As latas de sopa modernas são construídas principalmente a partir de aço estanhado de três peças (folha de Flandres) para garantir a integridade estrutural durante o processo de retorta a alta temperatura. Ao contrário das latas de alumínio para bebidas ou das garrafas de plástico, as latas de sopa utilizam um sistema de defesa de várias camadas: um núcleo de aço para resistência, uma camada de estanho para prevenção da ferrugem e um revestimento de polímero BPA-NI para proteção contra a corrosão ácida, tudo isto fixado por costuras duplas hermeticamente fechadas.

A lata de sopa não só é um recipiente descartável, como também é um sistema de contenção pressurizado que pode suportar anos de choque térmico extremo, forças de vácuo internas e agressão química.

Uma lata de sopa não é feita de qualquer material. É o produto de uma interação complicada entre a metalurgia, a química dos polímeros e a física do processamento térmico. Quando um fabricante escolhe um material de embalagem, não está apenas a comprar metal, mas também um substrato que irá suportar as condições severas de uma câmara de esterilização por retorta.

Esta discussão examina as escolhas de engenharia que foram feitas na embalagem da sopa, indo além das matérias-primas superficiais para as tecnologias estruturais e químicas que garantem a segurança alimentar.

Para além do aço: A distinção entre latas de três peças

Existe uma crença generalizada de que todos os recipientes metálicos para alimentos, incluindo as primeiras latas, são iguais. As latas para bebidas e as latas para alimentos são normalmente agrupadas pelos consumidores. Mas, no que diz respeito ao fabrico e à engenharia, são entidades diferentes com necessidades estruturais diferentes. Quando se pergunta de que são feitas as latas de sopa, é preciso olhar primeiro para o método de construção.

A diferença entre a construção de 2 peças e de 3 peças

As latas para bebidas são praticamente latas de duas peças. São fabricadas desenhando e passando a ferro um disco de alumínio em forma de copo e, em seguida, cobertas com uma tampa. Isto cria um recipiente com uma extremidade integral (o fundo é contínuo com as paredes). As paredes são tão finas que a carbonatação da bebida forma uma pressão interna que mantém a estrutura.

As latas de sopa são geralmente latas de três peças. Este edifício é composto por três elementos diferentes:

1. O corpo: Trata-se de uma peça plana de chapa metálica que é enrolada num cilindro e soldada ao longo da costura.
2. O fundo do poço: Trata-se de um disco de aço circular que é cosido no cilindro pelo fabricante da lata.
3. A extremidade superior (tampa): Esta é a parte que é aplicada pelo embalador de alimentos após o enchimento.

Porque é que a sopa requer aço e soldas

O processo de esterilização determina a utilização de latas de aço para alimentos (muitas vezes referidas historicamente como latas de estanho) em vez de latas de alumínio no fabrico de sopa. A sopa é um alimento pouco ácido ou acidificado que necessita frequentemente de processamento de retorta. Isto é feito colocando latas de metal para alimentos numa grande panela de pressão (retorta) onde as temperaturas são elevadas a cerca de 121°C (250°F) para destruir agentes patogénicos nocivos como o Clostridium botulinum.

Durante o processo, o conteúdo da lata incha, produzindo uma grande pressão interna. Quando o ciclo da retorta está completo e a câmara arrefece, a pressão inverte-se, deixando um vácuo na lata.

As latas de alumínio de duas peças são normalmente suficientemente macias e maleáveis para suportarem este violento ciclo de pressão sem se deformarem. O aço oferece a resistência à tração e o módulo de elasticidade (rigidez) necessários. A rigidez vertical de uma lata de três peças é proporcionada pela costura lateral soldada, que permite que o recipiente mantenha a sua forma cilíndrica e o seu diâmetro mesmo quando a pressão e a temperatura mudam drasticamente.

Revestimentos internos: Barreiras químicas e normas BPA-NI

O aço é quimicamente reativo, embora dê a estrutura. Quando a sopa é colocada num produto de aço bruto, os alimentos reagem com o metal, que se corrói e os alimentos estragam-se ou adquirem sabores metálicos, o que leva a uma perda de qualidade. O metal não é a parte mais importante de uma lata de sopa moderna, mas sim o revestimento microscópico de polímero entre o alimento e o aço.

Evolução para revestimentos de poliéster e BPA-NI (não-intensivo)

Ao longo de décadas, a resina epóxi à base de Bisfenol A (BPA) foi o padrão da indústria para o revestimento de latas. A epóxi era superior em termos de adesão ao metal e resistência ao calor. No entanto, as crescentes questões toxicológicas e a pressão dos consumidores para que os rótulos sejam mais limpos obrigaram a uma mudança colossal na cadeia de abastecimento para garantir uma retenção e segurança nutricionais óptimas.

A indústria passou a utilizar o revestimento BPA-NI (Non-Intent). Non-Intent é um termo técnico utilizado na conformidade regulamentar (regulamentos da FDA e da UE). Implica que o BPA não está a ser adicionado deliberadamente à formulação química.

A substituição do epóxi tem sido um grande desafio na engenharia química. A indústria tem convergido mais ou menos em duas opções:

• Resinas acrílicas: São normalmente aplicados a produtos alimentares menos agressivos.
• Resinas de poliéster: São utilizados devido ao seu elevado desempenho térmico.

Estes acabamentos contemporâneos têm de jogar um desafiante jogo de equilíbrio. Devem ser suficientemente macios para se dobrarem com o metal enquanto a lata está a ser formada sem se partirem, mas devem ser suficientemente duros para evitar a abrasão durante o enchimento. No caso de uma linha de fabrico, esta mudança significa que tem de haver um controlo de qualidade rigoroso. Quando um bocal de enchimento roça o fundo de uma lata, pode facilmente romper um revestimento de poliéster mais facilmente do que os epóxis mais antigos, resultando em corrosão localizada.

Gestão da acidez nas sopas de tomate e de legumes

Produtos com elevado teor de ácido (por exemplo, sopa de tomate): Os tomates são muito agressivos para as latas de metal. O ácido pode entrar nos poros microscópicos de um revestimento, causando o inchaço do hidrogénio (quando a lata incha) ou a descolagem (remoção da camada de estanho). Estes produtos necessitam de formulações de revestimento que sejam mais espessas e altamente reticuladas e especificamente formuladas para resistir ao ácido.

• Produtos com elevado teor de ácido (por exemplo, sopa de tomate): Os tomates são muito agressivos para as latas de metal. O ácido pode penetrar nos poros microscópicos de um revestimento, provocando o inchaço do hidrogénio (quando a lata incha) ou a descolagem (remoção da camada de estanho). Estes produtos necessitam de formulações de revestimento que sejam mais espessas e altamente reticuladas e especificamente formuladas para resistir ao ácido.
• Produtos com baixo teor de ácido (por exemplo, creme de cogumelos, massa de galinha): Estes não são tão agressivos do ponto de vista químico, mas necessitam de ser esterilizados a uma temperatura mais elevada para serem seguros. Neste caso, o revestimento deve ser mais estável do ponto de vista térmico do que resistente aos ácidos.

Em termos de produção, a integridade deste revestimento é o mais importante. As linhas de embalagem devem ser calibradas para trabalhar com grandes volumes de latas a alta velocidade. A barreira contínua de polímero pode ser quebrada por uma pequena amolgadela ou arranhão no interior da ferramenta por um enchimento agressivo do sem-fim ou por um mandril de costura mal ajustado. Quando essa barreira é quebrada, inicia-se o processo de interação entre a sopa salina e o invólucro de aço, o que reduz consideravelmente o prazo de validade do produto.

Conceção estrutural: Pressão de vácuo e nervuras da parede lateral

Uma lata de sopa tem a sua forma física, que não é estética. Os anéis que normalmente se observam no corpo de uma lata são uma reação direta às leis da física que regem o processamento térmico.

Combate à implosão durante o processo de arrefecimento da retorta

O ar quente e o vapor estão presentes no espaço livre quando a sopa quente é enlatada. Quando a lata passa pelo processo de retorta e é depois arrefecida, o vapor condensa-se em gotículas de água. A quantidade de gás no espaço livre reduz-se drasticamente.

Isto forma um forte vácuo interno. A pressão na atmosfera exterior à lata é agora muito maior do que a pressão no interior da lata. Esta pressão tenta espremer a lata para o interior, um processo designado por revestimento ou implosão.

Os frisos ou nervuras são anéis horizontais que servem de reforço estrutural. Estas nervuras aumentam a resistência radial do aro da lata, tal como o metal ondulado é mais forte do que uma folha plana. Asseguram que as paredes laterais não colapsam para dentro devido à carga de vácuo criada durante o processo de arrefecimento.

Como o nitrogénio líquido permite paredes de latas mais finas

As embalagens contemporâneas também estão a evoluir numa direção diferente: a mudança para latas de paredes lisas com lados elegantes e a redução do peso dos metais para conservar recursos e custos.

Parece ser fisicamente impossível remover as nervuras estruturais de uma lata de aço para alimentos e, ao mesmo tempo, tornar o aço mais fino devido às forças de vácuo, tal como acima referido. A resposta está na mudança de processos: Dosagem de nitrogénio líquido (LN2).

Nesta aplicação, uma fina gota de azoto líquido é pulverizada na lata cheia alguns milissegundos antes de a tampa ser fechada. O azoto líquido (-196°C) evapora-se imediatamente e aumenta 700 vezes de volume.

1. Pressão positiva: Em vez de um vácuo, o gás em expansão cria uma pressão positiva interna controlada.
2. Suporte estrutural: Trata-se de uma pressão interna que se exerce sobre as paredes da lata, conferindo rigidez ao aço fino. A lata está praticamente cheia, como um pneu.
3. Prevenção de colapsos: Esta pressão positiva é utilizada para contrariar a pressão atmosférica externa, de modo a que as paredes lisas não se deformem mesmo na ausência das nervuras de reforço.

A tecnologia permite que os fabricantes trabalhem com bitolas de aço muito mais finas, o que reduz o custo dos materiais e o peso do transporte. No entanto, necessita de máquinas de dosagem muito precisas. O excesso de nitrogénio pode provocar o abaulamento ou o rebentamento da lata; uma quantidade insuficiente provoca a formação de painéis.

A anatomia da tampa e o fecho hermético

A parte superior ou a extremidade de uma lata de sopa é uma maravilha da engenharia. Ao contrário das latas de tinta, que muitas vezes dependem de tampas de fricção, as latas de alimentos requerem uma costura dupla hermética.

A preferência atual dos consumidores mudou quase completamente para as tampas Easy Open Ends (EOE) - tampas com um botão de puxar. Esta conveniência traz uma variável crítica para o processo de fabrico: a Linha de Pontuação.

A ranhura que é cortada na tampa e que se abre quando a patilha é puxada chama-se linha de partitura. A riqueza desta partitura é essencial.

• Demasiado superficial: O consumidor não consegue abrir a lata, ou a patilha solta-se.
• Demasiado profundo: O metal deixado no fundo da ranhura (o resíduo) é demasiado fino para suportar a pressão do processo de retorta e a lata rebenta durante a esterilização.

A tolerância da profundidade da linha de corte é expressa em microns. Os fabricantes têm de fazer um compromisso entre a abertura e a capacidade de sobrevivência do processo.

Além disso, verifica-se uma tendência para as extremidades destacáveis nos mercados de sopas de gama alta. Estas são feitas de uma fina folha de alumínio ou de uma membrana composta selada a quente num anel de aço. Proporcionam uma experiência de abertura mais segura (sem arestas vivas) e são mais leves. No entanto, têm parâmetros de costura diferentes dos das extremidades rígidas de aço para garantir que a ligação não se perde no processo de fricção do processo de selagem.

O papel oculto dos compostos de selagem na segurança

A costura dupla, o rebordo em que a tampa e o corpo se encontram, não é constituída por duas peças de metal dobradas. A dobragem de metais não pode, por si só, formar um selo hermético (hermético); existem irregularidades microscópicas que as bactérias podem penetrar.

A integridade da sopa depende de um composto de costura. Trata-se de um látex líquido ou de um material sintético feito de borracha que é vertido na ondulação da tampa quando esta está a ser fabricada.

Este composto é espremido entre o gancho do corpo e o gancho da tampa quando a máquina de embalagem está a realizar a operação de costura dupla. Funciona como uma junta, selando as folgas nas dobras metálicas.

Esta substância deve ter determinadas caraterísticas químicas:

1. Resiliência: Deve ser capaz de ser elástico mesmo quando exposto à alta temperatura do processo de retorta.
2. Resistência química: Não deve deteriorar-se quando entra em contacto com as gorduras, os óleos e os sais da sopa.

O selo falha quando um composto incha ou se dissolve quando em contacto com óleo vegetal quente ou gordura de frango. Isto provoca micro-fugas, que é uma situação em que a lata parece fechada a olho nu, mas ao microscópio, existem micro-caminhos através dos quais os contaminantes transportados pelo ar podem penetrar após o processamento. Este facto realça a importância de uma mecânica de selagem precisa; quando os rolos de selagem estão demasiado apertados, podem espremer o composto para fora da junta; quando estão demasiado soltos, o composto não consegue preencher o espaço.

Tendências futuras em materiais de embalagem de sopas sustentáveis

A sustentabilidade ambiental e a eficiência dos materiais são as duas forças que determinam a direção das embalagens de sopa.

A redução da espessura está a ser muito procurada na indústria. Isto inclui a aplicação de ligas de aço mais fortes que podem ser utilizadas para ter paredes mais finas sem comprometer as classificações estruturais exigidas na retortagem. Tal como referido, requer frequentemente a aplicação de tecnologias de apoio auxiliares, como a dosagem de azoto líquido.

Ao mesmo tempo, existe uma tendência para o revestimento monomaterial. Os laminados convencionais podem ser difíceis de reciclar devido ao facto de combinarem vários tipos de plásticos e metais. As novas tecnologias de revestimento estão a tentar empregar estruturas poliméricas simplificadas que são mais fáceis de queimar durante o processo de reciclagem do aço, o que aumenta a recuperação do metal bruto.

Conclusão

A lata de sopa contemporânea é um projeto de engenharia avançado, que se baseia numa construção em aço de três peças e em revestimentos BPA-NI de qualidade superior para atingir um equilíbrio entre rigidez estrutural e segurança alimentar. No entanto, para os fabricantes, conhecer estes materiais é apenas o início; o mais importante é garantir que as linhas de produção podem acomodar estas especificações mais finas e variáveis sem entrar em colapso.

Quer esteja a fazer a transição para revestimentos BPA-NI ou a explorar aço de calibre mais fino com dosagem de azoto líquido, a sua linha de embalagem tem de se adaptar. A interação entre materiais avançados e a sua maquinaria de enchimento e selagem é a diferença entre um produto rentável e um lote comprometido.

Com mais de 14 anos de experiência em engenharia, Levapack é especializada em soluções de enlatamento de alta precisão para o mercado global. Compreendemos que os materiais de embalagem modernos - desde latas delicadas revestidas com BPA-NI a estruturas de parede fina que requerem dosagem de nitrogénio - exigem padrões de maquinaria exigentes. As nossas linhas de embalagem automatizadas são concebidas com a flexibilidade necessária para lidar com diversas especificações de materiais, garantindo a integridade da selagem e a segurança do produto. Com a confiança de fabricantes em mais de 30 países, a Levapack oferece a fiabilidade técnica de que a sua linha de produção necessita.

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