Tecnologia de Pesagem Digital na Indústria Alimentícia

Células digitais de carga, baseadas em strain gages, são mais robustas, mais duráveis e baratas que as células de carga baseadas em compensação de força eletromagnética (EFC). Garantem também maior produtividade para aplicações na indústria alimentícia.

Digitalizando os processos de fabricação, a Indústria 4.0 pode levar à grande eficiência e ganhos na produtividade nas indústrias alimentícia e de empacotamento. A tecnologia digital de pesagem oferece um enorme potencial para determinar as quantidades de envase com grande rapidez e precisão, reduzindo custo de produção (vários milhões de Euros em alguns casos), como demonstrado no exemplo de um produtor de leite de coco em Xangai. A tecnologia analógica de pesagem também pode ser digitalizada de forma fácil e confiável usando uma eletrônica integrada em uma única plataforma.

As indústrias alimentícia e de empacotamento precisam cumprir com as diretrizes de pré-empacotamento da União Europeia 76/211/EEC. A regulamentação alemã de pré-empacotamento (§ 22 FPackV) contém exigências bem claras a este respeito: em média, a quantidade não deve ser menor do que a capacidade nominal de pré-empacotamento. Isso significa que, em termos práticos, o produtor está sempre livre para exceder, mas, é claro que, incluir menos que a quantidade indicada é crítico. Por exemplo, se uma barra de chocolate deve pesar 100g, então apenas 2% da barra pode ser mais leve que 95,5g e nenhuma mais leve do que 91g. O resultado desta regulamentação restrita é que muitos produtores de alimentos trabalham com sobrecargas custosas. Isso pode acarretar em custos adicionais, especialmente com produtos premium, como azeite, sorvete e cosméticos. Produtos com pesos inferiores também são rejeitados, resultando em mais despesas, processos adicionais e custos associados. Estas imprecisões podem ser evitadas com uma tecnologia de pesagem mais precisa e confiável já na fase de envase e medição e também na etapa conclusiva. com os checkweighers no final da linha de produção.

A Indústria 4.0 exige uma tecnologia digital de pesagem

A Indústria 4.0 oferece um potencial considerável para as indústrias alimentícia e de embalagem, em particular, com a tecnologia digital de pesagem, capaz de potencializar a eficiência e a produtividade. A razão principal é que, quanto mais precisa for a tecnologia de pesagem, maior será a produtividade nos processos de envase e menor a perda. A célula de carga é o componente crucial nas poderosas máquinas de empacotamento. É o ponto central dos processos de pesagem dinâmica e empacotamento.

Até agora, fabricantes de checkweighers têm contado com as células de carga que trabalham com o princípio da compensação de força eletromagnética (EFC). Anteriormente, elas superaram outras células de carga baseadas na tecnologia de strain gage (SG) com alta precisão. De qualquer maneira, elas são caras, suscetíveis a problemas e muito complexas para se colocar em funcionamento. Devido a isso, a HBM desenvolveu duas células de carga baseadas em SG como a FIT7A. Este novo modelo assegura precisão e alta velocidade de processamento de dados de medição, possui operação fácil, combinada com uma economia significativa, se comparada às células de carga com o princípio EFC.

A célula de carga FIT7A foi otimizada para processos de checagem de peso. Possui um tempo de configuração muito rápido. Seu tempo de inicialização após ligar é baixo e, com um conversor analógico/digital (A/D) de 24 bits e frequência portadora, a célula de carga oferece valores resultantes de medição com baixo ruído e alta resolução. Juntamente com os filtros integrados e processos para determinar valores dinâmicos de medição, ela contém tudo o que é necessário para uma pesagem dinâmica sem a necessidade de um PLC e eletrônica de pesagem adicional. Isso torna possível que um checkweigher com a célula de carga FIT7A consiga um desvio padrão de apenas 0,1g por 10kg de peso nominal. Dependendo do design do checkweigher e seu peso nominal, de 100 a 400 medições por minuto podem ser implementadas.

Células de carga assépticas com alto nível de proteção são ideiais em aplicações onde se requer higienizações frequentes

Células digitais de carga oferecem as seguintes vantagens sobre as células de carga EFC:

  • Aumento da performance na produção e redução de perdas por overload em aplicações de alta precisão onde células de carga EFC podem ser muito custosas;
  • Filtros internos e entradas/saídas (I/O) que tornam desnecessária a utilização de PLC adicional;
  • Design robusto que assegura redução de falhas;
  • Conectores que permitem substituição rápida e fácil;
  • Proteção contra sobrecarga (integrada) que pode proteger a célula de carga contra danos indesejados;
  • Higiênica devido às características da superfície em aço inoxidável;
  • Compensação ativa de temperatura, permitindo menores desvios de temperatura (drift).

Vantagem do princípio de envase gravimétrico

As células digitais de carga também possibilitam aos fabricantes de alimentos processados usar o princípio de envase gravimétrico. Isso leva a resultados de envase mais precisos, se comparado à abordagem volumétrica (medição de fluxo) ou envase por altura. O princípio do envase gravimétrico é superior, especialmente quando alta precisão é requerida ou quando se trata de produtos micro biologicamente sensíveis. Isso porque as tolerâncias no volume do recipiente e as diferentes propriedades físicas do produto (proporção de partículas, viscosidade, condutividade, número de bolhas de gás) não afetam o resultado do envase. Envases controlados por peso oferecem excelentes condições higiênicas e também reduzem partículas indesejadas, já que o sensor não entra em contato com o produto a ser envasado.

Uma plataforma digital para todas as células de carga

A HBM desenvolveu o software PanelX como uma plataforma digital para integrar tanto células digitais de carga quanto analógicas no princípio de envase gravimétrico em máquinas e processos de uma maneira otimizada e amigável. Usuários podem colocar sistemas de pesagem como checkweighers, sistemas de dosagem ou balanças multi-cabeçote em operação rapidamente com o PanelX. Uma ampla gama de células de carga baseadas em strain gages podem ser configuradas facilmente com um conjunto de comandos, que reduz muito os esforços, custos e é menos suscetível a erros. O PLC não é mais necessário com o uso do PanelX e das entradas e saídas digitais (I/O) das células de carga e da eletrônica de pesagem. No entanto, se uma unidade de controle for empregada, as configurações de comando do PanelX podem ser transferidas sem problemas para o PLC.

Outras vantagens da plataforma digital são a visualização de sinais de medições e de controle, bem como, funções de análise ampla, como análise de frequência. As funções de análise também são úteis para manutenção / serviços, e mesmo para encontrar erros no caso de falhas que não são causadas pela célula de carga, mas são visíveis na medição. Uma ampla assistência online para configuração de funções, interfaces e grupo de comandos já esta integrada ao software via browser. A interface de usuário do PanelX apresenta uma operação bastante intuitiva que permite economizar tempo de trabalho. Ao mesmo tempo, o software ajuda a otimizar o potencial das aplicações da tecnologia de pesagem, permitindo com que haja um aumento no desempenho global da aplicação.

Panel X – software para todas as células digitais de carga e eletrônica de pesagem para configuração de cargas, sistemas de dosagem e checkweighers.

Digitalizando células analógicas de carga

Uma célula de carga para os mais altos padrões de higiene - a PW27 da HBM
Com o PAD e a integração na plataforma PanelX, células de carga analógicas pode ter agora todas as vantagens da digitalização.

Um grande número de células de carga podem ser configuradas e monitoradas pelo PanelX. Células digitais e analógicas de carga (baseadas em strain gages) podem ser configuradas e monitoradas na maioria das aplicações. Isso inclui a célula de carga analógica PW27, que é certificada pelo EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group). O produto foi especialmente desenvolvido para uso em sistemas de pesagem para indústria de bebidas, alimentos, farmacêutica e biológica. Sendo uma célula de carga hermeticamente selada (IP68/IP69K), feita de aço inoxidável compatível com a indústria de processamento de alimentos, é insensível aos métodos de limpeza frequentemente usados na indústria alimentícia e é projetada de forma que nenhum resíduo de detergente ou outro produto permaneça sobre o corpo do sensor devido à sua construção.

A HBM também desenvolveu a eletrônica PAD visando valer-se dos recursos da digitalização quando usado com células analógicas de carga. A funcionalidade é praticamente idêntica a das células digitais de carga FIT5A e FIT7A. O PAD pode ser conectado a todas as células analógicas de carga. Por exemplo: a célula de carga PW25 ou a célula de carga PW29 hermeticamente selada para trabalhos pesados com o PAD podem ser digitalizadas e então, configuradas com o PanexlX. Uma encpsulamento compacto em aço inoxidável protege o PAD contra líquidos e condições ambientais adversas até o nível de proteção de equipamentos IP68/IP69K. Com uma resolução do valor medido de até 5,1 milhões de dígitos para 2mV/V e um completo condicionamento de sinal de medição, filtros selecionáveis ou automáticos, o PAD funciona de maneira precisa, mesmo sujeito a fortes vibrações. As eletrônicas para sensores podem ser integradas em diferentes ambientes usando as interfaces RS485 e CANopen.

Com o PAD e a integração na plataforma PanelX, as células analógicas de carga pode utilizar todas as vantagens da digitalização. Isso torna possível visualizar e analisar envases dinâmicos e aplicações de dosagem em ambientes adversos e, se necessário, reajustar de imediato durante o processo. O PAD é um dispositivo plug & play para conexão com sensores analógicos de força e células de carga na Indústria 4.0.

Aplicações práticas para tecnologia digital de pesagem

Os dois exemplos a seguir da indústria alimentícia na França e na China mostram como a tecnologia digital de pesagem funciona de forma eficiente e produtiva, economizando consideravelmente os custos.

O fabricante chinês de máquinas Best Crown construiu uma máquina de envase rotativa para envase de leite de coco com a célula digital de carga FIT5A para seu cliente Shanghai Dairy Milk. Sua alta precisão no processo de envase gravimétrico permitiu que fosse possível reduzir o desperdício de gramas do produto em cada frasco. Com um volume de produção de aproximadamente 100 mil frascos por dia, isso significa que o produtor de leite de coco Shanghai Dairy Milk passou a economizar vários milhões de Euros por ano.

A especialista francesa em dosagem MCPI e Jean Marc Dumont, um profundo conhecedor de equipamentos para aplicação na área alimentícias fundaram a Fine-Spect para desenvolver em conjunto checkweighers diferenciados para este mercado. Equipado com a célula de carga FIT7A, eles atendem às mais exigentes necessidades da indústria alimentícia e podem ser completamente cobertos de espuma ou limpo com um poderoso jato de água. Com classe de proteção IP66, à prova d'água e conectores especialmente desenvolvidos, a FIT7A oferece condições ideias para todos estes requisitos.

Tecnologia de pesagem digital é a chave para maior produtividade

As empresas do segmento alimentício e de empacotamento podem tirar proveito da Indústria 4.0, bem como da digitalização da tecnologia de pesagem como demonstrado pelos exemplos práticos. Células digitais de carga (baseadas em strain gages) são agora comparáveis em precisão às células de carga EFC, mas são mais baratas, mais robustas, mais fáceis de instalar e mais duráveis.

Uma plataforma digital intuitiva e operacional não apenas facilita a configuração das células digitais de carga, mas também tornam possível digitalizar células analógicas de carga (conforme exigido em áreas sensíveis à higiene) com a utilização da eletrônica adequada.

Isso torna possível o uso da tecnologia digital de pesagem para quase todas as aplicações na indústria alimentícia durante ou no final do processo de envase (permitindo reajustar o processo, se necessário). Se comparada com a tecnologia EFC, a tecnologia de pesagem baseada em strain gages oferece um aumento significativo na eficiência e produtividade com custos consideravelmente mais baixos.

 

 

"Economizando tempo, esforços e dinheiro"

Considerando o quanto evoluiu quanto à robustez, higiene e precisão, a tecnologia digital de pesagem (baseada em strain gage) não é mais apenas uma alternativa às células de carga EFC: ela já demonstra uma grande vantagem em muitas aplicações! Fica claro que: a tecnologia digital de pesagem baseada em strain gage permite uma redução de tempo nos processos industriais, diminuindo esforços e economizando dinheiro.

Gerente Internacional de Produtos para Tecnologia de Pesagem e Sensores OEM, HBM