SIMULAÇÃO E DESIGN DE UMA EMBALAGEM CARTONADA PARA PORÇÃO INDIVIDUAL DE EMULSÃO DE GORDURA DE LEITE EM ÁGUA

Vol. 3, No. 3, Outubro-Dezembro de 2013 ARTIGO ORIGINAL SIMULAÇÃO E DESIGN DE UMA EMBALAGEM CARTONADA PARA PORÇÃO INDIVIDUAL DE EMULSÃO DE GORDURA DE LEITE EM ÁGUA * Joice Maboni Derlan¹ e Etney Neves 2,3 ¹Acadêmica do curso de Engenharia de Alimentos, UNEMAT Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus de Barra do Bugres MT, Brasil. Rua 1, Cohab São Raimundo, CEP 78390-000. 2 Professor Visitante do Departamento de Engenharia de Alimentos, UNEMAT.- Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres - MT. 2 Pesquisador Associado a Associação Nacional Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia, HESTIA.- Brasil. Resumo Cartonadas são embalagens desenvolvidas a partir de vários materiais, formando um compósito laminado que soma as propriedades de cada material individual. Este material de embalagens apresenta características protetivas e de armazenamento diferenciadas. É crescente a procura por alimentos de fácil uso e preparo, e que possam ser armazenados por longos períodos. A demanda por creme de leite, e sua degradação rápida, gera a necessidade do desenvolvimento de uma embalagem individual, assim o consumidor não será obrigado a comprar uma grande quantidade de produto. O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento de uma embalagem cartonada, para creme de leite com uma porção individual. A embalagem proposta tem a capacidade para 20 gramas de produto (uma colher de sopa). É composta por um laminado de três componentes, polipropileno, poliéster metalizado e poliéster fundido. Essas três camadas formam uma boa barreira contra luz, gases, umidade e não interagem com o alimento. O laminado também possui uma pequena espessura. A pequena espessura facilita a formação da embalagem. O material pode ser reciclado, o que diminui seu impacto sobre o ambiente e melhora a visão que os consumidores terão do produto. A embalagem atende aos padrões e necessidades, tanto de empresas como de consumidores, além de se mostrar necessária, já que até o momento não existem embalagens individuais para creme de leite. Palavras-chaves: creme de leite, cartonados, laminados. 1. Introdução As primeiras embalagens criadas pelo homem eram extremamente rústicas, e se resumiam a cascas de castanhas ou de coco, conchas e outros recipientes naturais. Após * joice.jmd@gmail.com Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 8

algum tempo, começaram as ser confeccionadas tigelas de madeira, cestas de fibras de plantas, potes de barro. Durante a Segunda Guerra Mundial a escassez de alimentos preocupava a população, e a preocupação em preservar alimentos se tornou aguda. 1 Devido a essa necessidade, começaram a ser desenvolvidos vários tipos de embalagens modernas, como, por exemplo, os enlatados, garrafas de vidro e os cartonados. Em 1952 foi comercializada pela Tetra Pak, a primeira embalagem cartonada em formato tetraedro, criada por Ruben Rausing. O primeiro produto a ser embalado foi o creme de leite e três anos depois começaram a acondicionar leite pasteurizado. A embalagem conhecida atualmente, utilizada em leite longa vida, só seria confeccionada em 1961, esta uniu os conceitos de ultrapasteurização e embalagem asséptica, criando a embalagem que protegeria o leite, sem necessidade de conservantes e refrigeração. 2 As embalagens cartonadas tetra-brik, são classificadas como embalagens flexíveis. Possui seis camadas em sua composição. Dessas camadas 75% é papel, 20% é polietileno e 5% alumínio. O papel serve como barreira de choques mecânicos e também para receber a impressão do rótulo. O polietileno protege o alimento contra a umidade, e evita que o mesmo entre em contato com o alumínio. O alumínio por sua vez, cria uma barreira contra a luz e o oxigênio. Esta é uma embalagem muito eficiente, protegendo o alimento do ataque de microrganismos, e o preservando durante meses. 3 A emulsão de gordura em água, ou como mais utilizado por consumidor, o creme de leite é um desses alimentos, que geralmente é disponibilizado em embalagens contendo aproximadamente 200 gramas de produto. 4 Como na maioria dos casos o produto não é consumido em uma só vez, sendo então armazenado aberto e perdendo sua qualidade, o presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de uma embalagem cartonada, para creme de leite com uma porção individual, utilizando uma combinação de materiais, para formar um cartonado com menor custo e espessura. 2. Sobre o material a ser embalado Entende-se por creme de leite, o produto lácteo, relativamente rico em gordura retirada do leite, por procedimento tecnologicamente adequado, esta pasta é uma emulsão de gordura em água. 5 A demanda de creme de leite UHT é crescente, tendo isto em vista, empresas procuram atender as necessidades dos clientes, além de obtenção de lucros. O creme de leite, com alto teor de gordura, é utilizado no preparo de doces e sobremesas, sendo considerado como fonte concentrada de energia e responsável pelo transporte das vitaminas lipossolúveis, além de conferir sabor aos alimentos, melhorar a aparência e textura, do alimento em que é adicionado. 6,7 Por se tratar de um produto altamente perecível, o creme de leite necessita de processos industriais, que auxilie na sua preservação, sendo alguns destes, a pasteurização, apertização ou o tratamento UHT. No caso do processo UHT, o produto é esterilizado, a embalagem é esterilizada por imersão em peróxido de hidrogênio, e as condições de envasamento e selagem acontecem em ambiente estéril. Estes fatores, associados a um material de embalagem eficiente, podem conservar os alimentos por meses, sem a necessidade de refrigeração. 8 2.1. Design da embalagem Como pode ser observado na Figura 1, a embalagem proposta, possui 200 milímetros de largura, 300 milímetros de comprimento inferior, 400 milímetros de comprimento superior e 500 milímetros de altura. A base inferior possui as abas Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 9

dobradas, e soldadas a própria base, possibilitando o equilíbrio do produto sobre uma superfície. A parte superior da embalagem possui uma solda, em formato de aba, com cerca de 5 milímetros, o que afasta a abertura rápida das extremidades da embalagem. O formato em triangulo, nas laterais, facilita a retirada do produto do interior da embalagem, onde a parte inferior com a maior superfície é logicamente a região que será pressiona, sendo o alimento direcionado a abertura rápida, pelas próprias superfícies da embalagem. O interior da embalagem comporta 20 gramas de produto, deixando na parte superior, o espaço de cabeça, útil no momento de abertura, para que o produto não transborde quando for aberto. Na Figura 1a, pode ser observado a vista frontal da embalagem, e a abertura rápida da mesma. Na Figura 1b, se observa a vista superior da embalagem, expondo a inclinação das superfícies da embalagem, bem como uma menor área em relação a base, apresentada na Figura 1c, que apresenta também as soldas realizadas. Na Figura 1d, podemos observar o produto, na maneira como será disposto em uma prateira, posto sobre uma superfície plana. Figura 1. Dimensões da embalagem primaria, com porção individual de emulsão de gordura de leite em agua. (a) vista frontal, (b) vista superior, (c) vista inferior, (d) embalagem sobre uma superfície de exposição. 2.2. Sobre o material da embalagem Quando se trata de embalagem, vários materiais podem ser combinados para melhorar as propriedades de barreira contra choques mecânicos, ou para permitir o fechamento pelo calor. Cada empresa que trabalha com cartonados, detém uma patente, onde utiliza camadas de diferentes materiais para a formação da embalagem. No caso da empresa Tetra-pack, as camadas de material de fora para dentro, são as seguinte: Polietileno, tinta para impressão, duas camadas de papel, polietileno, folha de alumínio e por fim duas camadas de polietileno. Todas essas camadas geram uma espessura de aproximadamente 0,25 milímetros. Para a laminação dessas camadas, o método mais versátil é a laminação adesiva, na qual inicialmente um adesivo é aplicado na superfície de um filme e seco, em seguida outro filme é unido a ele por pressão, utilizando passagem por rolos. Adesivos sintéticos são, em sua maioria, dispersões aquosas ou suspensões de acetato de polivinila com outros compostos. 9,10,11 A espessura do cartonado tetra-brik pode ser apropriada para quantidades superiores a 100 mililitros, mas como neste caso a embalagem deve possuir um volume Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 10

bem menor, tornou-se necessário a utilização de uma combinação de materiais, que gerasse um baixo custo, diminuição na espessura e ainda assim preservassem as propriedades da emulsão. A solução encontrada foi a utilização da patente US20020110656 A1. 12 Esta patente foi baseada na embalagem tradicional, mas possui três camadas: Uma camada de poliéster metalizado, proporciona uma função de barreira de gás, óleos, umidade, odores e luz. Na embalagem da Tetra-brik essa função é realizada pelo alumínio. Na parte externa é adicionada uma camada de poliéster. E na parte interna uma camada de polipropileno é fundida. O poliéster é um material plástico originado da condensação entre diácido ou seu anidrido. Quanto as vantagens da embalagem, esta possui oitenta vezes mais, a capacidade de reter oxigênio, é quatro vezes mais resistente, além de possuir estabilidade na temperatura de trabalho até 150 ºC. Através de vários estudos foi obtido um novo tipo de poliéster (poliéster metalizado), com maior resistência mecânica, permitindo que a embalagem suporte impactos. Este novo material tem sido muito utilizado no lugar dos laminados de alumínio, nas embalagens cartonadas. Já o polipropileno pertence a família poliolefínica dos plásticos, sendo originado da polimerização do propileno. Possui brilho e transparência, e sua barreira contra umidade e oxigênio é melhor que a do polietileno. 11,13,14,15 O material cartonado selecionado responde às necessidades da nova embalagem, proporcionando um material de folha flexível, que elimina os materiais de revestimento especiais, tais como óxido de alumínio e de vidro. As camadas são laminadas uma à outra, usando solventes ou adesivos de laminação. Esse cartonado também proporciona vantagens distintas nos custos de materiais e de manufatura em relação ao material da embalagem Tetra-brik. O laminado de três camadas tem uma espessura total de cerca de 0,06 a 0,15 milímetros. Por se tratar de uma embalagem individual descartável, a economia com material e pequenas espessuras que possibilitem uma maior flexibilidade, são de extrema importância. 12 O laminado utilizado no sistema de abertura rápido, é composto por alumínio e uma camada interior de polietileno, que evitará a contaminação no alimento por Al ou Al2O3. 2.3. Sobre a manufatura A seguir é descrito o processo de manufatura de embalagens, confeccionadas a partir de cartonados: a empresa responsável por envasar o produto, pode optar por receber a embalagem com as devidas soldas já feitas, deixando apenas a última solda para ser realizada após o enchimento. Essa opção garante maior segurança das soldas, já que estas terão tempo o suficiente para esfriarem e se tornarem mais resistentes. Mas como ponto negativo, a pré-embalagem ocupa muito espaço na hora da logística, devido aos espaços com ar. Se a empresa optar por montar a embalagem no local de envase, esta receberá grandes bobinas de cartonado, que são confeccionadas pela empresa fabricante. Quanto à manufatura das bobinas de laminado, os diversos materiais que formam o cartonado (poliéster metalizado, poliéster e polipropileto), são unidos um ao outro com camadas adesivas. As camadas de adesivo podem compreender qualquer adesivo de laminação à base de solvente ou dissolvente, aprovado para utilização em embalagens para alimentos. Em seguida, passam por rolos que geram pressão sobre as Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 11

laminas, e desta forma elas se unem formando um laminado multicamadas. No caso de haver impressões na embalagem, estas devem ser feitas na parte interior do poliéster, assim a impressão fica protegida pela camada de poliéster. 9,11,14,15 Com as laminas já formadas, são desenhadas os moldes, sendo então achatado, sulcado e dobrado, para formar a caixa de cartonado. Os moldes devem ser ajustados, tanto quanto o possível no laminado, visando minimizar desperdício de material. Materiais termoplásticos quando aquecidos, se tornam fluídos, e se ressolidificam ao resfriarem. No sistema de formação-enchimento-fechamento (FEFH), inicialmente um rolo do material é esterilizado em banho de peroxido de hidrogênio e moldado em um tubo vertical. Um aquecedor interno é responsável por evaporar o peroxido de hidrogênio, para que não restem vestígios do produto no alimento. Nesse equipamento, a primeira solda (transversal), é realizada por selador rotativo. Essas máquinas alcançam envase superior a 600 unidades por minuto, por isso é importante que o material seja fino, mas com alta resistência, produzindo soldas apropriadas. Depois de a solda ter selado a extensão da embalagem, e moldado em forma de caixote, a solda inferior é realizada da mesma forma que a transversal. O enchimento é horizontal, com alimentação pelo tubo que deu forma a embalagem. Após o enchimento é realizada a solda superior e as orelhas inferiores da embalagem são achatadas e seladas na própria base. Na parte superior, as rebarbas são mantidas, apenas como uma borda fina. 9,11 Quanto ao sistema de abertura rápida, este já é manufaturado pela empresa responsável pela laminação. 2.4. Sobre a estocagem Quando a embalagem primaria, que contém o alimento, sai da linha de produção, esta vai para um embalagem secundária, com capacidade de 36 unidades. Por se tratar de uma embalagem triangular, o espaço livre é ocupado por embalagens, conforme na Figura 2. Na Figura 3, a embalagem secundária pode ser observada em seu exterior, sendo que a parte superior pode ser retirada da parte inferior, servindo como expositor da embalagem primaria. Figura 2. Acomodação das embalagens primárias, dentro de uma embalagem secundaria, bem como as dimensões da embalagem secundaria. Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 12

Figura 3. Acomodação das embalagens primárias, dentro de uma embalagem secundaria, que serve também como expositor, da embalagem primaria. Essa embalagem secundaria para não ocupar grande espaço, pode ser confeccionada de cartolina, que possui boa resistência a pequenos volumes e pequena espessura, as dimensões da embalagem secundaria podem ser observadas na Tabela 1. De acordo com a Associação Brasileira dos Supermercados, as dimensões de paletes devem obedecer a seguinte norma: 1000 mm de largura, 1200 mm de comprimento e 148 mm de altura em relação ao solo. As dimensões escolhidas para as embalagens primarias e secundarias, otimizam a utilização do espaço do palete. 16 Tabela 1 Valores de altura, comprimento, largura e capacidade das embalagens primária, secundária, terciária e do palete. Dimensões Altura Comprimento Largura Capacidade Embalagem primaria 50 mm 30 mm 20 mm 20 g Embalagem 50 mm 181,45 mm 110 mm 1000 g secundaria Embalagem terciaria 55 mm 370 mm 330 mm 6000 g Palete 2220 mm 1200 mm 1000 mm 2073600g Agrupagens: Quantidade de embalagens primarias por embalagens secundarias: 36 Quantidade de embalagens secundarias por embalagens terciarias: 6 Quantidade de embalagens terciarias por camada: 12 Quantidade de camadas: 40 Quantidade de embalagens primarias por Palete: 103680 unidades Na estocagem não é necessário a utilização do frio, já que a embalagem possui as mesmas características de conversação de uma embalagem tetra-brik. 2.5. Sobre a reciclagem No decorrer da história da humanidade, a tecnologia se desenvolveu muito, ao passo que o crescimento populacional impôs uma pressão de consumo sobre o meio ambiente. Os recursos naturais foram explorados sem respeitar os limites do ecossistema, uma sociedade tão consumista resultou em grande quantidade de lixo. O destino de todo esse lixo, gera preocupações, pois o modelo social atual não prevê uma parada do crescimento e o controle do consumo, e portanto os resíduos precisam ter um destino que não inviabilize as futuras gerações. O lixo, ou resíduos sólidos, podem ser tratados das seguintes maneiras: redução da produção de resíduos, reciclagem de Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 13

resíduos, incineração para aproveitamento de energia ou disposição em aterros sanitários controlados. 17 A embalagem cartonada é diferente das demais, pois se trata de uma embalagem com multicamadas, possui um grande consumo e seu tratamento pós-consumo era um desafio tecnológico. Isso fez que por anos carregasse o estigma de agressora do meio ambiente. Estas embalagens não devem ser levadas aos aterros, e nem geram muita energia quando incinerada. A maneira encontrada para seu destino após uso, foi a reciclagem. 18 A reciclagem pode ocorrer de duas formas: separando os diferente tipos de materiais, ou por prensagem. A prensagem transforma as embalagens em compensados para fabricação de lixeiras, bancos e outros utensílios. Já na reciclagem, é necessária a agitação e utilização de agentes químicos, sem utilização de calor, pois resultaria em um gasto de energia que inviabilizaria o processo. Depois de separados, os materiais podem ser utilizados na fabricação de outros utensílios, como cabides e armações para óculos. 18 3. Conclusão O laminado de três camadas, possui uma espessura inferior, comparado com as embalagens tetra-brik. A quantidade de material e camadas utilizadas é inferior em quantidade. Mesmo diminuindo a quantidade de camadas, o material mantém da mesma forma as propriedades para proteger a emulsão de gordura de leite em água. A nova embalagem possui menores custos de produção, quando confeccionada com a nova patente, e não com o cartonado tradicional da tetra brik. Este estudo é um indicativo de solução, que é possível suprir a demanda por produtos individuais, atendendo a uma necessidade do consumir, levantes os nutrientes necessários ao cidadão, com vistas de geração de riquezas e lucros à empresa fornecedora, com impactos aceitais e remediáveis ao meio ambiente. 4. Referências bibliográficas [1]NASCIMENTO, R. M. M.; VIANA, M. M. M.; SILVA, G. G.; BRASILEIRO, L. B. Embalagem Cartonada Longa Vida: Lixo ou Luxo?. Química Nova na Escola. v.25, p.3-7, 2007. [2]WILEY, J. S. Composite materials; Encyclopedia of chemical technology. 3 ed. New York: 1991. p. 683-685. [3]ZORTEA, R.B. Viabilidade econômica e tecnológica para a reciclagem das embalagens cartonadas longa vida pós-consumo de Porto Alegre. Dissertação de mestrado: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre 2001. [4]PINHO, C. R. G. Processamento de Leite Desnatado Através da Tecnologia de Homogeneização a Ultra Alta Pressão (HUAP). Tese (Doutorado em Tecnologia de Alimentos)-Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas 2007. [5]BRASIL. Ministério da Agricultura. Regulamento da inspeção industrial e sanitária de produtos de origem animal - RIISPOA. Disponível em: <http://www.agais.com>. Acesso em: 19 de maio de 2013. Vol. 3, No. 4, Outubro Dezembro 2013, Página 14

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