I contenitori destinati a contenere gli alimenti devono avere una forza e una robustezza adeguate per permettere la manipolazione, il riempimento e la lavorazione, la conservazione e la distribuzione senza danni. Il momento più delicato per un contenitore è durante il processo di sterilizzazione a cui è sottoposto una volta riempito e chiuso. È durante questo periodo che la lattina deve presentare le condizioni meccaniche necessarie per passare con successo questo trattamento.

Queste proprietà meccaniche possono essere definite in tre concetti:

Resistenza assiale: resistenza alla deformazione quando è sottoposto a un carico maggiore.

Resistenza radiale: Resistenza alla deformazione dovuta all’azione di un vuoto interno o di una pressione esterna.

Resistenza alla deformazione: Resistenza alla pressione interna.

Le tre cose sono davvero interconnesse. Il 1° e il 2° in direzione opposta, cioè un aumento della resistenza assiale porta di solito a una diminuzione della resistenza radiale. Per lo stesso spessore di metallo in un corpo di contenitore, ha una maggiore resistenza assiale se la sua configurazione è diritta. D’altra parte, presenta una maggiore resistenza radiale se è cordonata. È necessario trovare un equilibrio tra i due. Per i contenitori più alti del loro diametro, è normale utilizzare un corpo cordato, poiché si possono ottenere sufficienti valori di resistenza assiale e radiale con meno spessore di metallo che se fossero diritti. I contenitori di altezza ridotta hanno un’alta resistenza radiale senza bisogno di cordonatura.

RESISTENZA ASSIALE

La capacità di resistere a una forza applicata assialmente a un contenitore è fornita dalle sue pareti laterali, cioè dal suo corpo -cilindro o qualsiasi altra forma-, il coperchio e il fondo non assorbono nessuna di queste forze. Questo è ovvio, poiché nella sua posizione normale il contenitore riceve il carico assiale parallelamente alle sue pareti.

Nel caso di un contenitore cilindrico a tre pezzi, anche se in teoria la sua resistenza assiale è uniforme, in pratica non è così. Nella zona della cucitura laterale, la resistenza è di solito maggiore a causa del rinforzo che fornisce. Anche leggere differenze di parallelismo tra la chiusura del fondo e il coperchio, fanno sì che un certo punto della parte superiore possa subire più carico, generando prima una deformazione nella sua verticale. Come abbiamo già detto, i contenitori a corpo dritto sopportano maggiori sollecitazioni assiali di quelli a corpo cordonato. Inoltre, più spesso è il materiale del corpo, maggiore è la sua resistenza. È anche una funzione del diametro del contenitore, più grande è il diametro, maggiore è la resistenza assiale.

Sono disponibili attrezzature commerciali per misurare la resistenza assiale. Tutti si basano sul principio di sottoporre il contenitore a un carico più elevato, che aumenta progressivamente fino a quando viene rilevata una deformazione permanente – una riduzione della sua altezza. Il suo valore è misurato in kg. Pertanto, la resistenza assiale di un contenitore può essere definita come il numero minimo di chilogrammi che può sostenere verticalmente senza affondare.

Come linea guida i vostri valori possono essere:

Per i contenitori con un diametro di 73 mm o meno: 250 kg.

Per contenitori con un diametro di 99 mm: 450 “.

Per contenitori con un diametro di 153 mm: 650 “.

RESISTENZA RADIALE

Quando i barattoli sono sottoposti al processo di sterilizzazione, la pressione generata all’interno dell’autoclave è compensata dalla pressione interna originata all’interno del contenitore, poiché il prodotto che contiene si espande per l’azione del calore. La differenza tra le due pressioni è bilanciata dalla resistenza radiale della lattina. In casi estremi, la pressione esterna farà sì che il contenitore risucchi – collassi. Il raffreddamento dopo il trattamento termico provoca una riduzione di volume del prodotto contenuto, che può causare un vuoto interno che accentuerà il risucchio.

La resistenza al risucchio o al collasso di un contenitore è data in ugual misura dalle pareti – il corpo – e dalle estremità – coperchio e fondo – anche se è il corpo a subirne per primo gli effetti. Quindi, è il corpo che evidenzia la mancanza di resistenza radiale di un contenitore.

La resistenza delle pareti del contenitore al risucchio è una funzione dello spessore del metallo utilizzato e della forma o profilo del coperchio – fondo e corpo (profilo delle perle). È anche legato al diametro e alla sua altezza.

Nella seconda metà del ventesimo secolo, è stata introdotta la tecnica di cordonatura dei contenitori, che ha portato a una riduzione dello spessore dei corpi dei contenitori, mantenendo o addirittura aumentando la loro resistenza radiale. Sono stati condotti studi multipli per determinare per ogni formato di lattina il numero ideale di perline, il loro posizionamento e il loro profilo. È stato dimostrato che il fattore più influente è il profilo. Le sagome che aumentano di più la resistenza radiale sono quelle di configurazione angolare e meno quelle molto arrotondate. Ma influenzano la resistenza assiale esattamente nella direzione opposta. Quindi di solito si va verso un profilo di corda, formato da due lati dritti uniti da una curva liscia.

Il mercato offre attrezzature adeguate per controllare la resistenza radiale. Spesso è possibile acquistare un dispositivo con due stazioni diverse per misurare entrambe le resistenze (assiale e radiale). Il principio di funzionamento per la misurazione della resistenza radiale consiste nel mettere il contenitore, chiuso alle due estremità, in una camera stagna e sottoporlo gradualmente a una pressione esterna fino a quando non si verifica una deformazione permanente – il risucchio. È facilmente rilevabile perché la pressione esterna in quel momento subisce una leggera diminuzione all’aumentare dello spazio esterno, che è accompagnata da un forte “crack” causato dal crollo delle pareti del contenitore.

Apparecchiatura di misurazione della resistenza radiale

La resistenza radiale si misura in Kgrs/cm2. Un valore accettato come buono è almeno 1,7 Kgrs/cm2 per contenitori con un diametro di 99 mm. o inferiore. Questo valore diminuisce per le lattine di diametro maggiore, riducendosi a meno di 1 Kgrs/cm2 per le lattine da 5 Kg. (diametro 153)

RESISTENZA ALLA DEFORMAZIONE

Lo spazio di testa che contiene tracce di vapore acqueo, aria o gas, insieme al prodotto contenuto nel contenitore, quando è sottoposto a riscaldamento nel processo di sterilizzazione, aumenta di volume producendo una sovrapressione interna. Si è già detto che una parte di essa è compensata dalla pressione dell’autoclave se è di tipo chiuso, ma sono soprattutto le estremità del contenitore – coperchio e fondo – che sono responsabili di mitigare questo aumento di pressione, deformandosi verso l’esterno durante il processo.

Per adempiere a questo compito, le coperture e i fondi sono progettati incorporando nel suo pannello centrale una serie di anelli e livelli di espansione che gli conferiscono una certa elasticità, in modo tale da permettergli di curvare verso l’esterno e tornare alla loro forma originale quando cessa la sovrapressione. Questa soluzione permette di ridurre notevolmente lo spessore del metallo per ottenere una resistenza equivalente a quella di una copertura piatta. Bisogna anche tener conto del fatto che nei tappi non è possibile utilizzare durezze metalliche molto elevate perché renderebbero difficile ottenere una buona tenuta, quindi non è ideale aumentare la durezza per aumentare la resistenza alla deformazione.

È importante insistere sul fatto che il coperchio ritorni alla sua posizione iniziale quando la pressione interna scompare, poiché la presenza di coperchi permanentemente rigonfi è associata ad alterazioni della lattina, sia di origine microbiologica sia per la produzione di gas dovuta all’attacco della lattina da parte del suo contenuto.

La determinazione della resistenza alla deformazione deve essere fatta su un contenitore con il coperchio e il fondo in posizione. Non è rappresentativo farlo su coperture o fondi sciolti – senza chiusura – poiché la realizzazione della chiusura influenza i valori della stessa. Pertanto, per valutarlo, si devono prendere dei contenitori chiusi alle due estremità e applicare una pressione d’aria attraverso un foro fatto verso il centro della sua altezza fino a quando non si verifica una deformazione permanente. Questo viene rilevato dalla comparsa di “picchi” sul pannello.

Uno strumento per questa prova può essere preparato a partire da una pompa per pneumatici di bicicletta, dotata di un tubo flessibile con un manometro collegato ad esso attraverso un raccordo a T, il tubo è terminato con un ugello sottile e appuntito che permette di forare il corpo del contenitore. Per ottenere la tenuta, questo ugello deve essere dotato di una gomma esterna che preme sulla parete esterna del contenitore.

È difficile dare valori per questa resistenza, dipendendo molto dal diametro della copertura, dal profilo del pannello, dallo spessore, dall’indurimento, ecc. In ogni caso, i fondi devono resistere alle condizioni normali del processo utilizzato per il prodotto da contenere.

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