Equipamento de deteção de fugas de alimentos por compressão com ar: uma ferramenta tecnológica para proteger a integridade da embalagem

Aqueles sacos de comida inchados e abaulados nas prateleiras escondem uma delicada batalha entre o gás e a vedação.

Nas prateleiras dos supermercados, os alimentos insuflados em embalagens com ar atraem sempre os consumidores com o seu aspeto rechonchudo. Esta embalagem não só evita que o alimento se parta, como também protege a sua qualidade através do gás interno. No entanto, mesmo a mais pequena fuga na embalagem pode provocar a deterioração dos alimentos, representando um risco para a segurança alimentar.

O equipamento de deteção do tipo compressão é uma ferramenta de controlo de qualidade concebida para este fim. Aplica pressão ao saco e observa a reação para determinar o seu desempenho de selagem. Com os avanços tecnológicos, estes dispositivos evoluíram de simples operações manuais para sistemas inteligentes totalmente automatizados.

1. Testes Tradicionais e Evolução Tecnológica

Nos primórdios dos equipamentos de deteção por compressão, os fabricantes de alimentos dependiam principalmente de testes manuais. Os trabalhadores apertavam manualmente cada saco, confiando na experiência para determinar se havia fugas. Este método era ineficiente e os resultados dependiam muito da experiência pessoal, resultando numa elevada taxa de falhas na deteção.

Com os avanços da tecnologia industrial, começaram a surgir dispositivos mecânicos de deteção simples. Estes dispositivos utilizam cilindros ou contrapesos para gerar pressão, conseguindo uma compressão uniforme da embalagem. Um dispositivo antigo descrito em [2] utilizava a compressão natural de um contrapeso, detetando fugas através da observação do movimento descendente de uma alavanca.

Os equipamentos tradicionais de deteção por compressão demonstraram uma maior precisão do que a inspeção manual, mas ainda apresentam limitações significativas. Frequentemente, não conseguem detetar fugas minúsculas, quantificar a extensão das fugas e ainda exigem interpretação manual dos resultados dos testes.

Com o avanço das tecnologias de sensores e automação, os modernos equipamentos de deteção do tipo squeeze conseguiram testes de alta precisão e totalmente automatizados, proporcionando uma garantia mais fiável da qualidade das embalagens alimentares.

2.º Princípio de funcionamento do dispositivo e classificação técnica

O equipamento de detecção do tipo Squeeze opera segundo um princípio físico simples: quando é aplicada pressão numa embalagem insuflável, se existir uma fuga, o gás do seu interior irá escapar, provocando alterações na forma ou na pressão da bolsa. Os equipamentos modernos utilizam sensores de precisão para detetar estas alterações subtis, permitindo uma deteção precisa. Os modernos equipamentos de inspeção do tipo compressão podem ser categorizados principalmente nos seguintes tipos com base nos seus princípios de funcionamento:

Equipamento de inspeção de aspiração de pressão negativa

Este tipo de equipamento possui múltiplos orifícios de aspiração na mesa de inspeção. Durante a inspeção, um cilindro pneumático empurra um pistão para gerar pressão negativa, que mantém a bolsa no lugar. O dispositivo aqui descrito incorpora uma placa piezoelétrica e um mecanismo de mola condutora para ajustar automaticamente a força de sucção com base no estado de fuga da bolsa.

Quando um saco verte, o dispositivo aumenta a força de sucção para evitar que o alimento se derrame. Após a inspeção, ativa automaticamente um sistema pneumático de sopro para remover os produtos defeituosos.

Equipamento de inspeção de autopressurização de contrapeso

Este tipo de equipamento utiliza um contrapeso e uma placa de pressão, comprimindo naturalmente o saco de alimentos com uma pressão constante. Como referido acima, o dispositivo deteta fugas observando o grau de depressão da placa de pressão. Este método oferece a vantagem de uma pressão estável e controlável, sem provocar impactos súbitos no saco.

Os equipamentos de autopressurização com contrapeso apresentam normalmente uma linha de marcação e uma agulha indicadora para quantificar a extensão da fuga, fornecendo um suporte de dados mais detalhado para o controlo de qualidade. Equipamentos de inspeção por imagem térmica de infravermelhos

Trata-se de uma tecnologia de inspeção sem contacto que cria uma diferença de temperatura entre o fluxo de ar que sai da fuga e o ambiente envolvente, arrefecendo o ambiente de inspeção. O sistema descrito acima utiliza um detetor de infravermelhos para captar esta diferença de temperatura e exibir visualmente a localização da fuga num ecrã.

Este método tem a vantagem de não haver contacto físico com a embalagem, o que o torna particularmente útil para a inspeção de embalagens alimentares frágeis. Além disso, permite localizar com precisão a fuga, fornecendo informações valiosas para a melhoria dos processos de produção.

3. Elementos técnicos essenciais e design inovador

A precisão dos modernos equipamentos de inspeção por compressão decorre da integração e inovação de diversas tecnologias essenciais. Estes elementos técnicos trabalham em conjunto para garantir uma inspeção eficiente e resultados fiáveis.

O sistema de controlo de pressão é um componente essencial dos equipamentos de inspeção por compressão. Os equipamentos avançados utilizam sistemas pneumáticos ou hidráulicos programáveis ​​para controlar com precisão a pressão aplicada com base no material e no tamanho da embalagem. Por exemplo, alguns equipamentos permitem ao operador definir múltiplas curvas de pressão para simular as várias condições de pressão encontradas durante o transporte e o armazenamento.

Os avanços na tecnologia de sensores melhoraram significativamente o desempenho dos equipamentos de inspeção. Os equipamentos modernos integram uma variedade de sensores de alta precisão, incluindo sensores de pressão, sensores de deslocamento e sensores óticos. Estes sensores podem captar pequenas alterações nas embalagens durante a compressão, convertendo sinais físicos em sinais elétricos para análise e julgamento pelo sistema de controlo. Alguns equipamentos avançados utilizam também tecnologia de imagem térmica infravermelha para detetar fugas de gás através de alterações de temperatura.

Outra característica fundamental dos equipamentos de inspeção modernos são os sistemas de julgamento inteligente e de classificação automática. Utilizando algoritmos predefinidos, o equipamento pode determinar automaticamente se uma embalagem é aceitável e controlar atuadores para separar os produtos inaceitáveis.

Por exemplo, ao detetar uma fuga, o dispositivo descrito em [1] ativa automaticamente um sistema de sopro pneumático para remover sacos inaceitáveis ​​da linha de inspeção, garantindo que apenas os produtos qualificados entram na próxima fase de produção.

A tecnologia de ajuste adaptativo representa o mais recente desenvolvimento em equipamentos de inspeção de extrusão. Um sistema de inspeção inteligente aqui descrito ajusta automaticamente os parâmetros da máquina de insuflação e embalagem com base nos resultados da inspeção, criando um sistema de controlo de qualidade em circuito fechado.

Este sistema utiliza uma câmara para captar dados tridimensionais da embalagem durante a compressão, calcula a taxa de variação do volume e determina se a vedação cumpre as normas, permitindo um controlo preciso do volume de insuflação. 4. Cenários de Aplicação e Valor para a Indústria

Os equipamentos de teste de compressão são amplamente utilizados na indústria alimentar, especialmente para o controlo de qualidade em linhas de produção de produtos insufláveis, como alimentos insufláveis, batatas fritas e bolachas de camarão. Estes alimentos são normalmente embalados em recipientes cheios de nitrogénio para proteger o conteúdo frágil durante o transporte e a distribuição.

Os testes de integridade dos selos são também cruciais nos setores farmacêutico e de dispositivos médicos. As fugas nas embalagens farmacêuticas podem causar deterioração e ineficácia dos medicamentos e até representar uma ameaça para a saúde do doente. O equipamento de teste de compressão pode garantir a integridade das embalagens farmacêuticas, garantindo a estabilidade e segurança dos medicamentos durante todo o seu prazo de validade.

A indústria química é também uma área de aplicação fundamental para os equipamentos de ensaio de compressão. Muitos produtos químicos são corrosivos ou tóxicos, e as fugas de embalagens podem representar um sério risco de segurança. Através do teste de compressão, as empresas podem garantir a selagem das embalagens de produtos químicos e evitar fugas.

Com o rápido desenvolvimento do comércio eletrónico, a proporção de vendas de alimentos e produtos farmacêuticos online está a aumentar, e as embalagens estão sujeitas a uma pressão e impacto cada vez maiores durante a logística. Os equipamentos de teste de compressão podem simular diversas condições de pressão encontradas durante a logística, ajudando as empresas a avaliar e melhorar o design das embalagens e a reduzir os danos durante o transporte. 5. Tendências e Desafios do Desenvolvimento Tecnológico

Os equipamentos de inspeção do tipo compressão estão a evoluir para a inteligência, alta precisão e integração. Os equipamentos futuros darão maior ênfase às capacidades de recolha e análise de dados, ajudando as empresas a otimizar os processos de produção e os procedimentos de controlo de qualidade através da análise de grandes volumes de dados de inspeção.

A integração multitecnológica é outra tendência importante. A inspeção tradicional por compressão baseia-se principalmente nas alterações de pressão para determinar a selagem. Tecnologias emergentes, como a imagiologia térmica infravermelha e os testes ultrassónicos, estão a ser combinadas com a inspeção por compressão para formar sistemas de inspeção multimodais.

Estas tecnologias complementam-se, permitindo uma avaliação mais abrangente da qualidade da embalagem e melhorando a precisão e a fiabilidade da inspeção.

A miniaturização e o design modular são também tendências nos equipamentos de inspeção do tipo squeeze. À medida que os fabricantes exigem maior flexibilidade, os fabricantes de equipamentos estão a desenvolver módulos de inspeção mais pequenos e mais fáceis de integrar.

Estes módulos podem ser configurados de forma flexível para se adequarem aos layouts das linhas de produção, atendendo às necessidades de diversos ambientes de produção e, ao mesmo tempo, reduzindo os custos de instalação e manutenção.

Os equipamentos de inspeção por compressão também enfrentam alguns desafios. Por exemplo, obter uma pressão uniforme e uma inspeção precisa de sacos de embalagem com uma forma irregular continua a ser um desafio técnico.

Além disso, os sacos de embalagem feitos de diferentes materiais e estruturas podem exigir diferentes parâmetros e métodos de inspeção, exigindo equipamentos com forte adaptabilidade e ajustabilidade.

Com a aplicação de novos materiais e processos, os formatos de embalagens alimentares estão a tornar-se cada vez mais diversificados, exigindo cada vez mais equipamentos de inspeção. Os futuros equipamentos de inspeção do tipo squeeze terão de possuir capacidades de aprendizagem e adaptabilidade mais fortes, capazes de se adaptar a novos requisitos de inspeção através de atualizações de software em vez de substituições de hardware.

Com o avanço contínuo da tecnologia, os fabricantes de equipamentos de inspeção estão a integrar tecnologias de ponta. Os novos equipamentos lançados em [e] já incorporam algoritmos de aprendizagem automática, que podem otimizar continuamente os critérios de julgamento através da análise de grandes quantidades de dados de inspeção, reduzindo os falsos positivos e as deteções perdidas.

Estes dispositivos inteligentes já não são apenas ferramentas para o controlo de qualidade; são também uma fonte vital de dados para otimizar os processos de produção, fornecendo às empresas insights sem precedentes sobre a produção.

No futuro, com a ampla adoção da Internet das Coisas (IoT), os equipamentos de inspeção do tipo squeeze para fugas em alimentos insuflados tornar-se-ão ainda mais inteligentes e ligados em rede, tornando-se parte integrante da Indústria Alimentar 4.0.