PRODUCCIONES DEPRODUCCIONES DE ENVASES METLICOS.ENVASES METLICOS.

TIPOS, CARACTERSTICAS YTIPOS, CARACTERSTICAS Y USOSUSOS

Soledad Bolumen, Divina PachecoSoledad Bolumen, Divina Pacheco

Instituto de Investigaciones para la Industria AlimenticiaInstituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia

CIENCIA Y TECNOLOGACIENCIA Y TECNOLOGA DE ALIMENTOSDE ALIMENTOS Vol. 16, No. 1, 2006ISSN: 0864-4497ISSN: 0864-4497

Ciencia y Tecnologa de Alimentos Vol. 16, No. 1, 2006 75

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PRODUCCIONES DE ENVASES METLICOS.TIPOS, CARACTERSTICAS Y USOS

Soledad Bolumen* y Divina Pacheco

Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia

Carretera al Guatao km 3 , La Habana, CP 19200, Cuba

E-mail soledad@iiia.edu.cu

*Soledad Bolumen MartSoledad Bolumen MartSoledad Bolumen MartSoledad Bolumen MartSoledad Bolumen Mart: Ingeniera Qumica (ISPJAE, 1975).Investigador Titular. Mster en Ciencia y Tecnologa de los Alimentos(IFAL, 1998). Jefa del Departamento de Envases. Sus principaleslneas de trabajo son los envases y embalajes para alimentos.

RESUMENLos envases metlicos son considerados recipienteshermticos y aspticos, capaces de conservar los alimentosfrescos y naturales. Estn constituidos fundamentalmentepor acero recubierto de estao, con lacas protectoras deorigen orgnico, compatibles con los alimentos. En elpresente trabajo se realiz un breve anlisis, basado en lascaractersticas de las materias primas: estao, chapacromada y aluminio, envases conformados y sus mtodosde evaluacin.Palabras clave: envases metlicos aspticos, alimentosfrescos y naturales, lacas.

ABSTRACT

Can productions. Types, parameters and usesThe metallic containers are considered hermetic and asepticrecipients, capable to conserve fresh and natural foods. Usuallyits base is a recovered steel of tin and lacquers protectors oforganic origin, compatible with the foods. Presently work iscarried out a brief analysis, leaving of the characteristics ofthe raw materials: tin, chromed steel plate and aluminum,conformed containers and its evaluation methods.Key words: aseptic metallic cans, natural and fresh foods,lacquerers.

INTRODUCCIN

En el momento en que se recolecta cualquier productoo materia prima, sufre prdidas inevitables en cuantoa su frescura, calidad y nutricin; todos estos cambioscontinan naturalmente durante el transporte oalmacenamiento prolongado en los supermercados,hasta ser sometidos a la coccin final en el hogar.

El enlatado recoge y preserva lo bueno de las cosechasrecin recogidas. Es una alternativa para tener unalimento tan natural como los alimentos frescos, fuerade poca de cosecha; es fcil de transportar y permiteel almacenamiento del producto por largo tiempo,conservando sus caractersticas.

En el presente trabajo se realiz un breve anlisis de losenvases metlicos, sobre la base de las caractersticasde las materias primas, envases y sus mtodos devaluacin

DESARROLLO

Envase de hojalata

Es un recipiente metlico, hermtico y asptico, apto paraconservar alimentos frescos y naturales, cuya base esun acero recubierto de estao y lacas protectoras deorigen orgnico, compatibles con los alimentos.

Hojalata. Definicin

Lmina de acero de bajo carbono cuyo espesor varaentre 0,15 y 0,50 mm; con recubrimiento de estao entre2,8 y 17 g/m2 (espesor 0,4 a 2,5 m) por cada cara.

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La combinacin del estao con el acero produce unmaterial con buenas propiedades de resistencia yexcelente calidad en la fabricacin, tales como:ductibilidad y estiramiento, soldabilidad, capacidad parasoldar, atoxicidad, lubricidad, laqueabilidad, superficiede gran apariencia y brillo y resistencia a la corrosin.

El hierro usado es generalmente hematita (Fe2O3) conalguna magnetita (Fe3O4). El lingote de hierro de unalto homo contiene de 3,5 a 5 % carbono, 0,3 a 1 %silicio y en dependencia del mineral: se puedeaadir 2 % manganeso, 1 % fsforo, 0,08 % azufre.En la Tabla 1, se presentan los principales tipos deacero utilizados en la produccin de hojalata, suspropiedades y aplicacin.

Los valores de dureza en la escala Rockwell 30 T, sirvende gua para las propiedades mecnicas de la hojalatay se usan como base para una escala de clasificacinde temple. En la Tabla 2, se muestra alguna informacinsobre las caractersticas y aplicaciones de los templesde mayor uso (1).

Estaado

El mtodo tradicional es el de inmersin en caliente.Posee como desventaja, un peso relativamente alto yse obtienen recubrimientos no uniformes por ambascaras.

El proceso electroltico es el ms ventajoso, pues seobtienen menores espesores de estao, diferentesespesores por cada cara; existe la posibilidad de aplicardiferentes espesores por cada cara y de establecercondiciones para el recubrimiento externo e interno delos envases. Los mtodos utilizados son los de sulfatode cido estaoso (Ferrostan) y el de la utilizacin dehalgenos.

Recubrimiento de estao, formas de expresarlo:

11,2 g/m2 = 0,00154 mm espesor

11,2 g/m2 = 1 lb/bb

Caja Base (bb)

112 lminas de 356 x 508 mm (14 x 20 pulg)=20,2325 m2 31,360 pulg2

Tabla 2. Aplicaciones de temple en la produccin de hojalata

Norma Corriente Escala Rockwell 30 T Aplicaciones

T1 T50 46-52 Tuberas, fondos, superficies grandes

T2 T52 50-56 Grandes superficies y partes especiales de las latas

T3 T57 54-63 Fondos y cuerpo, cierre de latas con dimetros grandes. T4 58-64 Fondos y cuerpos

T5 T65 62-68 Fondos, cuerpos rgidos y productos no corrosivos T6 T70 67-73 Fondos y cuerpos muy rgidos

Tabla 1. Tipos de acero, propiedades y aplicacin

Tipo Propiedades Aplicacin

L Alta pureza, niveles bajos de elementos residuales Cuando se requiere alta resistencia a la corrosin interna

MR Es el acero ms comnmente usado Para el envasado de vegetales y carnes, donde la resistencia a la corrosin interna no es muy crtica.

NAcero que necesita la inyeccin de nitrgeno para lograr mayor fortaleza por encima de 0,02 %

Se requiere alta resistencia y rigidez, ej: fondos de las latas y aerosoles

D Acero estable, menor contenido de carbono Se usa para severas operaciones de impresin

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Hojalata diferencial

Se identifica por marcas con lneas paralelas, cuyaseparacin est relacionada con la combinacin delespesor del recubrimiento. Normalmente se marca lacara ms rica en estao.

Tipos de acabado superficial

En la Tabla 3, se presentan los tipos de acabadocomnmente aplicados sobre la superficie de la hojalatapara diferentes propsitos.

De acuerdo a la literatura consultada, algunos autoresplantean que en la produccin mundial de hojalata seencuentran presentes 10 grados diferentes de acero,32 espesores, 19 variaciones en el peso delrecubrimiento de estao, 6 acabados superficiales y 2tratamientos de superficie (1).

Aluminio

El aluminio es un material blando, maleable y dctil,con un tinte ligeramente azuloso, capaz de tomar unpulido brillante que no se altera en presencia de aire.Su peso atmico es 26,98 y su nmero atmico es 13.Como material puro o en aleaciones se emplea en laindustria de envases y otros destinados a losproductos alimenticios, aprovechando su alta

resistencia al calor y a los agentes qumicos. Es un metalanftero, que es estable a valores de pH comprendidosentre 5 y 11, y se disuelve fuertemente a pH superioreso inferiores (2).

Es un material altamente plstico, por lo que permiteser conformado con facilidad y tiene adems altaconductividad trmica. Tiene como desventaja su bajaresistencia mecnica.

El aluminio se encuentra presente en una gran variedadde aplicaciones que van desde la estructura de un avinhasta la proteccin de un chocolate. Se considera por susposibilidades de uso que es el protagonista del siglo XXI.

Entre sus usos ms importantes se encuentran: comomateriales para la construccin, en el transporte, usoelctrico, artculos en el hogar, materiales y equipos ycomo material de envase, para proteger golosinas,cigarrillos, medicamentos; en materiales rgidos pararefrescos, en bandejas para alimentos, en pomos y tapasde diversos tipos (1).

En la Tabla 4 se presentan algunos usos del aluminiosegn informacin de la European AluminiumAssociation.

Tabla 3. Tipos de acabado. Usos

Tipos de acabado Usos

Espejo Envases de lnea general Acabado con estao fundido con brillo lustroso

Espejo Tapas corona Acabado opaco, sin brillo

Plata Envases de uso diverso, tapas corona Acabado con estao fundido producido por un tratamiento especial dado al material base.

Brillante (Stone finish)

Envases de uso general Acabado con estao fundido producido sobre el metal base, con una ligera apariencia opaca. Permanece sin rayaduras durante la litografa o fabricacin.

Tabla 4. Algunos usos del aluminio en funcin de su espesor

200m Rgido Envases de dos piezas, aerosoles, entre otros.

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Lacas y barnices. Caractersticas principales

El principio esencial de accin de los recubrimientos esaislar o separar al metal del medio corrosivo, por lo quese considera un mtodo pasivo de proteccin. Segnsu naturaleza qumica el recubrimiento aplicado en losenvases metlicos se clasifica como orgnico cuyoprincipal objetivo es lograr elevados tiempos de vidatil y ejercer una efectiva proteccin de los metales.Las propiedades ms importantes que deben poseerlas lacas o barnices son: baja porosidad, adherenciaelevada, uniformidad y espesor, alta resistencia qumica,buenas propiedades mecnicas y resistencia frente alcalor, fro y radiacin (3).

La penetracin de los agentes corrosivos a travs delrecubrimiento est en funcin directa con su porosidad,lo cual solo ocasiona la corrosin del metal base, sinotambin el levantamiento y destruccin delrecubrimiento debido a los tipos de productos decorrosin formados. La adherencia de un barniz y elgrado de curado, estn directamente relacionadas conel tratamiento trmico aplicado a los procesos de curadodel revestimiento. La falta de uniformidad en el espesoraplicado permite el rpido deterioro de las zonas msfinas. La uniformidad no solo depende de laspropiedades del recubrimiento, sino tambin de la formadel envase y del mtodo de aplicacin (4).

Tipos de barnices

De forma general, para los envases de dos piezasembutidas, y en funcin de la agresividad del productose puede emplear un doble barnizado que cubra lasimperfecciones del primero. Los barnices empleadospueden ser del tipo epoxifenlicos u organosoles. Paralos envases de hojalata, los barnices de uso universalesson los eposifenlicos acompaados de los organosolescuando se envasan productos crnicos o de pescado.

Funcin de los barnices

La efectividad del recubrimiento est relacionadadirectamente con una barrera impermeable a los gases,lquidos e iones, previendo la accin corrosiva de lasuperficie protegida. El transporte de iones a travsdel barniz, est gobernado por las caractersticaselectroqumicas de la pelcula, en contraste con el

transporte de gases y lquidos, los cuales estn envueltosen la disolucin en la pelcula de laca y a travs de ladifusin bajo un gradiente de concentracin.

Las fallas en los envases barnizados son a menudodebido a la unin entre el recubrimiento y la superficiedel metal, a veces se presenta una separacin delrecubrimiento; por lo que se requiere una buenaadhesin para prevenir reacciones andicas quecontrarresten las fuerzas desarrolladas bajo elrecubrimiento debido a factores fsicos y qumicos, ypara garantizar la apariencia esttica (5).

Mtodos de ensayo

Los mtodos de ensayo para evaluar los materialesmetlicos son (6):

Espesor.

Masa de recubrimiento de estao: libre y aleado (parala hojalata).

Pelcula de xidos: Evaluacin de la pelcula depasivacin.

Pelcula de aceite.

Propiedades mecnicas. Dureza.

Continuidad del recubrimiento. Porosidad.

Resistencia a la oxidacin atmosfrica.

Resistencia a la sulfuracin.

Resistencia a la corrosin.

Ensayos para los materiales barnizados

Peso de la pelcula seca de barniz.

Adherencia de barnices y tintas.

Grado de cura.

Porosidad de los barnices.

Identificacin.

Flexibilidad.

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Disolventes residuales.

Migracin especfica de compuestos fenlicos.

Ensayos para evaluar la calidad de los envases

Caractersticas dimensionales.

Examen del recabado (rebatido, engargolado).

Evaluacin de la hermeticidad.

Determinacin de vaco.

Resistencia a la carga vertical.

Resistencia al impacto por cada libre.

Evaluacin visual interna y externa.

Determinacin de la composicin gaseosa del espaciolibre.

Peso del cemento sellador en tapas y fondos.

Ensayos para evaluar la resistencia a la corrosin

Ensayo del tamao de grano de estao (hojalata).

Ensayo Pickle-Lag (hojalata).

Ensayo ISV (iron solution value) (hojalata).

Ensayo ATC (Alloy tin Couple test) (hojalata).

Ensayos electroqumicos.

Curvas de polarizacin.

Resistencia a la polarizacin.

Impedancia electroqumica.

Curvas de polarizacin

El mtodo de las curvas de polarizacin consiste en laobtencin experimental de una relacin de valores decorriente y potencial, tanto en el rango catdico comoen el andico. Los productos de las curvas andicas ycatdicas son llamados pendientes de Tafel y tienenunidades de mV o V por dcada (10 cambios) decorriente.

La corriente en el potencial de corrosin Ecorr, esdirectamente proporcional a la velocidad de corrosin.Esta corriente puede convertirse en una velocidad decorrosin si se conoce el rea de la superficie sobre lacual se desarrolla (7). Las Figs. 1 y 2 muestran curvasobtenidas durante la evaluacin de envases de hojalatay envases de aluminio.

Curvas de corriente potencial. Pur 12 %.Envases de hojalata

Fig. 1. Curvas de polarizacin para el envase de hojalata barnizada, que contiene pur al 12 %.

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Fig. 2. Curvas corriente potencial refresco lima limn. Envases de aluminio.

Impedancia electroqumica

La corrosin es un fenmeno de superficie, que tienelugar en la interfase metal/electrolito, comoconsecuencia de la formacin y movimiento departculas con carga elctrica y en cantidad proporcionalal flujo de corriente o de cargas originadas durante elproceso. De lo anterior se deduce, que la corrosin sepuede medir y controlar a travs de parmetroselctricos.

Los sistemas electroqumicos se pueden simular, poruna combinacin de resistencias, condensadores ybobinas que, ante una seal elctrica, reproducen surespuesta con una aproximacin aceptable (7). La Fig. 3,muestra un circuito tpico de una reaccin electroqumicaen la interaccin producto envase segn la literatura yen la Fig. 4, se ilustra una reaccin en la interfase metalelectrolito como resultado de la interaccin del pur detomate al 12 % en envases de hojalata de kglaqueado, apoyado en el diagrama de Nyquist, querepresenta en forma grfica el comportamiento delsistema.

Fig. 3. Circuito de Randles.

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Diagrama de Nyquist. Pur 12 %. Envase de hojalata de 1/2 kg.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000Z (Ohms.cm)

Z (

Ohm

s. c

m)

Fig. 4. Diagrama de Nyquist.

REFERENCIAS

1. Instituto Argentino del Envase. Tcnicas en envases. (CD Rom). Argentina, 19982. Annimo. Aluminio, en La enciclopedia libre. Consultado en el ao 2004 en http:// es. Wikipedia. Org.3. Soler, R. M. y Faria, E. V. Tendncia sobre revestimentos orgnicos destinados s proteao de embalagens metlicas.

Boletim de SBCTA, Campinas, 17 (4): 357-363, 1983.4. Bolaos, A. y Bolumen, S. Evaluacin de envases de aluminio de dos piezas (tesis de Diploma, ISPJAE, La Habana),

2002.5. Bolumen, S. y Pacheco, D. Envases de aluminio para purs de frutas, en Seminario ONUDI. Cuba, 2004.6. NBR 6665. Folhas laminadas de ao de baixo carbono revestidas e no revestidas Especificao. Associaao brasileira

de normas tcnicas. So Paulo, ABNT, 1995.7. Catal, R.; Cabaes, J. M. y Bastidas, J. M. Corrosion Sci. 40 (9): 1455-1467, 1998.

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