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CORROSIÓN EXTERNA DE LOS ENVASES DE HOJALATA


 

 

La corrosión interna en envases de hojalata durante el almacenamiento, tiene su origen en la interacción entre el contenedor (bote) y el contenido. Esto puede dar lugar a dos fenómenos: la disolución o la migración del estaño en el producto o el mismo efecto con hierro. Aunque que en ciertos casos, ambos se producen simultáneamente. Las causas y los medios para prevenir la corrosión son a menudo complejos y pueden desconcertar hasta a los más expertos.

Por el contrario, la corrosión externa resulta de la interacción entre el envase y el ambiente. El medio ambiente está conformado por la atmósfera con sus componentes naturales (oxígeno, humedad) y no naturales (residuos gaseosos, polvo, rocío salino del mar, etc.). El resultado de esta interacción, puede aparecer rápidamente, en un par de días e incluso en unas cuantas horas y se manifiesta en forma de manchas de óxido.

Aunque el contenido del envase no está en peligro por este tipo de corrosión, se debe admitir que la venta del mismo al por menor y al por mayor puede esta seriamente comprometidas. De la misma manera que se juzga a las personas por su aspecto, a veces injustamente, un envase oxidado no inspirará confianza y se asocia a la idea de que ha sobrepasado su tiempo de vida en los estantes. El contraste con envases contiguos “sanos”, aumentará esta mala impresión.

El propósito de este artículo es mostrar que la resistencia a la corrosión de la hojalata o del TFS, no es un fenómeno absoluto y está fuertemente relacionada con las condiciones de uso del material. Nos centraremos particularmente en esto último. Pensamos que algunas precauciones sencillas son suficientes para evitar la oxidación (picadura o mancha) de todos estos materiales.

Comenzamos diciendo que es la porosidad del revestimiento de estaño (o cromo), la que incide sobre las condiciones necesarias para la formación final del óxido. Un revestimiento de estaño lo suficientemente “grueso” - preservando a los envases de arañazos y abrasiones durante el proceso de producción, su enlatado y recorrido a lo largo del circuito comercial - sin duda constituiría la mejor barrera contra la formación de óxido. Sin embargo, la hojalata de bajo recubrimiento (por ejemplo menos de 2.8 gr/m2) es técnica y económicamente justificable.

Es bien conocido que la hojalata está compuesta de una serie de capas de espesores muy diferentes, que básicamente son:

a.- Un núcleo de acero, que constituye la base de la misma, proporcionándole sus propiedades mecánicas.

b.- Envolviendo al mismo – y para su protección - se utiliza estaño, que se emplea por su inercia química en relación con la resistencia a la corrosión interna y externa.

c.- Una capa de estaño/aleación de hierro se sitúa en el “interface” de las dos capas anteriormente mencionadas, que se origina durante el tratamiento superficial del estaño depositado. Esta capa también tiene un papel relevante en la resistencia a la corrosión.

d.- La pasivación, capa muy fina aplicada en la parte exterior de la superficie de la hojalata, proporciona al material, según su tipo, propiedades superficiales específicas que inciden sobre la sulfuración, adhesión a los barnices, etc.

e.- La capa de aceite, normalmente de un espesor nanomolecular, debe reducir el daño causado por abrasión durante cualquier manipulación de la hojalata.

Al estudiar la resistencia a la corrosión, consideraremos solo los componentes a y b, el hierro y el estaño:

- el acero, porque genera óxido (oxido de hierro)

- el estaño, porque el grado de protección del acero está relacionado con el espesor del revestimiento de estaño.

Los otros componentes de hojalata en este aspecto, inciden muy poco o nada.

Ante el estudio de la corrosión en los envases de hojalata, se plantean tres preguntas esenciales:

-¿Cuales son los factores inherentes de corrosión?

-¿Cuales son los factores de corrosión externos al material y al envase?

-¿Existen medidas preventivas para la corrosión?

 

¿Porque se puede oxidar la hojalata?

Considerando la primera pregunta, consideremos el material entregado por el tren de estañado.

En todos los revestimientos de bajo espesor, la cubrición de estaño no es continua, hay siempre un cierto grado de porosidad. En el tren de estañado, la porosidad disminuye (de manera exponencial) cuando la masa de revestimiento de estaño aumenta y se convierte en inexistente solo cuando el revestimiento excede 50 g/m2. Este valor es bastante más elevado que las masas de revestimientos más altas jamás aplicadas en el pasado sobre hojalata estañada en caliente (hojalata “coke”).

Es fácil mostrar la correlación existente entre el índice de formación de óxido y el espesor de revestimiento de hojalata o cromo (en el caso de TFS).

Las pruebas de oxidación acelerada son realizadas sobre muestras tomadas del tren de estañado. Por ejemplo, se someten alternativamente a ciclos de condensación y secado en una atmósfera salina, caliente y húmeda.

A nivel de laboratorio, donde las condiciones de las pruebas están perfectamente controladas y son comparables, cuando se sacan promedios después de un cierto número de pruebas, las estadísticas demuestran  que la hojalata de recubrimiento E 5.6 g/m2 presenta una mejor resistencia que la E 2.8. Sin embargo, puede ocurrir que muestras individuales de hojalata de revestimiento de 2.8 muestren una mayor resistencia a la corrosión que algunas de 5.6

Respecto a los acabados superficiales del metal (brillante, mate o piedra) no se puede decir que se obtengan valores distintos de resistencia en función de los mismos.

Las tensiones mecánicas, arañazos y abrasiones de todo tipo soportados por el material durante la fabricación del envase y su llenado y procesado en la fábrica de conservas, aumentarán considerablemente la cantidad de la superficie expuesta del acero, particularmente en las zonas de los cierres, costura lateral, áreas acordonadas, etc. La porosidad original que existe en la hojalata es bastante insignificante cuando se la compara con la porosidad resultante de algunas zonas del envase terminado y lleno.

Siendo la hojalata un material propenso a oxidarse en las zonas donde el recubrimiento de estaño ha sido dañado, es evidente que tiene una influencia decisiva el tratamiento que el envase reciba a lo largo de su vida útil: llenado, almacenamiento, transporte…. Las condiciones en que se realicen estas operaciones pueden marcar la diferencia.

- Sí se almacena en buenas condiciones, cualquier envase de hojalata, lleno o vacío, incluso con un bajo revestimiento de estaño, puede estar a salvo de la oxidación.

- Si se almacena en malas condiciones, cualquier envase de hojalata, lleno o vacío, incluso con un elevado recubrimiento, puede oxidarse rápidamente.

     Existen "malas condiciones" cada vez que la base de acero de la hojalata, entra en contacto con un medio electrolítico propenso a transformarse en una célula de corrosión. La agresión del medio varía oon la naturaleza de las sales disueltas y se aumenta considerablemente con la temperatura.

 

¿Cuales son los factores de oxido, externos al material y al envase?

La presencia de un cierto número de condiciones peligrosas favorece la aparición de manchas de óxido. Principalmente durante:

A-El proceso en la fábrica de conservas

B-El almacenamiento, envío y venta de los envases tanto llenos como vacíos.

 

A.- Las condiciones del proceso en la fábrica de conservas

1.- Envases manchados durante la operación de llenado, por diferentes causas como: llenar demasiado, derrame de líquidos (almíbares, salmueras), etc.

Cuando la parte exterior del envase está expuesta al contacto de ácidos (frutas) o sustancias salinas (salmueras), éstos actuarán como electrolito de células de corrosión. Estas sustancias también pueden contaminar el agua del proceso, que al evaporarse sobre los envases, deja una película de productos higroscópicos y corrosivos. De la misma manera, durante la fase de vaporización, si la temperatura es suficientemente alta para ocasionar que sustancias extrañas se sequen y que se adhieran fuertemente a la hojalata, pueden resultar zonas higroscópicas con una propensión fuerte a corroer el metal. Principalmente se verán afectadas las áreas donde la hojalata ha sufrido un mayor esfuerzo, por ejemplo en la costura lateral, cierres, cordones y paneles de expansión.

En autoclaves de vapor, si el proceso tarda demasiado tiempo en alcanzar la temperatura adecuada, si existe previamente algún punto de oxidación y si el vapor contiene un porcentaje de aire demasiado elevado, se pueden formar manchas de oxidación como consecuencia de todo ello.

Una caldera, cuando funciona por encima de su capacidad normal, puede suministrar vapor que está cargado con sustancias alcalinas, que atacará al revestimiento de estaño del envase en las zonas más expuestas, incluso debajo de un revestimiento protector de barniz. Este desestañado resultante de la hojalata, genera además un aumento de sensibilidad a la corrosión del metal en el momento del enfriamiento y almacenamiento de los envases.

A lo largo del proceso de esterilización, los envases pueden llegar a estar recubiertos por depósitos blanquecinos, (carbonatos, sulfatos, cloruros…) transportados por el vapor y son difíciles de eliminar durante el enfriamiento. Dichas sales son higroscópicas y por lo tanto causan una corrosión posterior y oxidación durante el almacenamiento de los envases.

El vapor cargado con las sustancias alcalinas condensadas, acumuladas en el autoclave durante el proceso, puede atacar a los envases localizados en la parte inferior de las jaulas o contenedores.

El estado interno de las jaulas de los autoclaves (oxidadas, recién galvanizadas y/o con separadores en mal estado), pueden ser también el origen de corrosiones  (a veces ocasionadas por corrientes parásitas y cualquier problema de "bimetalismo" en el autoclave).

En el caso de un proceso por “baño maría”, o en un autoclave estático, la corrosión de la hojalata, con la formación consiguiente de manchas de oxidación, pueden ser causadas por oxígeno disuelto en el agua por debajo del punto de ebullición o por sustancias alcalinas transportadas por el arrastre del vapor de agua.

En algunos autoclaves continuos, los envases están sujetos a una rotación, la cual si mejora notablemente la penetración del calor, puede también aumentar el grado de abrasión debido a la fricción.

 

2.  Enfriamiento y secado de los envases de manera inadecuada

La corrosión puede aparecer cuando el enfriamiento es excesivo. En este caso, el envase está demasiado frío para secarse de manera espontánea y es retenida una cantidad excesiva de agua, particularmente en las  zonas de los cierres y costura lateral. Respecto a esto, es preferible lavar un envase caliente con agua caliente en lugar de lavar o limpiar los envases fríos con agua caliente. La forma ideal, para asegurar la limpieza y secado más eficaces, es que los envases todavía calientes (aproximadamente 40 grados centígrados) deben ser lavados y aclarados con agua caliente. EN NINGUN CASO deberá el conservero proceder a embalar los envases en cajas de cartón antes de estar completamente secos, especialmente sí los cartones estorban la rápida evaporación de la humedad. La envoltura de plástico de los envases dispuestos en bandejas es a menudo la causa de manchas de óxido debido a la difícil evaporación de gotitas de agua o de humedad residual.

 

B.- Condiciones de almacenamiento, envío y venta de los envases llenos o vacíos

Los factores a considerar son:

-       Atmósferas calientes y húmedas, llenas de polvo, rocío salino del mar o residuos gaseosos.

-       La “sudoración” de envases o la condensación.

-       El embalaje secundario como por ejemplo cartones o cajas (incluyendo adhesivos y etiquetas).

1.-Atmósfera

Un grado excesivo de humedad, junto con una alta temperatura atmosférica durante el almacenamiento, son quizás las causas más importantes de corrosión externa del envase. Por debajo de un 60% de humedad relativa, se puede considerar la corrosión como inexistente, mientras que por encima del 80% se convierte en importante.

Es necesario recalcar que los suelos, las paredes y los cartones pueden absorber suficiente humedad atmosférica como para acelerar la corrosión de los envases. El mojado accidental de las cajas de  cartón  en una fábrica de conservas por ejemplo, puede ser causa de corrosión. El mismo fenómeno ocurre con los rollos de fondos envueltos en papel.

La agresión de la atmósfera húmeda en contacto oon los envases puede ser aumentada por la presencia de polvos y sales, así como de residuos gaseosos (anhídrido sulfuroso, cloro…)

 

2.- Condensación o "sudoración"

La condensación de la humedad atmosférica sobre los envases es también una causa muy importante de la corrosión externa de los mismos. La condensación o "sudoración" tienen lugar cuando los envases fríos están expuestos de repente a aire que se encuentra a una temperatura y humedad más altas. La primavera es el período más propicio para la condensación en el almacén. Así, cuando los almacenes fríos están abiertos en un día caluroso y húmedo existe un  riesgo mayor de condensación de la humedad sobre los envases.

La velocidad de condensación depende de:

- La temperatura de los envases.

- La temperatura del aire del ambiente.

- La humedad relativa del aire

     Bajo condiciones idénticas, los envases vacíos son menos propensos a la condensación que los que están llenos, indudablemente debido a un equilibrio más rápido de las temperaturas

 

3.-Embalaje secundario, cartones, adhesivos, etiquetas

Las cajas y/o los cartones pueden ser el origen de la corrosión externa del envase. Ciertas calidades de cartón absorben más humedad que otros. La naturaleza y cantidades de sales residuales en los cartones (sulfatos, cloruros…) afectan a la agresividad de los cartones en relación con los envases. Son los cierres los que sufren principalmente la corrosión, debido a que el peso de los envases hace que lleguen a estar “clavados” en el cartón húmedo. El material utilizado para construir las cajas o pallets de madera, pueden ocasionar la corrosión por contacto, cuando el grado de humedad está por encima del 15% (madera recién cortada por ejemplo)

Ciertos  adhesivos y pegamentos utilizados para pegar las etiquetas son higroscópicos y por lo tanto, propensos a causar manchas de oxidación sobre los envases. Los etiquetados con papel están expuestos a la corrosión, especialmente en el caso de etiquetas impermeables (satinadas o plastificadas).

Resumiendo, podemos decir que, bajo todas estas condiciones, nos encontramos con tres factores básicos: humedad, oxígeno y sustancias ácidas o alcalinas, que actúan conjuntamente con la temperatura para jugar un papel agravante con relación a la aparición de óxido.

 

C.-Como se pueden prevenir las picaduras y las manchas de corrosión en los envases

Partiendo de la información ya indicadas, podemos dar algunos consejos prácticos:

Pensamos que no es la mejor solución un aumento importante de la masa de revestimiento del estaño, tanto desde el punto de vista económico como técnico, si los riesgos de la corrosión externa del envase debidos a condiciones adversas se pueden controlar y reducir. Sin embargo, el recurso del barnizado e impresión con tintas, constituye una solución muy buena. En términos generales merece la pena recalcar los siguientes puntos:

-       El almacenamiento de los envases vacíos y llenos debe tener lugar en almacenes que estén completamente separados de las instalaciones de la fábrica de conservas. En la fábrica de conservas, la humedad excesiva prevalece constantemente debido a la limpieza de los suelos, del vapor de las ollas y autoclaves, mientras que la humedad ácida está presente en el aire proveniente de la salmuera.

-       Las cajas de cartón, cuando están dañadas no puede esperarse que protejan los envases de las salpicaduras de agua y de derrames. Lo mismo sirve para los rollos de fondos envueltos en papel.

-       Los envases deberán ser lavados y aclarados con agua caliente antes de colocarlos en los autoclaves. Los detergentes utilizados para este tipo de limpieza deben ser neutros en relación con los contenedores.

-       En el caso de que los envases sean esterilizados en agua, si  esta agua -tratada su dureza - es reciclada, es importante hacer una comprobación a intervalos regulares de ciertas características físicas y químicas, para poder controlar las variaciones que conciernen a la dureza del agua, su pH, el contenido de cloruros, los nitratos, etc.

-       El enfriamiento de los envases después de su proceso de  esterilización no debe ser excesivo. A 40 grados centígrados, los envases todavía retienen suficiente calor latente para el secado espontáneo.

-       La cloración del agua de enfriamiento para evitar la recontaminación de los envases después de procesados, no deberá ser un factor que favorezca a la corrosión mientras el cloro activo libre no exceda entre 2 a 3 mg/litro en el momento de su utilización, es decir en el momento de contacto con los envases que se están enfriando. Dicho contenido debe estar mantenido bajo control y comprobado a intervalos regulares.

-        Al paletizar o al embalar los envases en cajas de cartón, los envases deben estar completamente secos y libres de depósitos de color blanco que se han originado de lavadas anteriores. Un envase mojado o insuficientemente seco, es altamente propenso a la corrosión, especialmente si el material de la caja no es a prueba de humedad. Es una práctica habitual que las cajas no deben estar húmedas y que el material higroscópico para las cajas deberá ser rechazado.

-       Se recomienda que se preste una atención especial al retractilado de envoltorios flexibles o de plástico, que pueden ser el origen de manchas locales de óxido debido a la generación de numerosos “microclimas” internos.

-       Existen inhibidores de corrosión que pueden ser añadidos al agua de esterilización o al agua en el equipo de enfriamiento de los envases. Estos agentes activos se incluyen en las formulaciones comerciales y de esta manera sus composiciones no son siempre bien conocidas. No es nuestra intención criticar la utilización de estos productos. Por el contrario, opinamos que en algunas condiciones especiales, son útiles. Deberíamos señalar sin embargo que:

              - No debiera ser utilizado cualquier producto (tienen que estar autorizado ya que están implicados recipientes para contener comestibles).

              - Su utilización crea complicaciones en la tarea de supervisión en las fábricas de conserva y es necesaria su comprobación. Estos productos generalmente actúan en pequeñas cantidades y existe una concentración óptima por encima de la cual toda acción eficaz es arriesgada o paradójicamente, existe un incremento de corrosión.

              - La eficacia de estos productos no es eterna. Con frecuencia está limitada al medio en el que actúan. De esta manera por ejemplo, pueden impedir que el agua sea agresiva cuando está en contacto con los envases, pero cuando éstos dejan o abandonan este medio, estarán de nuevo expuestos a nuevas influencias si existen malas condiciones de secado y de tratamiento. Una cosa es hacer menos agresiva al agua del autoclave o de enfriamiento, y otra es depositar una capa protectora, por medio de este agua en la superficie exterior de los envases, capaz de retardar considerablemente los riesgos de corrosión bajo condiciones adversas de exposición.

              - Es posible también someter los envases llenos y secos a un vapor de una sustancia hidrófoba (el aceite, parafina, etc.). Pero ¿que ocurrirá sin embargo en el proceso de etiquetado? Puede que surjan problemas con los adhesivos.

Los comentarios anteriores demuestran que el uso de inhibidores de corrosión no es siempre claro y por esta razón deberán ser utilizados solo como un último recurso, después de que todas las demás precauciones establecidas hayan sido satisfechas totalmente.

Un envase seco, enfriado, almacenado en un almacén con aire acondicionado, protegido del polvo y especialmente de la condensación, puede por sí mismo resistir la corrosión atmosférica durante un largo tiempo. La condensación de humedad en los envases llenos puede tener lugar con diferencias de temperaturas reducidas entre el aire del ambiente y los envases:

- 3 grados centígrados aproximadamente, cuando la temperatura de los envases esta por debajo o igual a 10 ºC.

- 5 grados aproximadamente, cuando su temperatura esta por encima de 10 ºC.

Para evitar los riesgos de condensación, es siempre importante utilizar almacenes en los que las variaciones de humedad y temperatura pueden ser mantenidas bajo control en los diferentes puntos del almacén (utilizando aire acondicionado , aislamiento, sistemas de calentamiento que suministran calor y aire libre de humedad).

Cuando se detectan incidentes de corrosión de los envases, es esencial investigar minuciosamente todos los factores posibles “a pie de fábrica” de conservas. Es igualmente importante comprobar si ha habido un fallo en las precauciones en un momento específico.

En nuestra opinión, la puesta en práctica de un test de recepción, para determinar la resistencia a la oxidación de la hojalata, en el momento de la entrega por el fabricante del material, es utópica, precisamente debido a la diversidad de las situaciones. Al final todo esto depende de las condiciones de utilización de los envases.

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