Cosa devi sapere sulle macchine confezionatrici verticali

La macchina Vertical Form Fill Seal (VFFS) è, nella sua essenza, una macchina altamente automatizzata. Crea i sacchetti di plastica a partire da un rotolo di pellicola piatta, li riempie con il prodotto dall'alto verso il basso e li chiude. Queste macchine sono molto diffuse grazie alla loro efficienza e versatilità, che permette di gestire diversi tipi di materiale. La tecnologia fu originariamente inventata e brevettata da Walter Zwoyer nel 1936, mentre lavorava per la Henry Heide Candy Company.

Uno dei principali punti di forza della macchina è il suo orientamento verticale. Invece di spostare il prodotto lateralmente, sfrutta la forza di gravità per riempire i sacchi con materiale granulare, liquidi o sostanze in polvere. Una moderna confezionatrice verticale è in grado di gestire l'intero ciclo di vita dell'imballaggio attraverso le seguenti fasi:

• Recupero pellicola
• Formatura di sacchetti
• Stampa della data
• Sigillatura

Grazie al loro ingombro ridotto, queste macchine sono diventate molto popolari nelle applicazioni industriali. Un produttore può confezionare un elevato volume di prodotto anche in uno spazio limitato. Questo articolo aiuterà le aziende a esplorare la tecnologia VFFS e a scoprire se è la macchina giusta per le loro esigenze di confezionamento.

La tecnologia di base: come funzionano le macchine VFFS

◆ Dal rullino fotografico alla confezione finale

• Gestione del materiale: un rotolo di pellicola viene caricato sul mandrino. Il materiale si muove lentamente attraverso la macchina sui nastri trasportatori, azionati da motori. I rulli guidano la plastica garantendo l'allineamento tramite sistemi di controllo della posizione dei bordi (EPC).
• Modellatura e creazione della saldatura: Dopo l'allineamento della plastica, questa passa sopra una spalla di formatura. Questa guida costringe la plastica piatta ad avvolgersi attorno a un tubo conico cilindrico. Il processo trasforma un foglio piatto in un tubo cavo. Successivamente, viene applicato calore tramite una barra termosaldante per fondere e chiudere il tubo, formando una confezione.
• Chiusura, taglio e separazione: quando il prodotto viene inserito verticalmente nel sacchetto, questo viene chiuso mediante ganasce orizzontali. Non appena le ganasce si chiudono, la lama taglia orizzontalmente le sigillature per creare due nuove sigillature.
• Controllo centralizzato: tutte le sequenze e la loro sincronizzazione sono controllate tramite un PLC (Controllore Logico Programmabile) e sistemi servoassistiti.

◆ Sistemi di dosaggio e riempimento di precisione

Per garantire che il prodotto sia pesato correttamente prima di essere inserito nella confezione, lo standard di riferimento è rappresentato dalle bilance multitesta. Queste bilance utilizzano una combinazione di pesi per trovare la quantità precisa da inserire nella confezione, offrendo una precisione di pesatura di ±0,5-1,5 grammi . Nel caso in cui il prodotto sia facile da movimentare, si preferiscono contenitori standardizzati e dosatori volumetrici per la loro semplicità costruttiva.

Il modo in cui la macchina gestisce il materiale dipende dalla sua tipologia. Per polveri fini o polverose, il meccanismo a vite rotante del sistema di riempimento a coclea è ideale. Per i liquidi, si preferiscono pompe a pistone o rotative con ugelli antigoccia. Nel caso di articoli fragili, i sistemi di alimentazione delicati garantiscono un movimento fluido del materiale con pesatori a nastro in PU.

Versatilità negli stili e nei materiali delle buste

✔ Configurazioni di borse più popolari

• Sacchetti a cuscino: una tipologia di confezionamento comune e diffusa, chiusa su tre lati. Il formato semplice è ideale per snack e alimenti surgelati.
• Sacchetti a soffietto: per consentire la funzione di auto-resistenza, i produttori possono realizzare questi sacchetti con maggiore spazio interno utilizzando queste macchine.
• Sacchetti Quad Seal (Quadro): per una chiusura ermetica su 4 lati di alta qualità e un look elegante.
• Bustine e stick pack: formati monodose per zucchero, caffè o condimenti. Vengono prodotti utilizzando macchine a più corsie.

✔ Compatibilità dei materiali e strati barriera

Per mantenere fresco il prodotto, la maggior parte delle macchine confezionatrici verticali utilizza pellicole laminate. Queste sono migliori di un singolo foglio di plastica. Le complesse pellicole multistrato, come la combinazione PET/PE o la lamina di alluminio/PE, conferiscono maggiore resistenza al materiale, bloccando completamente umidità e ossigeno. Sono particolarmente diffuse per i prodotti farmaceutici. A seconda del livello di protezione richiesto dal processo, lo spessore della pellicola può variare da 50 a 150 micron.

✔ Opzioni ecocompatibili

La maggior parte dei produttori si sta orientando verso pratiche più ecocompatibili, in linea con le rigide normative ambientali come la direttiva UE PPWR. Ciò richiede moderne macchine confezionatrici verticali per buste, in grado di gestire opzioni ecocompatibili. Tali macchine devono essere in grado di lavorare materiali compostabili e imballaggi realizzati con monomateriali.

✔ Materiale del prodotto polveroso e sigillatura

Nel caso in cui si maneggino prodotti in polvere come farina e spezie, può verificarsi un accumulo di carica statica. Questo può far sì che la polvere dispersa nell'aria aderisca al punto di applicazione. La soluzione consiste nell'utilizzare strumenti elettrici specializzati chiamati eliminatori di carica statica. Questi sono fondamentali per mantenere la zona di fusione libera durante il processo di sigillatura. In alcuni casi, con i sistemi VFFS si utilizzano meccanismi di sigillatura a ultrasuoni in grado di sigillare la confezione anche in presenza di una leggera contaminazione nella zona di sigillatura.

Principali vantaggi per le moderne linee di produzione

▶ Efficienza e velocità operativa

Una confezionatrice verticale a formatura, riempimento e sigillatura può produrre da 35 a 80 sacchetti al minuto, mentre per confezioni più piccole i modelli ad alta velocità possono raggiungere fino a 200 sacchetti al minuto. Le elevate velocità di produzione richiedono un movimento continuo. Tutto deve fluire in modo costante, senza cicli di avvio e arresto intermittenti. Ciò contribuisce a prevenire l'accumulo di polvere sulla pellicola e garantisce al contempo elevati ritmi di produzione.

▶ Controllo della qualità del lavoro e del prodotto

Una macchina dotata di sistema PLC può memorizzare fino a 100 ricette diverse, che gli operatori possono modificare facilmente tramite l'interfaccia HMI. La velocità di funzionamento della macchina richiede comunque la presenza di un singolo operatore per la supervisione del processo. Nel caso di alimenti che richiedono un controllo di qualità avanzato per mesi, la macchina è integrata con un sistema di insufflazione di azoto anziché di aria, per contribuire a preservare le caratteristiche degli alimenti più a lungo rispetto al confezionamento sottovuoto.

▶ Risparmio sui costi diretti e riduzione degli sprechi

La chiave di una macchina confezionatrice verticale di alta qualità è la riduzione dei costi fissi. Ciò è possibile grazie alla capacità di gestire grandi rotoli di film. In genere, produrre sacchetti internamente è molto più economico che acquistare sacchetti preformati da riempire. Il film ha un costo inferiore di almeno il 20%. Inoltre, la macchina garantisce un taglio preciso della plastica al millimetro, riducendo al minimo gli sprechi di materiale di imballaggio.

In particolare, il sistema di pesatura multitesta VFFS è estremamente efficiente nel ridurre gli sprechi di prodotto o il riempimento eccessivo. Riduce il riempimento eccessivo fino al 15%, aumentando il margine di profitto su ogni singolo sacco venduto.

▶ Valore dell'investimento a lungo termine

Una macchina confezionatrice verticale a formatura, riempimento e sigillatura richiede un investimento iniziale, ma con la giusta progettazione è possibile garantirne una maggiore durata e un miglior ritorno sull'investimento. Il design verticale della macchina confezionatrice verticale richiede un ingombro minore, il che la rende più vantaggiosa rispetto alle macchine confezionatrici orizzontali. I proprietari degli stabilimenti devono sostenere costi di produzione inferiori per metro quadro.

L'automazione completa consente una riduzione della manodopera e dei materiali. Nella maggior parte dei processi industriali alimentari, l'investimento iniziale viene ammortizzato entro 12-24 mesi (ROI). Successivamente, con un programma di manutenzione adeguato, queste macchine possono durare fino a 20 anni.

Selezione e manutenzione della macchina

Per scegliere la macchina giusta per la tua attività, devi assicurarti che sia perfettamente in linea con le tue esigenze aziendali. Ecco una breve panoramica:

• Volume di produzione: Assicuratevi che la macchina sia adeguata alle vostre esigenze di produzione. Le startup necessitano di circa 40 sacchetti al minuto, mentre per la produzione su scala industriale si arriva a oltre 100 sacchetti al minuto.
• Flusso del prodotto: Il tuo prodotto è costituito da cereali, frutta secca o caramelle? Classifica i tuoi prodotti in prodotti a flusso libero e prodotti appiccicosi. Analizza le caratteristiche della macchina per gestirli.
• Cambio formato senza attrezzi: scegli attrezzature che gli operatori possano maneggiare comodamente senza attrezzi. Tra queste, la sostituzione dei tubi di formatura o dei rotoli di pellicola.

Per quanto riguarda la manutenzione della macchina, è fondamentale elaborare un programma adeguato e utilizzare tecnologie intelligenti per eseguire la manutenzione preventiva.

• Manutenzione giornaliera: pulire e lubrificare regolarmente la macchina.
• Monitoraggio tramite HMI: utilizzare un PLC per monitorare i parametri in tempo reale e prevenire gli sprechi.
• Pezzi di ricambio: mantenere un numero minimo di parti soggette a usura, come lame ed elementi riscaldanti.
• Manutenzione predittiva: adottare un approccio proattivo per sostituire i componenti prima che si guastino.
• Sensori per l'intelligenza artificiale: utilizza sensori di fascia alta e l'intelligenza artificiale per rilevare i guasti prima che si verifichino.

Tabella comparativa: Sistemi di dosaggio per VFFS

Conclusione

Le macchine confezionatrici verticali in busta (VFFS) sono un elemento essenziale degli stabilimenti moderni che richiedono efficienza. Offrono un funzionamento ad alta velocità con sprechi minimi di prodotto. Con queste macchine affidabili è possibile confezionare polveri, liquidi, snack delicati o frutta secca appiccicosa. L'elevata affidabilità operativa è fondamentale per la crescita e la competitività delle aziende in un mercato così competitivo.

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• SW-P360: Gestisce particelle fini
• SW-T520: Sistema di confezionamento a quattro sigillature di alta qualità

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FAQ

1. Una singola macchina VFFS può gestire sacchi di diverse larghezze?

Le macchine confezionatrici VFFS possono gestire sacchetti di diverse larghezze, ma ciò richiede una leggera modifica. Il tubo di formatura dovrà essere sostituito, poiché determina la larghezza del sacchetto. Successivamente, la lunghezza del sacchetto dovrà essere inserita nel software del PLC.

2. Qual è la differenza tra una guarnizione a sovrapposizione e una guarnizione a pinna?

La sigillatura a sovrapposizione è un metodo in cui un foglio di plastica viene avvolto a formare un tubo, con un bordo che si sovrappone all'altro. Richiede meno materiale. La sigillatura a pinne, invece, consiste nel pizzicare i due bordi della plastica in modo che sporgano dalla confezione, come la pinna di un pesce. Richiede più materiale, ma è ideale per le pellicole barriera che proteggono da calore, umidità e ossigeno.

3. In che modo il lavaggio con gas migliora la durata di conservazione degli snack?

Con il lavaggio ad aria, il cibo entra in contatto con l'ossigeno e inizia a ossidarsi, modificando le proprie caratteristiche. Si crea così un ambiente favorevole alla proliferazione microbica. L'azoto, al contrario, è inerte e previene questo fenomeno, mantenendo freschi più a lungo prodotti come frutta secca e patatine.