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17 may 2019

7 ventajas del sellado ultrasónico vs. sellado térmico

El tema de sellado por ultrasonido, lo revisaremos desde dos aspectos:
 
1.- Ventajas que deben investigarse al considerar el cambio de sellado térmico a la tecnología de sellado por ultrasonido

2.- Los fundamentos para el entendimiento técnico del sellado por ultrasonido

El primero lo revisaremos en este blog y el segundo en el blog del mes siguiente.

Introducción

En los últimos años, muchas empresas han comenzado a considerar la posibilidad de convertir sus máquinas empacadoras FFS de sellado térmico a tecnología de sellado ultrasónico. La idea de reducir el consumo de película reduciendo el ancho del sello es un impulsor común hacia el sellado ultrasónico. Otra es la comprensión de que una hoja de lechuga ocasional o un pedazo de queso que quede atrapado en el área del sello ya no presentará un problema porque el sistema de ultrasonido sellará a través del producto. Si bien estas son buenas razones para considerar el sellado ultrasónico, una evaluación más completa revela beneficios aún mayores. A continuación, se muestra una lista de ventajas que deben investigarse al considerar el cambio a la tecnología de sellado ultrasónico.

Ventajas al considerar el cambio a sellado ultrasónico

1. Reducción del costo de película

Con el ultrasonido, el grosor del sello se reduce típicamente a 2 mm o menos. En un estudio a gran escala, la reducción del grosor del sello cruzado resultó en un ahorro de película del 11 % de acuerdo con un gran CPG en el mercado de los snacks.

Además de estrechar el sello, la tecnología ultrasónica puede proporcionar ahorros de película adicionales al permitir que el mismo volumen de producto esté contenido en un paquete más pequeño. La bolsa más pequeña es posible porque el espacio de cabeza (head space) puede reducirse sin preocuparse por el producto en el área de sellado. El tamaño total de la bolsa puede reducirse potencialmente hasta en un 20 %, dependiendo del producto que se esté envasando. En algunos casos, es posible el empaquetado de espacio de cabeza cero.

• Se pueden considerar estructuras de película más simples y menos costosas. El sellado ultrasónico se puede utilizar sin una capa sellante en algunos casos. Hasta la fecha, la evaluación de la tecnología ultrasónica se ha realizado principalmente en películas diseñadas para el sellado térmico. Cuando los proveedores de películas comiencen a desarrollar productos específicamente para la tecnología ultrasónica, se lograrán ahorros aún mayores.

2. Menos producto desperdiciado

• La capacidad de sellar a través de la contaminación significa que ya no se generan desechos cuando el producto interno cuelga en el área del sello. Esto no solo mejora el proceso en la máquina empacadora, sino que reduce aún más los residuos en los procesos subsiguientes. Los sellos defectuosos creados con sellado térmico no pueden descubrirse hasta que hayan dañado docenas de otros paquetes durante el envío.

• Menos rechazos en general significa más producto en la puerta. No es infrecuente que el sellado ultrasónico vea tasas de rechazo tan bajas como 1: 100,000 sellos. Por supuesto, esto varía según el tipo de película y el producto que se está envasando, pero una vez que se optimiza el proceso ultrasónico, no hay una mejor manera de garantizar sellos herméticos de alta calidad.

3. Rendimiento mejorado

En lugar de simplemente comparar los tiempos de sellado térmico con los tiempos de sellado ultrasónico, los GPC deben considerar la productividad total. El tiempo de sellado solo no dicta la salida. Los tiempos reales de sellado ultrasónico son generalmente muy similares a los tiempos de sellado térmico. El aumento de la productividad se debe a otras razones; como en lo siguiente:

• Mayor rendimiento debido a la menor preocupación por el producto en el área de sellado. Debido a que las herramientas ultrasónicas pueden sellar a través de la contaminación del producto, se requiere menos tiempo para esperar a que el producto se salga de las mordazas del sello. Por lo tanto, la máquina puede configurarse de manera segura para que funcione a una velocidad mayor.

• Aumento de la velocidad de la máquina debido a la eliminación de los problemas de la fuerza de sellado en caliente (hot tack). Al empacar productos más pesados, el calor residual en los sellos puede causar fallas en el paquete a menos que se disminuya velocidad en la  máquina empacadora, para permitir que los sellos se enfríen. El sellado ultrasónico no tiene problemas de fuerza de sellado en caliente porque las herramientas permanecen frías y se ha aplicado menos calor a la película. Los sellos ultrasónicos exhiben fuerza completa casi inmediatamente. (Ver gráficos de comparación de tiempos de sellado térmico vs. sellado por ultrasonido en el blog del mes anterior).

La productividad aumenta aún más con la tecnología ultrasónica porque el proceso no requiere ningún tiempo de calentamiento. La primera bolsa del día de un sistema ultrasónico FFS es correcta. Las mordazas de sellado térmico típicas pueden requerir hasta 15 minutos de tiempo de calentamiento; 15 minutos a 80 bolsas por minuto = 1200 bolsas adicionales producidas con ultrasonidos cada vez que se enciende la máquina.

4. Mejora de la calidad del producto

Si bien esto debería ser un factor principal, extrañamente, las mejoras de calidad del producto rara vez son evaluadas completamente por los CPG. Revisemos lo siguiente:

• En promedio, los sellos ultrasónicos son más "apretados" y más herméticos que los sellos térmicos. Como resultado de una mejor calidad de sellado, la reducción en la tasa de transmisión de oxígeno con el sellado ultrasónico es dramática. El flujo de nitrógeno (en caso de empaque con atmósfera modificada), se mantiene durante muchos meses en lugar de unas pocas semanas con sellado térmico. Esto da como resultado productos más frescos con una vida útil mucho más larga. (Ver Fig. 1)

Fig.1 Sonics & Materials, Inc

Fig.1 Sonics & Materials, Inc

Además, cuando se utiliza la tecnología ultrasónica en las empacadoras FFS, se crean sellos herméticos incluso cuando la película se arruga, lo que hace que todo el proceso sea mucho más tolerante y productivo.

5. Seguridad y mantenimiento mejorados

• Basado en un estudio extenso realizado en una instalación de CPG de gran tamaño, el personal de mantenimiento se mostró muy a favor del sellado ultrasónico sobre el calor porque no hay problemas con las quemaduras cuando se trabaja con sistemas ultrasónicos. Una vez apagado, es completamente seguro manejar las herramientas ultrasónicas.

• Además, las herramientas de sellado térmico pueden llevar mucho tiempo de limpieza debido a que el producto interno y la película se van acumulando en su superficie con el tiempo. Debido a que las herramientas ultrasónicas se mantienen frescas, son mucho más fáciles de limpiar.

6. Menor consumo de energía

• El sellado por calor consume una gran cantidad de corriente eléctrica durante todo el turno para mantener la temperatura de sellado ajustada dentro de las mordazas. La tecnología ultrasónica es un proceso de encendido / apagado, lo que significa que el sistema prácticamente no consume electricidad, excepto durante el tiempo de sellado real programado. Con tiempos de sellado tan rápidos como 100 milisegundos, es fácil ver cómo la tecnología ultrasónica puede proporcionar ahorros de energía importantes.

7. El sellado ultrasónico es un proceso "inteligente"

• En el mundo manufacturero de hoy, los procesos “ciegos” ya no pueden ser tolerados. Con la tecnología de sellado térmico, los operadores no tienen forma de saber si alguna bolsa específica fue sellada correctamente o incluso en las mismas condiciones que la siguiente. El sellado ultrasónico proporciona inteligencia al proceso al permitir que parámetros como el tiempo de sellado, el consumo máximo de potencia y la energía real suministrada en cada sellado cruzado sean monitoreados. Estos datos pueden usados para rastrear el proceso o incluso separar bolsas sospechosas para realizarles pruebas.

Conclusiones

La idea de los 7 puntos anteriores es brindar una mejor comprensión de lo que la tecnología de sellado ultrasónico puede aportar a su operación de empaque. Claramente, los ultrasonidos pueden ofrecer mucho más al proceso de embolsado que simplemente reduciendo el grosor del sello o haciendo el corte a través de una hoja de lechuga ocasional.

Desafortunadamente, muchos de los otros beneficios pueden ser difíciles de cuantificar hasta que el proceso haya estado en uso por un período de tiempo.

Algunos aspectos adicionales:

• Además de ser más asequible, se debe tener en cuenta que la complejidad de los sistemas de sellado ultrasónico actuales no es lo que era en el pasado. Los modernos sistemas de ultrasonidos con convertidor único de hoy en día son mucho más simples y más fáciles de usar.

• Además, los recientes avances en la geometría del cordón de sellado ahora permiten el uso del sellado ultrasónico en aplicaciones de refuerzo. Ahora son posibles sellos ultrasónicos fuertes y herméticos a través de la transición de 4 capas de película a 2 capas. Esto abre la posibilidad de que los ultrasonidos se apliquen en aplicaciones como sellos cruzados de bolsas de fuelle y sellos laterales para bolsas de pie producidas en maquinaria VFFS.

Con tanto que ganar con el sellado ultrasónico, y los avances tecnológicos en los modernos sistemas de empaque ultrasónico de hoy en día, existen razones convincentes para dar al sellado ultrasónico una segunda y más minuciosa revisión.

En el próximo blog hablaremos de los fundamentos del sellado por ultrasonido, variables involucradas y la operación de estas, para así terminar esta correlación entre máquina empacadora – material de empaque – producto a empacar.

 

¡¡¡Hasta la próxima!!!


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PATRICK ALEXANDER
22 de mayo de 2019 a las 09:23

Si requieren soluciones de sellado por sonotrodo con todo gusto me pueden contactar, Grupo Bauer con 30 años en el mercado es representante y constructor de maquinas Sonotronic.

WILMER
23 de mayo de 2019 a las 11:54

Muchas gracias Patrick Atte Wilmer