O que sabemos sobre o vidro e suas embalagens?

Transcrição

1 Embalagens de vidro Prof. Germán Ayala Valencia Acondicionamento e Embalagem para Alimentos Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2018

2 O que sabemos sobre o vidro e suas embalagens?

3 Conteúdo História. Definição e composição do vidro. Propriedades. Produção de embalagens. Propriedades das embalagens. Leitura e discussão de um trabalho científico

4 História Descoberto ocasionalmente em 5000 a.c. por navegadores fenícios, que desembarcaram na Síria. Areia (silício) Conchas (Na e Ca)

5 Até 1500 a.c., o vidro era empregado principalmente como adorno. Os Egípcios industrializaram a produção do vidro (recipientes para cosméticos, bálsamo e perfumes.

6 Sopro: 300 a.c.

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8 Em 1200 d.c, os vidreiros foram confinados na ilha de Murano ao lado de Veneza, na Itália. Produção de vidro muito claro.

9 : desenvolvimento da indústria do vidro (fornos industriais).

10 Na atualidade... Material de extrema versatilidade, podendo estar presente em um número praticamente ilimitado de aplicações, além de ser um dos materiais mais antigos.

11 Definição do vidro Do ponto de vista físico, é definido como um líquido sub-resfriado, rígido, sem ponto de fusão definido, com uma viscosidade suficientemente elevada para impedir a cristalização. Do ponto de vista químico, é uma substância amorfa, resultado da união de substâncias inorgânicas minerais, de sílica e de outros compostos, obtendo um produto final com uma estrutura atômica ao acaso. Sua principal característica é ser moldável a uma determinada temperatura, sem qualquer tipo de degradação.

12 Quase 90% de todo o vidro fabricado no mundo é formado principalmente por sílica, soda e cal.

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14 Compostos principais do vidro Sílica (óxido de silício) areia Tfusão = C estrutura. Sódio (Na) Na2CO3 ou NaOH diminuir a Tfusão ( C ). Calcio (Ca) CaO criar a estrutura cristalina.

15 Tipo de ligações?

16 Matérias primas utilizadas na produção do vidro Areia: deve ter pelo menos 99,0% de sílica (SiO2). Normalmente é de origem marinha ou de jazidas naturais. A granulometria recomendada oscila entre 0,1-0,5 mm (importância?). Barrilha: carbonato de sódio (Na2CO3). NaOH: solução de hidróxido de sódio ao 50%. Na2O: oxido de sódio. Calcário: mineral constituído por carbonato de cálcio (CaCO3), extraído de jazidas naturais. A granulometria recomendada oscila entre 0,1-1,0 mm. Dolomita: mineral constituído de carbonato de cálcio e magnésio (CaMgCO3).

17 Classificação Composição química Coloração

18 Composição química Sódio-cálcio: constituídos principalmente por sílice, sódio e cálcio. Borossilicatos: o óxido de boro (B2O3), por si só, forma um tipo de vidro com o resfriamento a partir de temperaturas acima do seu ponto de fusão, a 460 C. Apresentam estrutura cristalina triangular que conferem menor coeficiente de expansão térmica (importância?).

19 Coloração O vidro branco é considerado um material sem cor, mas na realidade todos os vidros brancos têm cor presente de grau variável. A cor varia de azul muito pálido até uma tonalidade rosa, dependendo da concentração de ferro na sílica. Os colorantes mais comuns são: - Óxido crômico (Cr2O3): verde. - Enxofre (S): âmbar. - Selênio (vermelho). - Óxido de cobalto (azul). Sobreposição de cores

20 Propriedades e características do vidro Viscosidade: determina as condições de fusão, temperaturas de trabalho e recozimento, comportamento na afinagem ou remoção de bolhas do banho, temperatura máxima de utilização e taxa de devitrificação. A viscosidade varia enormemente com a composição e temperatura.

21 Por que falamos de viscosidade para o vidro sólido?

22 Densidade: utilizada para indicar a homogeneidade da composição e da massa de vidro, tanto em relação ao tempo como ao tipo de produto. O vidro tem uma alta densidade 2,46 2,50 g/cm 3. Alterações da densidade podem influenciar a homogeneidade do vidro. Propriedades químicas: apresenta alta durabilidade química e inercia. A água pode atacar o vidro, sob determinadas condições (ataque hidrolítico). No ataque hidrolítico ocorre uma troca iônica entre os íons alcalinos do alimento (H + ) e os íon alcalinos do vidro (Na2O e K2O).

23 Maior concentração de Na2O e K2O, menor resistência ao ataque hidrolítico (Na = 14% no vidro). Outro elementos como cálcio, magnésio, ferro, aluminío e arsênio são mais estáveis.

24 Em meio básico o ataque hidrolítico pode desestabilizar a sílica do vidro

25 Embalagens de vidro O vidro, na forma de embalagem, representam mais de 31% das vendas das indústrias de vidro. 70% são para bebidas. 23% são para alimentos. 7% outros produtos

26 Características das embalagens de vidro Características intrínsecas não encontradas em outros tipos de materiais: Impermeabilidade. Higiene permite total assepsia. Transparência. Nobreza (imagem de qualidade). Inerte, mantém a qualidade original do seu conteúdo.

27 Condição de armazenar qualquer produto por toda a vida útil. De forma geral, não permite a passagem de gases e portanto não altera a cor ou o sabor do alimento. Totalmente reciclável. Versatilidade de formas.

28 Marketing do produto: formas e cores das embalagens através da identificação da marca pelo consumidor. Transparência: facilita a visão do produto. Acondicionamento de produtos quentes ou gelados, pasteurizados ou esterilizados. Desvantagens Pesados e frágeis. Maior custo no transporte. Necessidade de outros tipos de materiais para o fechamento hermético das embalagens.

29 Processo de fabricação 1. Processo de fabricação do vidro: a. Composição, b. Fusão. 2. Processo de fabricação da embalagem: a. Moldagem (sopro-sopro e pressão-sopro). b. Tratamento de superfície a quente. c. Recozimento. d. Tratamento de superfície a frio. 3. Processo de controle de qualidade. 4. Processo de paletização.

30 Esquema do processo produtivo das embalagens de vidro

31 Processo produtivo 1.a. Composição As matérias primas são inspecionadas para checar aspectos como: umidade, densidade e granulometria, como forma de garantir que o processo seja reprodutivo. As matérias primas aprovadas são armazenadas em silos, para facilitar a etapa seguinte de dosagem e mistura e evitar a absorção de umidade e emissão de partículas para a atmosfera. Os diferentes componentes são pesados em balanças específicas, especialmente selecionadas para atender às propriedades físicas e químicas dos materiais a serem pesados.

32 Após a pesagem, os componentes são transferidos diretamente para o misturador. As matérias-primas e os cacos são introduzidos no forno de fusão. Mistura: uma das etapas mais importantes.

33 1.b. Fusão O material previamente misturado é levado a um estado maleável, a C, adquirindo um nível de viscosidade suficientemente baixo para permitir sua escoabilidade através dos canais de alimentação e também sua moldagem. Forno de cadinho Forno tanque

34 2. Moldagem O vidro é moldado a C. O processo inicia-se com o corte de uma determinada quantidade, designada gota, previamente definida como necessária para formar um recipiente.

35 2.a. Processo sopro-sopro Gota de vidro cai no pré-molde, onde ocorre a formação do gargalo; Injeta-se ar comprimido no pré-molde, completando a formação do gargalo; Primeiro sopro forma o Parison (pré-forma do recipiente); Pré-forma transferida para um segundo molde (nova etapa de sopro expande a parede do recipiente adquirindo forma final); O molde é aberto e um mecanismo de garras retira o recipiente e o coloca em uma placa de resfriamento

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37 2.a. Processo pressão-sopro Gota de vidro é depositada sobre o pré-molde e por meio da pressão de um êmbolo forma-se o gargalo e o Parison; Pré-forma é transferida para outro molde no qual uma etapa de sopro faz com que a parede do recipiente se expanda até atingir a forma final do produto; Produto é retirado das garras e colocado sobre a esteira de resfriamento.

38 Recipientes de boca larga

39 Recipientes de boca estreita

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41 2.b. Tratamento superficial a quente Consiste na aplicação de um recobrimento à base de compostos metálicos, na forma de vapor (400 C), e tem como função aumentar a resistência à pressão interna e a choques mecânicos. Compostos metálicos: tetracloreto de estanho ou de titânio. Aplicado em garrafas para líquidos fortemente carbonatados, como a cerveja e os refrigerantes.

42 2.c. Recozimento Forno contínuo, que opera em duas fases: Uma é a manutenção da massa de vidro de C. Resfriamento da massa, que deve ser feito com lentidão até a temperatura de 50 C. Tem como funções aliviar as tensões causadas pela conformação e conferir ao produto boa resistência mecânica e ao choque térmico.

43 2.d. Tratamento de superfície a frio Destina-se a aumentar a lubricidade (T < 50 C). Aplicam-se produtos como o ácido oleico ou emulsão à base de água e polietileno. Facilita o transporte nas linha de produção desde a lavagem, o enchimento, a etiquetagem e o fechamento.

44 3. Controle de qualidade em linha A garantia da qualidade e o seu controle é assegurada de duas formas: -Por inspeção a 100% dos frascos e contínua a toda a produção, utilizando meios humanos (inspeção visual) e mecânicos para a eliminação de defeitos humanos. -Por controle estatístico, por amostragem, para detecção de defeitos e aprovação de lotes, com o recurso de ensaios laboratoriais.

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46 4. Paletização Os recipientes são conduzidos a um paletizador onde são agrupados e colocados em cima de separadores de madeira prensada, cartão ou plástico e empilhados num estrado de madeira de dimensões normalizadas para poderem ser movimentados. O estrado é depois coberto com plástico estirável ou termorretrátil para estabilidade e unificação da carga.

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48 Defeitos em embalagens de vidro As embalagens podem apresentar defeitos, estes defeitos são capazes de provocar a quebra das embalagens durante o processamento dos alimentos. A quebra ao longo do processamento, implica em custos operacionais e põem em risco a segurança dos operários.

49 Defeitos críticos: podem produzir condições perigosas ou inseguras para quem manipula a embalagem ou consome o conteúdo da mesma. Exemplos: -Contaminantes internos: substâncias tóxicas ou nocivas. -Fundo falso: película de vidro muito fina e quebradiça cobrindo parte do fundo da embalagem. -Lascas no topo do gargalo.

50 Defeitos funcionais maiores: podem produzir condições inseguras ou diminuir o rendimento do processo. Exemplos: -Deformidade do formato original especificado. -Falta de resistência a carga vertical (quando submetia a compressão). -Falta de resistência a pressão interna. -Falta de resistência ao choque térmico. -Gargalo falhado: não está completamente formado. -Má distribuição do vidro: diferentes espessuras na parede.

51 Defeitos funcionais menores: podem impedir o uso, prejudicar o desempenho ou o aspecto visual da embalagem. Exemplos: -Bolhas na massa de vidro, diâmetro maior ou igual a 5mm. -Falha dimensional (dimensões em desacordo). -Lascas na parte externa do fundo ou do corpo (menores que 2 mm).

52 Defeitos não funcionais: não reduzem a utilidade da embalagem de vidro para o fim a que se destina, e não influenciam na operação. Exemplos: -Arranhões produzidos por atrito entre as embalagens. -Bolha quando menores de 5 mm. -Calcinato incrustado no fundo da embalagem. -Colarinho ou saliência entre o gargalo e o pescoço. -Cor ou tonalidade diferente do especificado. -Corda ou descontinuidade/variação na composição do vidro. -Fundo de lado ou acumulo de vidro de 1 lado só.

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54 Conclusões?

55 Referências Jaime, S.B.M.; Dantas, F.B.H. Embalagens de vidro para alimentos e bebidas. CETEA, Neuza, J. Embalagem para alimentos. Cultura Acadêmica UNESP, Bureau, G. (Gilbert); Multon, J. -L. (Jean Louis). Embalaje de los alimentos de gran consumo. Zaragoza: Acribia, 1995.