana é necessária para filmes com camadas ou revestimentos de barreira especiais. Estes impedem que as superfícies interna e externa se selem uma à outra. Portanto, garante uma selagem forte e confiável, unindo as duas camadas internas compatíveis.

Sistemas de enchimento para máquinas VFFS

Como escolher o sistema de enchimento certo

O sistema de enchimento é um componente crítico que funciona em conjunto com a máquina VFFS. Ele garante que a quantidade correta de produto seja dispensada em cada embalagem. A escolha do sistema de enchimento depende das características do produto, incluindo sua consistência, fluidez e precisão de enchimento necessária. Abaixo estão os tipos mais comuns de sistemas de enchimento.

Enchedores de copos volumétricos

Os dosadores volumétricos são ideais para produtos granulados e de fluxo livre, como arroz, açúcar ou sementes. Este sistema utiliza uma série de copos ajustáveis para medir o produto por volume. Embora simples e econômico, pode oferecer menor precisão para produtos com densidades variáveis.

Enchedores de broca

Engenheiros projetam dosadores de rosca sem-fim para pós e produtos granulados, como farinha, especiarias ou pó de café. Um dosador de rosca sem-fim utiliza um parafuso rotativo para dispensar uma quantidade precisa de produto. Ele oferece alta precisão e é versátil o suficiente para lidar com uma ampla gama de densidades de produto.

Enchimento de Pistões

As máquinas de enchimento por pistão são a opção preferida para produtos líquidos e semilíquidos, como molhos, cremes ou géis. Uma máquina de enchimento por pistão utiliza um pistão para aspirar e, em seguida, dispensar um volume preciso de produto. Consequentemente, ela pode lidar com uma ampla gama de viscosidades com alta precisão.

Balanças Combinadas (Balanças com múltiplas cabeças)

As balanças combinadas são mais adequadas para produtos com pesos e formatos inconsistentes. Exemplos incluem salgadinhos, doces ou produtos congelados. Uma balança combinada utiliza múltiplas cabeças de pesagem para calcular a combinação perfeita de produtos para atingir o peso desejado. Como resultado, oferece precisão excepcional em altas velocidades.

Tipos de máquinas VFFS

Categorias de máquinas

Os fabricantes podem categorizar as máquinas VFFS de forma geral com base em seus sistemas de movimento e acionamento. Compreender essas diferenças é crucial para selecionar a máquina certa para uma aplicação específica. Em última análise, isso impacta diretamente a velocidade de produção, a precisão e o custo.

Movimento intermitente versus movimento contínuo

A principal diferença no funcionamento da máquina VFFS reside na forma como a máquina manipula o filme durante o processo de selagem.

Aparelhos de movimento intermitente: Neste projeto, o transporte do filme para momentaneamente para que o processo de selagem e corte horizontal ocorra. Esse movimento de parada e partida é mecanicamente mais simples. No entanto, limita a velocidade geral da máquina. Máquinas de movimento intermitente são adequadas para aplicações em que a alta velocidade não é o requisito principal. Elas também funcionam bem para produtos que precisam de mais tempo para se acomodarem na embalagem antes da selagem.

Máquinas de movimento contínuo: Como o próprio nome indica, o filme se move continuamente, sem parar. Os engenheiros projetam as mandíbulas de selagem horizontais para se moverem juntamente com o filme enquanto selam e cortam. Isso permite velocidades de produção significativamente maiores. Portanto, essas máquinas são ideais para operações de alto volume, onde maximizar a produtividade é um objetivo fundamental.

Sistemas pneumáticos versus sistemas servoacionados

O sistema de acionamento que alimenta as partes móveis da máquina, em particular as mandíbulas de vedação, é outro diferencial crucial.

Máquinas pneumáticas VFFS: Essas máquinas utilizam ar comprimido para acionar os mecanismos de selagem e corte. Os sistemas pneumáticos são conhecidos por sua confiabilidade, design mais simples e menor custo inicial. Isso os torna uma opção acessível para muitas empresas. No entanto, geralmente oferecem menor precisão no controle do movimento. Além disso, operam em velocidades mais baixas em comparação com os sistemas servoacionados. Também tendem a apresentar maior consumo de energia devido à necessidade de um suprimento constante de ar comprimido.

Máquinas VFFS Servoacionadas: Essas máquinas avançadas utilizam servomotores elétricos para controlar o movimento de seus componentes. Os servomotores proporcionam um controle excepcionalmente preciso sobre posição, velocidade e torque. Como resultado, oferecem maior precisão, velocidades de produção mais rápidas e maior flexibilidade no manuseio de diferentes materiais e formatos de embalagem. Embora tenham um custo de investimento inicial mais elevado, as máquinas com servomotores são mais eficientes em termos de energia. Além disso, oferecem desempenho superior para aplicações exigentes e de alto volume. .

Materiais de embalagem e tipos de filme

A escolha do filme é importante.

A versatilidade das máquinas VFFS estende-se à ampla variedade de materiais de embalagem que elas podem processar. O filme, ou bobina, é a base da embalagem final. Suas propriedades são cruciais para a proteção do produto, a vida útil e a identidade visual da marca. Esses materiais variam de filmes simples de camada única a laminados complexos de múltiplas camadas.

Materiais comuns para filmes

Os fabricantes costumam usar os seguintes materiais em aplicações VFFS:

Polietileno (PE): Um plástico comum e flexível usado em uma ampla gama de produtos.

Laminados: Filmes multicamadas que combinam materiais como poliéster (PET), polipropileno (PP) e folha de alumínio. Estes proporcionam propriedades de barreira aprimoradas contra umidade, oxigênio e luz. Os fabricantes costumam usá-los em produtos alimentícios para garantir o frescor.

Laminados de papel: Essas opções oferecem uma aparência e um toque mais naturais. Os fabricantes costumam usá-las para produtos orgânicos ou artesanais.

Recursos Especiais do Filme

Além do material base, os fabricantes podem produzir filmes com características especiais. Estas melhoram a conveniência para o consumidor e a funcionalidade do produto. Exemplos incluem fechos de correr reutilizáveis, válvulas de libertação de gás unidirecionais (essenciais para produtos como o café fresco que libertam CO2) e entalhes pré-aplicados para facilitar a abertura [1]. Portanto, a seleção do filme correto é uma decisão crítica. Impacta tudo, desde a eficiência da produção até à experiência do utilizador final.

Indústrias e Aplicações

Aplicações de amplo espectro

A adaptabilidade e a eficiência das máquinas VFFS levaram à sua ampla adoção em diversos setores. Sua capacidade de processar vários produtos e criar soluções de embalagem personalizadas as torna indispensáveis para:

Alimentos e bebidas: Este é o maior setor para aplicações VFFS. De salgadinhos como batatas fritas e nozes a pós como farinha e especiarias, e até líquidos como molhos e temperos, as máquinas VFFS embalam uma vasta gama de produtos alimentícios.
Café: A indústria do café depende muito das máquinas VFFS para criar embalagens herméticas. Frequentemente equipadas com válvulas unidirecionais, essas máquinas preservam o frescor e o aroma dos grãos torrados e do café moído.
Ração para animais de estimação: As máquinas VFFS embalam de tudo, desde ração seca e petiscos até suplementos. Elas acomodam uma ampla variedade de tamanhos de sacos e materiais exigidos pelo mercado de alimentos para animais de estimação.
Produtos Farmacêuticos e Medicina: Para embalar pós, grânulos e pequenos dispositivos médicos, a precisão e a capacidade de esterilização das máquinas VFFS são essenciais.
Bens de Consumo Embalados: Produtos como detergentes, pequenos artigos de ferragens e outros artigos domésticos são frequentemente embalados utilizando a tecnologia VFFS.
Agricultura: Sementes, fertilizantes e outros produtos agrícolas granulados se beneficiam de embalagens eficientes feitas com sistemas VFFS robustos.

Vantagens da tecnologia VFFS

Principais benefícios

O uso generalizado de máquinas VFS (Vertical Form Fill Seal) comprova suas inúmeras vantagens em relação a outros métodos de embalagem. Para empresas que buscam automatizar e expandir suas operações, os benefícios são inegáveis.

Produção em alta velocidade: Com capacidade para produzir de 30 a mais de 300 sacos por minuto, as máquinas VFFS oferecem um rendimento significativo, aumentando drasticamente a capacidade de produção.
Eficiência de custos: Ao formar embalagens a partir de bobinas de material, as máquinas VFFS reduzem significativamente o custo por embalagem em comparação com o uso de sacos pré-fabricados. Isso resulta em economias substanciais nos custos de material ao longo do tempo.
Design que economiza espaço: A orientação vertical das máquinas VFFS confere-lhes uma área de ocupação muito menor do que as suas contrapartes horizontais. Consequentemente, conservam espaço valioso nas instalações de produção.
Flexibilidade e Versatilidade: Os operadores podem ajustar rapidamente as máquinas VFFS para produzir uma ampla variedade de tamanhos e formatos de sacos. A facilidade de troca do tubo de formação permite mudanças rápidas entre diferentes produtos e estilos de embalagem.
Redução do desperdício de materiais: O controle preciso sobre o filme e o processo de fabricação da embalagem minimiza o desperdício de material. Isso contribui para uma produção mais sustentável e econômica.
Automação e integração: Os fabricantes projetam máquinas VFFS para automação. Elas podem ser integradas perfeitamente a uma linha de embalagem completa, incluindo enchedoras, balanças de verificação, encaixotadoras e paletizadoras. Isso cria uma solução de final de linha totalmente automatizada.

Principais considerações ao escolher uma máquina VFFS

Fazendo a escolha certa

Selecionar a máquina VFFS correta é um investimento significativo. Requer uma análise cuidadosa de diversos fatores. Uma avaliação completa das suas necessidades específicas garantirá que você escolha um sistema que não apenas atenda aos seus requisitos de produção atuais, mas que também possa crescer com o seu negócio.

Características do produto: As propriedades físicas do seu produto — seja ele em pó, líquido, sólido ou granulado — serão o principal fator determinante do sistema de enchimento necessário.
Volume de produção: A sua necessidade de produção em sacos por minuto determinará se uma máquina de movimento intermitente ou contínuo é mais adequada. Também indicará se um sistema pneumático ou servoacionado é necessário.
Tamanho e formato da bolsa: Considere a variedade de tamanhos e estilos de sacos que você precisa produzir. A máquina deve ser compatível com os tubos de formação necessários. Além disso, deve oferecer flexibilidade para trocas rápidas de formato, caso você produza vários produtos simultaneamente.
Requisitos de precisão: O valor do seu produto e os padrões da indústria determinarão a precisão de enchimento necessária. Produtos de alto valor justificarão o investimento em sistemas de enchimento mais precisos, como balanças combinadas.
Orçamento: O custo inicial de investimento é um fator importante. As máquinas pneumáticas oferecem um ponto de entrada mais baixo. Por outro lado, as máquinas servoacionadas, embora mais caras, proporcionam maior desempenho e menores custos de energia a longo prazo.
Manutenção e suporte: Avalie a reputação do fabricante em termos de confiabilidade, serviço e suporte. Uma máquina complexa exige manutenção especializada. Além disso, o tempo de inatividade pode ser dispendioso.
Escalabilidade futura: Considere a trajetória de crescimento do seu negócio. Uma máquina que possa ser atualizada ou adaptada para lidar com volumes maiores ou produtos diferentes no futuro pode ser um investimento mais inteligente a longo prazo.

Conclusão

O Selagem de preenchimento de forma vertical A máquina é uma maravilha da automação de embalagens. Trata-se de um sistema sofisticado que transforma, de forma integrada, um simples rolo de filme em um produto acabado e pronto para o mercado. Ao compreendermos a complexa interação de seus componentes — desde o controle preciso dos sistemas de transporte e tensionamento do filme até o movimento sincronizado das mandíbulas de selagem e dos cortadores — podemos apreciar a engenharia que impulsiona as operações modernas de embalagem. Além disso, o processo VFFS é uma prova do poder da automação em proporcionar velocidade, eficiência e consistência em larga escala.

Para qualquer empresa envolvida na produção de bens embalados, a tecnologia VFFS oferece uma solução poderosa. Ela aumenta a produtividade, reduz custos e melhora a qualidade do produto. Sua versatilidade em uma vasta gama de produtos e setores, combinada com sua eficiência inerente e design compacto, garante que a máquina Vertical Form Fill Seal continuará sendo um pilar do mundo das embalagens por muitos anos.

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