Os recipientes destinados a conter alimentos devem ter a resistência e robustez adequadas para permitir o manuseamento, enchimento e processamento, armazenamento e distribuição sem danos. O momento mais delicado para um recipiente é durante o processo de esterilização ao qual é submetido, uma vez cheio e fechado. É neste período que a lata tem que apresentar as condições mecânicas necessárias para passar com sucesso por este tratamento.

Estas propriedades mecânicas podem ser definidas em três conceitos:

Resistência axial: Resistência à deformação quando sujeita a uma carga mais elevada.

Resistência radial: Resistência à deformação devido à ação de um vácuo interno ou pressão externa.

Resistência à deformação: Resistência à pressão interna.

Os três estão realmente inter-relacionados. O 1º e 2º na direção oposta, ou seja, um aumento na resistência axial geralmente leva a uma diminuição na resistência radial. Para a mesma espessura de metal no corpo de um recipiente, tem maior resistência axial se a sua configuração for reta. Por outro lado, apresenta uma maior resistência radial se for amarrada. É necessário encontrar um equilíbrio entre os dois. Para recipientes mais altos que o seu diâmetro, é normal utilizar um corpo acordeado, uma vez que é possível obter valores de resistência axial e radial suficientes com menos espessura de metal do que se fossem rectos. Recipientes de baixa altura têm alta resistência radial sem a necessidade de cordonagem.

RESISTÊNCIA AXIAL

A capacidade de resistir a uma força aplicada axialmente a um recipiente é proporcionada pelas suas paredes laterais, ou seja, o seu corpo – cilindro ou qualquer outra forma -, a tampa e o fundo não absorvem nenhuma dessa força. Isto é óbvio, pois na sua posição normal o contentor recebe a carga axial paralela às suas paredes.

No caso de um recipiente cilíndrico de três peças, embora em teoria a sua resistência axial seja uniforme, na prática não é esse o caso. Na área da costura lateral, a resistência é normalmente maior devido ao reforço que proporciona. Também pequenas diferenças de paralelismo entre o fechamento do fundo e a tampa, fazem com que um certo ponto da parte superior possa sofrer mais carga, gerando antes uma deformação em sua vertical. Como já mencionamos, os recipientes de corpo reto suportam uma tensão axial maior do que aqueles com um corpo com cordão. Também, quanto mais espesso for o material do corpo, maior será a sua resistência. É também uma função do diâmetro do recipiente, quanto maior for o diâmetro, maior será a resistência axial.

Equipamento comercial está disponível para medir a resistência axial. Todos eles se baseiam no princípio de submeter o contentor a uma carga mais elevada, que aumenta progressivamente até se detectar uma deformação permanente – uma redução da sua altura. O seu valor é medido em Kgrs. Portanto, a resistência axial de um recipiente pode ser definida como o número mínimo de quilos que ele pode suportar verticalmente sem afundar.

Como diretriz, seus valores podem ser:

Para recipientes com um diâmetro de 73 mm ou menos: 250 Kgrs.

Para recipientes com um diâmetro de 99 mm: 450 “.

Para contentores com um diâmetro de 153 mm: 650 “.

RESISTÊNCIA RADIAL

Quando as latas são submetidas ao processo de esterilização, a pressão gerada dentro da autoclave é compensada pela pressão interna originada dentro da embalagem, já que o produto que contém se expande devido à ação do calor. A diferença entre as duas pressões é equilibrada pela resistência radial da lata. Em casos extremos, a pressão externa provocará a sucção – colapso do recipiente. O arrefecimento após tratamento térmico provoca uma redução no volume do produto contido, o que pode causar um vácuo interno que acentuará a sucção.

A resistência à sucção ou ao colapso de um recipiente é dada igualmente pelas paredes – o corpo – e as extremidades – tampa e fundo – embora seja o corpo que sofre os efeitos primeiro. Portanto, é o corpo que evidencia a falta de resistência radial de um recipiente.

A resistência das paredes do recipiente à sucção é função da espessura do metal utilizado e da forma ou perfil da tampa – fundo e corpo (perfil dos grânulos). Também está ligado ao diâmetro e à altura.

Na segunda metade do século XX, foi introduzida a técnica de amarração de recipientes, que resultou numa redução da espessura dos corpos dos recipientes, mantendo ou mesmo aumentando a sua resistência radial. Foram realizados vários estudos para determinar para cada um deles o número ideal de contas, o seu posicionamento e o seu perfil. Está provado que o factor mais influente é o perfil. As silhuetas que aumentam mais a resistência radial são as de configuração angular e as menos arredondadas. Mas eles afectam a resistência axial exactamente na direcção oposta. Portanto, geralmente vai para um perfil de corda, formado por dois lados retos unidos por uma curva suave.

O mercado oferece equipamento adequado para controlar a resistência radial. Muitas vezes é possível adquirir um dispositivo com duas estações diferentes para medir ambas as resistências (axial e radial). O princípio de funcionamento para a medição da resistência radial consiste em colocar o recipiente, fechado em ambas as extremidades, numa câmara hermética e submetê-lo gradualmente a pressão externa até que ocorra uma deformação permanente – a sucção -. É facilmente detectada porque a pressão externa nesse momento sofre uma ligeira diminuição à medida que o espaço externo aumenta, o que é acompanhado por uma “fenda” forte causada pelo colapso das paredes do recipiente.

Equipamento de medição de resistência radial

A resistência radial é medida em Kgrs/cm2. Um valor aceite como bom é de pelo menos 1,7 Kgrs/cm2 para recipientes com um diâmetro de 99 mm. ou menor. Este valor diminui para latas de maior diâmetro, reduzindo para menos de 1 Kgrs/cm2 para latas de 5 Kgrs. (diâmetro 153)

RESISTÊNCIA À DEFORMAÇÃO

O headspace contendo vestígios de vapor de água, ar ou gás, juntamente com o produto contido no recipiente, quando sujeito a aquecimento no processo de esterilização, aumenta de volume produzindo uma sobrepressão interna. Já foi mencionado que parte dela é compensada pela pressão da autoclave se for do tipo fechada, mas são principalmente as extremidades do recipiente – tampa e fundo – que são responsáveis por mitigar esse aumento de pressão, deformando-se para o exterior durante o processo.

Para cumprir esta tarefa, as coberturas e fundos são desenhados, incorporando no seu painel central uma série de anéis de expansão e camadas que lhes conferem uma certa elasticidade, de modo a permitir-lhes curvar para o exterior e voltar à sua forma original quando a sobrepressão cessa. Esta solução torna possível reduzir significativamente a espessura do metal para obter uma resistência equivalente à de uma cobertura plana. Também é necessário ter em conta que nas tampas não é possível utilizar durezas metálicas muito elevadas porque dificultariam a obtenção de uma boa vedação, pelo que não é ideal aumentar a dureza para aumentar a resistência à deformação.

É importante insistir que a tampa volte à sua posição inicial quando a pressão interna desaparece, uma vez que a presença de tampas permanentemente abauladas está associada a alterações na lata, quer de origem microbiológica, quer por produção de gás devido ao ataque da lata pelo seu conteúdo.

A determinação da resistência à deformação deve ser feita em um recipiente com a tampa e o fundo no lugar. Não é representativo fazê-lo em tampas ou fundos soltos – sem fechamento – já que a realização do fechamento influencia os valores do mesmo. Portanto, para avaliá-lo, devem ser tomados recipientes fechados em ambas as extremidades e deve ser aplicada pressão de ar através de um orifício feito em direção ao meio de sua altura até que ocorra deformação permanente. Isto é detectado pelo aparecimento de “espigões” no painel.

Uma ferramenta para este teste pode ser preparada a partir de uma bomba de pneus de bicicleta, equipada com uma mangueira flexível com um manómetro ligado através de um tee, sendo a mangueira terminada com um bocal fino e afiado que permite perfurar o corpo do recipiente. Para conseguir a vedação, este bico deve estar equipado com uma borracha externa que pressione na parte externa da parede do recipiente.

É difícil dar valores para esta resistência, dependendo muito do diâmetro da tampa, perfil do painel, espessura, endurecimento, etc. Em qualquer caso, os fundos devem suportar as condições normais do processo utilizado para o produto a ser contido.

Voltar ao Can World Control