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Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico 1/36
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Engenharia Mecânica na Indústria Alimentar
Embalagens Alimentares e os seus Processos de
Fabrico
Projeto FEUP
1ºAno - Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Equipa M05_01:
Supervisor: Teresa Duarte Monitor: João Santos
Estudantes & Autores:
Carlos Contente [email protected] Cristiana Pessoa [email protected]
Gonçalo Moutinho [email protected] Gonçalo Bezerra [email protected]
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Resumo
O objetivo deste trabalho passa por fazer um esclarecimento acerca das mais variadas embalagens utilizadas na indústria alimentar, nomeadamente, os materiais de que são feitas e os seus processos de produção.
Vão ser aprofundados os processos de fabrico de quatro tipos diferentes de embalagens, as embalagens de plástico, papel e cartão, vidro e, por fim, metal.
A indústria de embalagens plásticas é um mundo. De acordo com a função que irá desempenhar, produz-se o plástico mais apropriado para uma dada embalagem (PET, PP, LDPE, HDPE, entre outros). A produção destas embalagens não seria possível sem certos processos (extrusão, laminação, impressão, etc...).
Quanto às embalagens de papel, são salientados os sacos de papel, produzidos com papel kraft através de uma linha de produção não muito complexa e cada vez mais utilizados como uma solução ecológica. Por sua vez, as embalagens Tetra Pak, responsáveis pela conservação dos mais variados alimentos, nomeadamente, o leite, batidos, sumos, entre outros, apresentam um processo de fabrico mais complexo que envolve vários processos e a criação de uma folha de várias camadas de materiais compactados.
Em relação ao vidro, existem variados recipientes utilizados na indústria alimentar, cada qual com uma linha de produção distinta, no entanto, será apenas abordada a produção de garrafas e frascos, os recipientes mais frequentes.
No que toca ao metal, salientar-se-á a lata de aço, que usualmente vemos em superfícies comerciais, contendo atum, salsichas, cogumelos, feijão, entre outros. Os pontos de realce abordados serão os diferentes modos de fabrico.
Assim, serão realçados os materiais utilizados no seu fabrico e as vantagens do seu uso e os respetivos processos de produção, tal como, o papel do engenheiro mecânico ao longo de todo o procedimento.
Palavras-Chave
● Embalagem
● Processos de Fabrico
● Engenharia Mecânica
● Industria alimentar
● Produtor
● Consumidor
● Plástico
● Polímero
● Papel e Cartão
● Vidro
● Metal
● Lata de Aço
● Laminação
● Conformação
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Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer, primeiramente, à professora Teresa Duarte pela sua
disponibilidade, recomendações, indicações e por nos ter guiado na produção deste
relatório. Um enorme obrigado ao nosso monitor João Santos pela dedicação em
providenciar as ferramentas necessárias à realização do trabalho tal como à orientação que
nos ofereceu.
Ainda pretendemos agradecer à Faculdade de Engenharia, FEUP, e à semana “Orienta-
te”.
Por fim, agradecemos ao engenheiro Carlos Bezerra e ao grupo Polivouga por
disponibilizar informações e recursos essenciais para o nosso relatório.
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Índice
Lista de figuras ............................................................................................................... 6
Lista de acrónimos .......................................................................................................... 7
1. Introdução ................................................................................................................... 8
2. Embalagens Alimentares ............................................................................................ 9
2.1 Embalagens de Plástico ........................................................................................ 9
2.1.1 Polímeros e plásticos ...................................................................................... 9
2.1.2 Tipos de plástico ............................................................................................. 9
2.1.3 Surgimento da embalagem plástica na indústria ........................................... 10
2.1.4 Processos de fabrico de embalagens plásticas ............................................. 10
2.1.4.1 Laminação………………………………………………………………....10
2.1.4.2.1 Extrusão…………………………………………………………………13
2.1.4.2.2 Injeção…………………………………………………………………...16
2.2. Embalagens de Papel e Cartão .......................................................................... 19
2.2.1. Sacos de Papel ............................................................................................ 19
2.2.1.1. Materiais e processos de fabrico……………………………………….19
2.2.1.2. Vantagens da sua utilização……………………………………………21
2.2.2. Embalagens Tetra Pak ................................................................................ 21
2.2.2.1. Materiais e processos de fabrico……………………………………….21
2.2.2.2. Vantagens da sua utilização……………………………………………24
2.3 Embalagens de Vidro .......................................................................................... 25
2.1.1 Vantagens e Desvantagens .......................................................................... 25
2.1.1.1 Vantagens…………………………………………………………………25
2.1.1.2 Desvantagens……………………………………………………………..26
2.1.2 Garrafas de Vidro ......................................................................................... 26
2.1.2.1 Processos de Fabrico…………………………………………………….26
2.4 Embalagens de Metal .......................................................................................... 30
2.4.1 A História da Lata de Aço ............................................................................. 30
2.4.2 Vantagens da Lata de Aço em relação aos Vasilhames de Vidro ................. 30
2.4.3 Produção do Aço .......................................................................................... 31
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2.4.4 Processos de Fabrico ................................................................................... 33
2.4.4.1 Lata montada a 3 peças………………………………………………….33
2.4.4.2 Lata montada a 2 peças………………………………………………….34
2.4.5 Fim do Processo ........................................................................................... 34
3. Conclusão ................................................................................................................. 35
Referências bibliográficas ............................................................................................. 36
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Lista de figuras
Figura 1 - Processo de laminação com solvente.
Figura 2 - Processo de laminação sem solvente.
Figura 3 - Processo de laminação a quente.
Figura 4 - Processo de extrusão tubular e respetiva máquina.
Figura 5 - Exemplo de um produto de extrusão tubular.
Figura 6 - Esquema do processo de extrusão de cabeça plana.
Figura 7 - Exemplo de um produto feito por extrusão de cabeça plana.
Figura 8 - Esquema do projeção de extrusão sopro.
Figura 9 - Exemplo de um produto de extrusão sopro.
Figura 10 - Esquema de injeção.
Figura 11 - Exemplo de um produto de injeção.
Figura 12 - Processo de injeção a sopro.
Figura 13 - Exemplo de um produto de injeção sopro.
Figura 14 - Sacos de papel kraft utilizados no transporte de pão.
Figura 15 - Colocação de cola nas laterais da folha.
Figura 16 - Processo de dobragem.
Figura 17 - Corte longitudinal da folha já dobrada.
Figura 18 - Máquina automática para fabricar sacos de papel para alimentos.
Figura 19 - Camadas de uma embalagem Tetra Pak.
Figura 20 - Preparação da folha de impressão.
Figura 21 - Impressão da folha de papel.
Figura 22 - Aspersão do plástico entre o papel e o alumínio.
Figura 23 - Corte em rolos individuais.
Figura 24 - União das partes laterais da embalagem.
Figura 25 - Embalagens já prontas no final da linha de produção.
Figura 26 - Carregamento.
Figura 27 - Sopro.
Figura 28 - Transferência.
Figura 29 - Sopro Final.
Figura 30 - Extração e Arrefecimento.
Figura 31 - Carregamento.
Figura 32 - Prensagem.
Figura 33 - Transferência.
Figura 34 - Sopro Final.
Figura 35 - Extração e Arrefecimento.
Figura 36 - Ciclo da Lata.
Figura 37 - Fabrico da Lata montada a 3 peças.
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Lista de acrónimos
● PET - Politereftalato de etileno
● LDPE - Polietileno de baixa densidade
● HDPE - Polietileno de alta densidade
● PP - Polipropileno
● PS - Poliestireno
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1. Introdução
No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP e, segundo o tema proposto "Engenharia Mecânica aplicada à Indústria Alimentar", foi desenvolvido este relatório, centrado nas "Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico".
Este relatório visa:
- Dar a conhecer os variados tipos de embalagens e os materiais de que são feitos;
- Esclarecer acerca dos processos de fabrico das respetivas embalagens;
- Referir as vantagens da sua utilização conforme as propriedades dos alimentos a que se destinam.
Para além disso, como parte integrante da semana de atividades intensiva da FEUP, é de salientar outros objetivos como:
- Esclarecer acerca do método e do procedimento a utilizar para a construção de um relatório de engenharia.
Assim, como introdução ao tema importa definir os conceitos de engenharia, nomeadamente, engenharia mecânica, e de embalagem.
Engenharia caracteriza-se como a "aplicação dos princípios científicos à exploração dos recursos naturais, ao projeto e à construção de comodidades e ao fornecimento de utilidades"[1].
Enquanto que, como área bastante abrangente, Engenharia Mecânica afirma-se como "o ramo da engenharia que aplica os princípios da engenharia, física e ciência dos materiais(…) a conceção, produção e operação de máquinas e ferramentas"[2].
Explorando o mundo da produção de embalagens, definidas como os "invólucros utilizados para conter, proteger, transportar e/ou apresentar mercadorias"[3], é possível fundamentar a grande importância da Engenharia Mecânica na indústria alimentar.
A Engenharia Mecânica englobará não só os processos de fabrico das embalagens, bem como, o estudo dos materiais utilizados, a criação e a manutenção das máquinas necessárias para o desenvolvimento do produto final, os modos de viabilizar e reduzir os custos de fabrico garantindo a maior qualidade dos alimentos e a sustentabilidade ambiental associada à produção das mesmas.
1 - http://www.infopedia.pt/dicionarios/lingua-portuguesa/engenharia 2 - https://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_mec%C3%A2nica
3 - http://www.infopedia.pt/dicionarios/lingua-portuguesa/embalagem
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2. Embalagens Alimentares
2.1 Embalagens de Plástico
2.1.1 Polímeros e plásticos
Os polímeros são umas macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais
menores (os monómeros). Há dois tipos de polímeros, naturais e sintéticos. O plástico é
fundamentalmente um polímero sintético.
“Plástico: material cujo constituinte fundamental é um polímero, principalmente orgânico
e sintético, sólido em sua condição final (como produto acabado) e que em alguma fase da
sua produção foi transformado em fluído, adequado à moldagem por ação de calor e/ou
pressão.” (Tania Maria Piatti e Reinaldo A.F Rodrigues)
2.1.2 Tipos de plástico
Há diversos tipos de plásticos. Cada um com suas características e funções para as
quais foi produzido. Alguns deles são utilizados em embalagens alimentares ou garrafas.
São os mais comuns:
O PET é um plástico muito resistente e protege o seu conteúdo de gases, odores, etc.
Daí ser usado em algumas garrafas plásticas e em alimentos com fecho.
O LDPE (Polietileno de baixa densidade) é flexível e macio sendo usado para garrafas,
embalagens, sacos do lixo.
O HDPE (polietileno de alta densidade) é um plástico mais rígido usado em recipientes
e garrafas de iogurte, etc.
O PP (Polipropileno) é um plástico que possui muitas formas diversas cada qual com
diferente rigidez e ponto de fusão. Como as suas propriedades variam bastante, também
tem um maior leque de aplicações. Entre elas, são exemplo tubos, garrafas, filamentos, etc.
O PS (Poliestireno) é um plástico rígido e resistente contra impactos pelo que é utilizado
em copos e outros utensílios de plástico como talheres.
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2.1.3 Surgimento da embalagem plástica na indústria
Como já foi referido, o plástico é um material muito variado. Por o ser, é possível
desenvolver vários tipos de embalagens adequadas a diversos produtos. Usando plásticos é
possível evitar o super dimensionamento (que por vezes ocorre com vidro e metal) o que
reduz o custo de produção, isto é, há uma melhor relação custo/lucro.
A embalagem plástica surgiu e a indústria dessas embalagens desenvolveu-se uma vez
que o plástico podia moldar-se ao produto, era resistente ao impacto e ao rasgamento, era
mais leve, mais flexível, pode ou não deixar passar a luz (pode ser transparente ou opaco) e
pode vedar ou não os gases, o vapor de água etc.
Outra grande vantagem das embalagens plásticas é o marketing. “As embalagens
deixaram de ter apenas a função de envolver e proteger produtos e se transformaram em
meio de propaganda e marketing. Passaram a ser o “vendedor silencioso”, aquele que
transmite pelos rótulos as informações para “captar” o consumidor.” (Lydia Cintra)
2.1.4 Processos de fabrico de embalagens plásticas
2.1.4.1 Laminação
“A laminação não é nada mais do que a união de dois ou mais tipos de
substratos.” (Emanoel Carvalho). Isto é, o processo de laminação consiste na junção
de dois ou mais tipos de plástico com propriedades diferentes de forma que o
conjunto laminado alargue as suas propriedades e aumente a sua versatilidade.
Este processo é então utilizado quando um dos matérias utilizado isoladamente
não possui as propriedades suficientes e necessárias para embalar determinado
produto. Uma outra finalidade deste processo é encapsular as tintas usadas na
impressão, sendo estas colocadas entre as duas películas a laminar evitando por um
lado o contacto direto com o alimento, acautelando a sua contaminação e por outro a
deterioração da imagem pela manipulação embalagem ou por motivos de segurança
alimentar se pretende proteger mais a impressão ou ainda por questões estéticas e
redução de custos. Recorre-se então a um outro tipo de plástico que possui as
propriedades que se procura.
O filme laminado obtém-se devido a um adesivo que une as duas camadas de
plástico, agregando-as.
Pode-se falar em vários tipos de laminação, sendo os mais comuns os
seguintes:
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● Com solvente
Fig.1 -Processo de laminação com solvente. (source:polivouga)
Neste processo em que é utilizado solvente, o filme de plástico passa por uma
estufa de maneira a secar e a evaporar totalmente o solvente, visto que este só é
necessário para o transporte do adesivo. Depois o substrato impregnado de adesivo
e o substrato a juntar são levados a uma calandra aquecida (uma espécie de prensa
cilíndrica rotativa), que vai comprimir os dois substratos com o adesivo entre eles,
laminando-os num único filme (figura 1).
Neste processo o material pode seguir de imediato para outras fases de
acabamento.
● Sem solventes
Fig.2 - Processo de laminação sem solvente. (source:polivouga)
Este processo têm um princípio similar a laminação com solventes, deferindo apenas no
tipo de adesivo e na eliminação da estufa de secagem, pois a colagem dos 2 substratos é
efetuada por adesivo de 2 componentes que reagem entre sim criando a adesividade
necessária (figura 2).
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Ao contrário do processo de laminação com solventes, este necessita de um tempo de
cura, para que a adesividade seja máxima. Podemos dividir o tempo de cura em duas
etapas: cura macroscópica- o tempo necessário para que se possa efetuar outras fases de
acabamento, porque já apresenta resistência suficiente para sofrer outros processos (24 a
48h) e a cura microscópica- com uma duração estimada de 7 a 10 dias em que se espera
que o plástico fique estável, que adquira resistência total à de laminação e que possua
todas as características expectadas.
● Laminação a Quente
Fig.3 - Processo de laminação a quente. (source:polivouga)
Este tipo de processo utiliza uma resina fundida para fazer a colagem dos 2 substratos.
A resina é colocada num dos substratos e de imediato é prensada contra o outro substrato,
imediatamente o conjunto passa num rolo frio que solidifica a resina promovendo a união
dos 2 elementos (figura 3).
À imagem do processo de laminação com solventes, o material no final deste processo
pode ser trabalhado de imediato em etapas de acabamento.
2.1.4.2 Extrusão e Injeção (processos que envolvem resina termoplástica)
Para o fabrico de embalagens alimentares podemos usar vários processos de
transformação, tais como:
● Extrusão tubular (ex: embalagem de cereais)
● Extrusão cabeça plana (ex: Packs individuais de bolachas)
● Extrusão sopro (ex: garrafas de iogurte líquidos)
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● Injeção (ex: recipientes para manteiga)
● Injeção sopro (ex: garrafas de bebidas)
Todos estes processos utilizam o mesmo princípio: a fusão e enformação da resina
termoplástica, ou seja, aquecem o polímero acima da sua temperatura de fusão, moldam na
forma pretendida e arrefecem com esse formato. Diferem somente no método de conseguir
esse objetivo e no tipo de embalagem a produzir.
2.1.4.2.1 Extrusão
Extrusão tubular
Este processo consiste em forçar o polímero em estado viscoso a sair por uma
fieira circular que lhe dá uma forma de tubo. Em seguida esse tubo é insuflado
formando uma espécie de balão, que é arrefecido por ação de ar. Esse balão é
puxado por uns rolos e conduzido para bobinador onde é enrolado, acabando em
forma de bobine (figura 4).
Fig 4 - Processo de extrusão tubular e respetiva máquina. (source:polivouga)
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Fig.5 - Exemplo de um produto obtido por extrusão tubular. (source: polivouga)
Extrusão de cabeça plana
Neste processo, o polímero é forçado a sair por uma cabeça plana caindo em
cima de um rolo frio arrefecendo-o e formando uma película. Essa é puxada por um
rolo de puxo e enrolada num bobinador (figura 6).
Fig 6 - Esquema do processo de extrusão de cabeça plana. (source: polivouga)
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Fig 7 -Exemplo de um produto feito por extrusão de cabeça plana.
Extrusão sopro
Este processo divide-se em 3 etapas:
1º O polímero é extrudido em forma tubo, assim que adquirir o
comprimento necessário o tubo é fechado dentro de um molde com o formato
da peça a fabricar.
2ª Assim que é fechado o molde é injetado ar para o interior do tubo,
insuflando o tubo, forçando o plástico contra as paredes do molde frio.
3ª Após o arrefecimento do plástico o molde abre extraindo o recipiente
com o formato desejado.
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Fig 8 - Esquema do projeção de extrusão sopro. (source: polivouga)
Fig 9 -Exemplo de um produto obtido por extrusão sopro.
2.1.4.2.2 Injeção
No processo de injeção o polímero fundido é obrigado por um cilindro de
injeção a entrar na cavidade de um molde com a forma da peça a obter.
Basicamente este processo utiliza um misto de extrusão, onde se dá a
plastificação do material polimérico, acumulando na camara de injeção. Após
atingir a quantidade suficiente para encher a cavidade do molde é
basicamente injetado neste, dai a proveniência do nome do processo (figura
10).
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Fig 10 - Esquema do processo de injeção. (source:polivouga)
Fig 11 - Exemplo de um produto obtido por injeção.
Injeção sopro
Este processo é basicamente uma mistura de dois processos referidos
anteriormente: injeção e extrusão sopro.
Depois de obter a pré-forma (forma rudimentar do objeto) por injeção, esta é de
novo aquecida sendo introduzida dentro do molde com o formato final. Depois é
insuflada até atingir as paredes do molde frio, onde em contacto com este o polímero
é arrefecido e toma a forma do objeto requerido. O molde abre e a peça é removida
(figura 12).
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Fig 12 - Processo de injeção a sopro. (source: polivouga)
Fig 13 - Exemplo de um produto obtido por injeção a sopro.
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2.2. Embalagens de Papel e Cartão
2.2.1. Sacos de Papel
Desde os primórdios da Humanidade que a necessidade de armazenar e transportar
objetos se verifica e, portanto, constam-nos registos das primeiras embalagens, muito
rudimentares, isto é, os primeiros sacos feitos de couro.
Mais tarde, com a criação da máquina de costura, estes puderam começar a ser feitos
mais rapidamente e com outros materiais, nomeadamente algodão.
No entanto, devido ao seu elevado custo, só em 1803, com a produção de papel em
boninas, é que este passou a ser viabilizado para fins comerciais.
Mas, foi em 1853 que surgiu a primeira patente de uma máquina para produção de
sacos pela mão de Francis Wolle.
Com algumas debilidades e dificuldades em cortar, formar e colar os fundos dos sacos,
Margareth Knigth apresenta, em 1870, uma patente que permitia executar estas funções de
forma automática.
Ainda hoje utilizado principalmente nos pequenos comércios, com a venda de pão, de
produtos a granel, farinhas e açúcar, este formato de sacos assume uma inteligente e cada
vez mais frequente solução para o transporte e acondicionamento dos pequenos alimentos
que são comprados, permitindo a fuga ao "tão poluidor" saco de plástico.
2.2.1.1. Materiais e processos de fabrico
Os sacos de papel utilizados no acondicionamento de alimentos são feitos, de
um tipo de papel obtido a partir de uma mistura de fibras de celulose, denominado
papel kraft (figura 14). Este tipo de papel apresenta boa resistência mecânica
permitindo um bom desempenho para o seu processamento em máquinas.
Fig.14 - Sacos de papel kraft utilizados no transporte de pão.
(http://www.scarcelli.com.br/produtos/sacos-de-papel-kraft-branco-com-visor/)
Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico 20/36
Encontrando-se o papel sob a forma de grandes rolos e bobinas nas fábricas,
este irá passar por uma máquina de corte transversal que lhe proporcionará a
dimensão pretendida para o saco final.
Seguidamente, sempre sobre um tapete rotativo, é colocada cola nas laterais da
folha (figura 15) e realiza-se a dobragem desta (figura 16).
De seguida, a longa folha de papel, já dobrada, será cortada definindo-se os
limites longitudinais do saco (figura 17).
E, por fim, realiza-se a novamente uma colagem desta vez para o fundo do
saco.
Fig. 15 - Colocação de cola nas laterais da folha. Fig. 16 - Processo de dobragem. (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig) (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig)
Fig. 17- Corte longitudinal da folha já dobrada. Fig.18 - Máquina automática para fabricar sacos de papel para alimentos. (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig) (http://packaging-machinery.com.pt/2-food.html)
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2.2.1.2. Vantagens da sua utilização
A utilização de embalagens de papel, nomeadamente de sacos, na
indústria alimentar apresenta várias vantagens:
● Baixo consumo de energias não renováveis associado à sua
produção;
● Baixo risco ambiental associado aos sacos abandonados, com
consequente, redução de resíduos;
● Reduzida emissão de gases com efeito de estufa;
● Podem ser recicladas;
● Permitem um tempo de armazenamento dos produtos relativamente
maior, permitindo evitar o desperdício.
2.2.2. Embalagens Tetra Pak
Na década de 50 do século XX, Dr. Ruben Rausing cria uma embalagem, que ainda
hoje é utilizada, destinada ao armazenamento, conservação e transporte de líquidos e
semilíquidos - a embalagem Tetra Pak.
O facto de apresentar elevados níveis da higiene e ser composta por uma quantidade
mínima de materiais garantem o baixo custo de produção e a grande aceitação das
embalagens por parte do consumidor.
2.2.2.1. Materiais e processos de fabrico
As embalagens Tetra Pak são constituídas por três materiais dispostos por seis
camadas: papel, plástico e alumínio (figura 19).
O papel dá resistência e estabilidade à embalagem, enquanto que, o plástico,
nomeadamente polietileno, impede que micro-organismos contaminem o produto
alimentar. Quanto ao alumínio, este evita a entrada de luz e de oxigénio no interior
da embalagem.
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Fig. 19 - Camadas de uma embalagem Tetra Pak. (http://receitatodahora.com.br/wp-content/uploads/2015/07/embalagem-tp.png?4a4eab)
O processo de produção de uma embalagem Tetra Pak inicia-se com a escolha
da folha de impressão, que é colocada na impressora, e que irá imprimir a respetiva
imagem na folha de papel da futura embalagem (figura 21).
Fig.20 - Preparação da folha de impressão. Fig. 21 - Impressão da folha de papel. (https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U) (https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
De seguida, a folha é colocada na laminadora, onde é aquecida de maneira a aderir à
camada de plástico. Este é borrifado entre a folha de papel e o alumínio (figura 22),
passando depois por um rolo, de modo a compactar estas três camadas.
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Fig. 22 - Aspersão do plástico entre o papel e o alumínio.
(https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
Os três componentes, já compactados, são transportados para a máquina de corte que
os corta em rolos individuais com a dimensão pretendida (figura 23).
Fig. 23 - Corte em rolos individuais
(https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
Transportados para a máquina de enchimento, os rolos são esterilizados e as duas
partes da embalagem são unidas num tubo contínuo (figura 24). A embalagem é cheia com
o respetivo produto e é cortada em recipientes individuais.
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Fig. 24. - União das partes laterais da embalagem.
(https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
Transportados para a fase de dobragem, as embalagens
são dobradas e ficam prontas a serem vendidas (figura 25).
Fig.25 - Embalagens já prontas no final da linha de produção
(https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
2.2.2.2. Vantagens da sua utilização
A utilização das embalagens Tetra Pak apresenta algumas vantagens, nomeadamente:
● São leves e de fácil utilização;
● Possibilitam uma conservação eficaz dos alimentos sem recurso a
conservantes nem aditivos;
● Baixo custo de produção;
● Proporcionam um elevado isolamento do produto garantindo uma eficaz
conservação do mesmo;
● Podem ser recicladas diminuindo o risco ambiental a elas associado.
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2.3 Embalagens de Vidro
Criado pelo menos por volta de 4000 a.C., o vidro é uma das mais surpreendentes
descobertas do Homem, e foi atravessando os séculos até aos dias de hoje, difundindo os
seus atributos e adaptando-se as mais diversas utilidades e necessidades. Este importante
material está cada vez mais presente nas nossas vidas, inclusivé sob forma de embalagens
para os mais diversos produtos.
2.1.1 Vantagens e Desvantagens
A utilização de embalagens de vidro proporciona diversas vantagens, tanto ao
produtor como ao consumidor. No entanto, este material também apresenta algumas
desvantagens.
2.1.1.1 Vantagens
● Reutilizáveis. O consumidor pode reutilizar as embalagens de vidro para os
mais diversos fins, podendo até mesmo voltar a utilizar o recipiente para
guardar alimento, visto que o vidro não deforma nem absorve sabores.
● 100% reciclável, sem perda das características originais
● Impermeável. Por não ser poroso, funciona como uma barreira contra
qualquer agente exterior, mantendo assim os produtos mais frescos e
inalterados durante mais tempo
● Inerte, ou seja, neutro, não reagindo quimicamente, e, por isso, não sofrendo
alteração de odor, sabor, qualidade ou cor
● Prático, podendo ser fechado novamente na eventualidade do consumo
parcial do alimento. Pode também ser diretamente utilizado no microondas
ou consumido sem necessitar de transferência para outros recipientes
● Transparente, o que permite ao consumidor visualizar o que vai adquirir.
Assim, os produtos adquirem uma imagem sofisticada, elegante e confiável.
● Resistente a temperaturas de esterilização até 100 °C
● Versátil. Formas, tamanhos e cores são completamente manipuláveis no
entanto importantes
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2.1.1.2 Desvantagens
● Pesado. O vidro é um material significativamente mais pesado
comparativamente a outras alternativas.
● Dispendioso. O preço deste material é elevado relativamente a outras
opções, o que faz aumentar consideravelmente os custos de produção e,
consecutivamente, de venda ao público.
● Frágil. Pode partir facilmente durante o fabrico, transporte ou
comercialização.
● Condutividade Térmica. O vidro apresenta menor condutividade térmica do
que o metal, o que faz com que garrafas de vidro arrefeçam mais devagar do
que latas de aço quando colocadas num frigorífico, por exemplo.
● Pouco resistente a temperaturas de esterilização maiores que 100 ºC
2.1.2 Garrafas de Vidro
No segmento das bebidas, o vidro é muito utilizado, principalmente devido à sua
propriedade inerte e impermeável, o que permite conservar o sabor, a cor, e até
mesmo o gás, se se tratar de uma bebida gaseificada. Para além disso, como já foi
referido, uma garrafa de vidro concede um aspeto mais elegante ao produto, e é por
isso utilizada nas bebidas mais requintadas.
2.1.2.1 Processos de Fabrico
Para a produção de garrafas de vidro existem dois procedimentos principais.
O processo Soprado-Soprado e o Prensado-Soprado boca estreita. Os dois têm por
base a moldagem de uma gota de vidro inicial, através de processos mecânicos,
assim, ambos os processos começam da mesma forma, começando pelo
aquecimento da matéria-prima nos fornos, até a produção da gota de vidro, que é
inserida num pré-molde, elaborado em aço. É aí que começa a haver diferenças. O
Soprado-Soprado, que é o procedimento mais comum, tem como base apenas o
sopro (injeção de ar comprimido) como nos indica o nome, e segue as seguintes
etapas:
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1. Compressão: o ar comprimido é injetado dentro do pré-molde e, assim, o
gargalo é formado na sua totalidade (ao inserir a gota de vidro no pré-molde
o gargalo já havia sido formado parcialmente) e fica garantido a sua
integridade dimensional.
2. Sopro do Parison: mais uma injeção de ar comprimido, que obriga a massa
de vidro a ocupar o espaço do pré-molde, formando o parison (corpo
preliminar da embalagem).
3. Transferência: o parison é transferido do pré-molde para o molde, preso pelo
gargalo. Ali será feita a conformação final.
4. Sopro Final: uma injeção de ar comprimido no parison, que está no molde,
faz com que ele tome o seu formato final.
5. Extração: concluído o sopro final e a abertura do molde, um delicado sistema
de garras pega no material finalizado pelo gargalo colocando-o numa placa
de ventilação para arrefecimento
Fig 26 – Carregamento. (source: Verallia) Fig 27 - Sopro de Parison. (source: Verallia)
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Fig 28 – Transferência. (source: Verallia)
Fig 29 - Sopro Final. (source: Verallia) Fig 30 - Extração e Arrefecimento. (source: Verallia)
O processo Prensado-Soprado boca estreita apresenta algumas diferenças, tendo
na sua base uma prensagem em primeiro lugar, e só depois a injeção de ar. Este
procedimento é maioritariamente utilizado na produção de garrafas mais leves, visto que
permite uma distribuição deveras mais uniforme da massa de vidro.
1. Carregamento: a gota de vidro chega ao pré-molde e é depositada sobre um
pino de prensagem.
2. Prensagem: a gota de vidro é prensada de baixo para cima e o vidro é
forçado a escoar entre o pino de prensagem e o pré-molde, até que o gargalo
seja completamente formado.
3. Transferência: preso pelo gargalo, o parison é levado até o molde, para que
a conformação final seja realizada.
4. Sopro Final: ar comprimido é injetado no parison, que toma seu formato final
dentro de uma forma.
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5. Extração: depois do sopro final, a forma é aberta e um sensível mecanismo
de garras pega na agora quase concluída garrafa, colocando-a numa placa
de ventilação para arrefecer
Fig 31 - Carregamento (source: Verallia) Fig 32 - Prensagem (source: Verallia)
Fig 33 - Transferência (source: Verallia)
Fig. 34 - Sopro Final (source: Verallia) Fig 35 - Extração e Arrefecimento (source: Verallia)
Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico 30/36
2.4 Embalagens de Metal
2.4.1 A História da Lata de Aço
O primeiro método de conserva alimentar foi desenvolvido com o objetivo de levar a
comida das tropas para a frente de batalha, durante o governo de Napoleão. O método
inicialmente utilizado tinha como base frascos em vidro, mas rapidamente evoluiu para a
utilização de latas de ferro e estanho, devido às vantagens que apresentavam.
Nos primórdios da sua utilização, a lata não foi bem aceite pelos consumidores, devido
à sua envergadura, peso e dificuldade de abertura (o que acabou por ser facilitado em 1815,
com a invenção do abridor de latas). A lata era maioritariamente usada por marinheiros e
soldados.
O avanço da tecnologia permitiu o início do fabrico em série das latas, o que reduziu o
seu custo de produção e venda ao público.
Após o fim da 1ª Grande Guerra, o uso da lata de conservas deixou de ser vista como
algo apenas usado na guerra e a sua popularidade não parou de aumentar até aos dias de
hoje. Nos tempos modernos, este simples objeto é mais seguro e resistente do que nunca,
necessita de menos matérias-primas para ser produzido e é produzido em diversos
tamanhos e formas.
2.4.2 Vantagens da Lata de Aço em relação aos Vasilhames de Vidro
● Mais leve;
● Mais fácil de selar;
● Mais fácil de transportar;
● Mais resistente a danos físicos;
● Mais reciclável e reutilizável.
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Atualmente existem dois métodos para o fabrico de latas de aço, em que o material
fundamental é o aço. Esses métodos passam pelo número de peças que vai constituir uma
lata, se duas ou três.
A lata montada a duas peças constitui o método mais recente, em que o corpo da lata é
moldado de forma a possuir já o fundo, por outro lado, a lata montada a três peças constitui
o método mais antigo e é uma montagem em que corpo, topo e fundo são peças individuais,
posteriormente montadas.
Antes de se dar o fabrico das latas em si, é necessário produzir o aço.
2.4.3 Produção do Aço
A produção de aço passa, primeiramente, pela obtenção de ferro fundido, que por sua
vez vai ser obtido através do aquecimento a altas temperaturas de uma mistura de ferro e
calcário.
Coloca-se o ferro fundido num recipiente, onde vão ser adicionados diversos químicos e
uma quantidade de aço reciclado. A esta mistura injeta-se oxigénio e o resultado final vai,
novamente, ser submetido a altas temperaturas para então produzir o aço necessário ao
fabrico das latas.
Já produzido mas ainda no estado líquido, o aço é derramado em moldes e arrefecido
com o objetivo de formar bobinas de aço. Estas, para serem protegidas da oxidação, são
revestidas com uma camada de estanho ou cromo.
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Fig 36 - Ciclo da Lata.
(http://www.lataco.com.br/saladeaula/downloads/berconaoalimentos.pdf)
A imagem apresentada (figura 36) tem o intuito de mostrar o destino de grande parte do
aço proveniente de latas já usadas pelos consumidores, destino esse que passa pela
reciclagem. O aço antigo chega ao fim do ciclo como sucata e retoma-o como parte
integrante de latas acabadas de fabricar.
10 - Latas prensadas e agrupadas em fardos;
13 - Latas introduzidas em fornos elétricos ou a oxigénio a 1550ºC.
14 - O aço no estado líquido é moldado de forma a produzir as bobinas.
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2.4.4 Processos de Fabrico
2.4.4.1 Lata montada a 3 peças
● Desenrolamento e corte da bobina de aço em chapas, numa guilhotina;
● Rotulagem/Impressão nas chapas (litografia);
● Corte das chapas em retângulos menores (designados blanks);
● Formação dos corpos das latas por conformação plástica dos blanks e
soldagem;
Entretanto, fundos e tampas são produzidos em paralelo e, nesta fase do fabrico, são
afixados no corpo, formando assim a lata montada a 3 peças (figura 37).
Fig 37 - Fabrico da Lata montada a 3 peças
(http://www.lataco.com.br/saladeaula/downloads/latas3pecas.pdf)
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2.4.4.2 Lata montada a 2 peças
● Introdução das bobinas de aço diretamente na máquina de conformação plástica;
● Esta vai conformando o aço de modo a formar pequenos copos (corpo mais fundo);
● Corte dos topos das latas de modo a nivelar o material;
Neste processo apenas as tampas são produzidas em paralelo, para serem afixadas
nos corpos das latas.
Nota:
Em ambos os métodos de fabrico, formam-se flanges nas extremidades dos corpos das
latas para facilitar a montagem das tampas e/ou fundos.
2.4.5 Fim do Processo
No fim de serem totalmente fabricadas, as latas são agrupadas em paletes e
distribuídas por diversas empresas de conservas, as quais se encarregarão de as
preencher.
A empresa onde se fabricam as latas podem também ser a mesma que as vai
preencher, se as produzir para uso próprio e não para venda.
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3. Conclusão
Este trabalho permitiu concluir que a produção dos mais variados tipos de embalagens envolve um grande e complexo número de processos mecânicos.
A diversidade de processos mecânicos existentes deve-se, essencialmente, à variedade de embalagens, aos infindáveis materiais usados na sua conceção e ao tipo de alimento a que se adequam.
Habitualmente, as linhas de produção mais complexas estão associadas aos alimentos que exigem maior grau de conservação, um elevado nível de armazenamento, bem como, um transporte mais prolongado e eficaz conferindo-lhes maior resistência.
Assim, o trabalho de um engenheiro mecânico torna-se fundamental no fabrico de embalagens alimentares, na medida em que, é essencial garantir o máximo controlo e eficácia dos processos mecânicos associados para que a qualidade do produto final esteja assegurada.
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http://ecobiobey.blogspot.pt/2011/06/origem-das-garrafas-de-vidro.html ● "Como se fazem recipientes para refrigerantes?" -
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● História da Lata - http://www.lataco.com.br/historiadacomidaemlata.html
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