(1) O documento discute fatores que afetam a estabilidade de alimentos envasados, incluindo fatores intrínsecos como atividade de água e pH, e fatores extrínsecos como temperatura e umidade relativa. (2) Principais alterações indesejáveis incluem alterações microbiológicas, oxidação de lipídios e pigmentos, que afetam qualidade sensorial e nutricional. (3) A escolha apropriada de embalagem e condições de armazenamento pode melhorar a estabilidade, pre

1. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS MEDIANEIRA
TECNOLOGIA EM LATICÍNIOS
EMBALAGENS
Profª. Marinês Paula Corso
MEDIANEIRA – PR
2007

2. 1.ESTABILIDADE DE ALIMENTOS ENVASADOS
1.1. FATORES QUE AFETAM A ESTABILIDADE
Uma embalagem tem três funções básicas: a protetora, a econômica e a
mercadológica, todas elas devendo ser consideradas para se otimizar e adequar o
sistema produto-embalagem-ambiente.
Em relação à função protetora, a embalagem controla a vida-de-prateleira dos
alimentos. Define-se vida-de-prateleira como o tempo decorrido desde sua produção
até sua utilização, durante o qual o mesmo apresenta qualidade satisfatória em termos
sensoriais, nutricionais e microbiológicos.
A estabilidade de alimentos acondicionados deve ser discutida em relação a dois
tipos de fatores: os intrínsecos (ligados diretamente à composição do alimento) e os
extrínsecos (ligados ao ambiente que envolve o alimento).
1.1.1.Fatores intrínsecos
Os principais fatores intrínsecos ao alimento são:
Atividade de água
A atividade de água influi, direta ou indiretamente, em todas as alterações dos
alimentos, sejam elas microbiológicas, físicas ou químicas. Muitos métodos de
conservação de alimentos (ex.: desidratação, cura por salga, saturação com açúcares)
utilizam como princípio a redução da atividade de água.
Em relação à atividade de água, os alimentos podem ser classificados em:
• Alimentos de alta umidade (aw > 0,85), bastante susceptíveis a deteriorações
microbiológicas em geral. O limite inferior de atividade de água (0,85) deve-se ao fato
de que a bactéria patogênica mais resistente a baixa atividade de água
(Staphylococcus aureus) tem capacidade de crescer a uma aw mínima de 0,86.
• Alimentos de umidade intermediária (aw = 0,60-0,85), que podem sofrer deterioração
por microrganismos xerofílicos, osmofílicos e halofílicos, sendo considerados de alta
estabilidade, desde que a embalagem represente boa barreira à umidade.
• Alimentos de baixa umidade (aw < 0,60), nos quais não há crescimento de
microrganismos, embora eles possam sobreviver.
pH
Quanto ao pH, os alimentos são geralmente classificados em:
• Muito ácidos (pH<4,0), como: suco de abacaxi, suco de maracujá, refrigerantes,
picles.
• Ácidos (4,0<pH<4,5), como: derivados de tomate, suco de algumas frutas (ex.: caju).
• Pouco ácidos (pH>4,5), como: carne, leite, ovos.
1.1.2. Fatores extrínsecos
Temperatura
É o fator ambiental de maior efeito sobre a conservação dos alimentos durante
sua estocagem e comercialização, influenciando todas as alterações ocorrentes em
alimentos, sejam de natureza biológica, física ou química.
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3. Umidade relativa (UR)
Em contato direto com o ar atmosférico, a umidade relativa do ambiente
determina a umidade relativa de equilíbrio do produto (atividade de água de equilíbrio).
Assim, quando expostos a ambientes com alta UR , os produtos tendem a absorver
umidade, com conseqüente aumento da atividade de água; um produto desidratado
com aw < 0,60, por exemplo, pode ter sua estabilidade comprometida se estocado
inadequadamente.
A utilização de materiais de embalagem com baixa permeabilidade a umidade,
minimizando a absorção de água pelo produto, reduz o risco de deterioração
decorrente do aumento de atividade de água.
Concentração de oxigênio
A concentração de O2 no espaço livre das embalagens controla a velocidade de
alterações oxidativas e de crescimento microbiano.
A fração lipídica dos alimentos é a mais susceptível a reações de oxidação; a
oxidação de lipídios resulta na formação de produtos que conferem sabor e odor
indesejáveis. Outros componentes dos alimentos podem também sofrer oxidação, a
exemplo das vitaminas e pigmentos.
Luz incidente
As radiações luminosas, sejam naturais ou artificiais, catalisam reações
fotoquímicas em alimentos, principalmente reações de oxidação.
A fase de indução (ou iniciação) da oxidação de lipídios é acelerada quando o
alimento é exposto (direta ou indiretamente) à luz. Quanto à oxidação de vitaminas, a
riboflavina e o ácido ascórbico são as mais fotossensíveis. A exposição do leite à luz
acarreta formação de sabor e odor desagradáveis (proveniente da oxidação de
lipídios), além de redução do valor nutritivo em conseqüência da perda de vitaminas.
1.2.ALTERAÇÕES INDESEJÁVEIS
1.2.1. Alterações microbiológicas
São geralmente mais facilmente evidenciadas sensorialmente do que as
decorrentes de alterações químicas. Podem ter como conseqüências: formação de
compostos tóxicos, formação de gases e compostos voláteis.
Alimentos comercialmente esterilizados e acondicionados em embalagens
metálicas ou de vidro só sofrerão deterioração microbiológica se o tratamento térmico
for insuficiente ou se houver falhas na hermeticidade da embalagem que permitam a
entrada de microrganismos. Para produtos pasteurizados, as alterações
microbiológicas dependem da composição do alimento, da carga microbiana
sobrevivente ao tratamento térmico, de contaminações após o processamento e da
temperatura de estocagem.
Quanto à estabilidade microbiológica, os alimentos podem ser classificados em:
• Perecíveis: necessitam de estocagem a baixas temperaturas para reduzir as taxas
de alterações da qualidade; nos alimentos perecíveis, as alterações microbiológicas
geralmente antecedem às demais, sendo para a maioria dos produtos perceptível
sensorialmente pelo consumidor. Apresentam vida útil de apenas alguns dias quando
refrigerados, e de alguns meses quando congelados. Exemplos: leite, carnes frescas,
frutas e hortaliças in natura.
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4. • Semi-perecíveis: têm sua estabilidade aumentada em decorrência de determinadas
técnicas de processamento. Uma maior estabilidade (cerca de 30 a 90 dias) é obtida
por meio de estocagem refrigerada. Exemplos: produtos cárneos defumados, queijos
curados.
• Não perecíveis: podem ser estocados a temperatura ambiente por um período de
tempo prolongado, sem que haja crescimento microbiano suficiente para se
caracterizar uma deterioração. Reduções no valor comercial de tais produtos podem
ocorrer devido a alterações físicas e químicas, após uma prolongada armazenagem.
Exemplos: cereais, grãos, produtos desidratados e enlatados.
1.2.2. Reações de oxidação
As reações de oxidação resultam em formação de compostos voláteis
indesejáveis (oxidação de lipídios), perdas nutricionais (quando envolvem vitaminas),
alterações de cor (oxidação de pigmentos), entre outras conseqüências.
1.2.2.1. Autoxidação de lipídios
É uma das alterações mais importantes em alimentos, envolvendo 3 etapas:
• Indução: formação, a partir de ácidos graxos (RH), dos primeiros radicais livres (R•),
compostos altamente instáveis e reativos, contendo um elétron desemparelhado.
Ocorre em presença de iniciadores, como calor, certos metais ou luz.
• Propagação: reações entre radicais R• e O2, com formação de radicais peróxido
(ROO•), que sequestram átomos de hidrogênio vizinhos a insaturações de outras
moléculas, produzindo hidroperóxidos (ROOH) e novos radicais R•, que por sua vez
reagem com O2, e assim estabelece-se uma sequência de reações em cadeia.
• Terminação: reação dos radicais livres entre si, com formação de compostos não
radicais, estáveis.
Os principais fatores que afetam a taxa de oxidação de lipídios são:
• Grau de insaturação do substrato: A susceptibilidade a oxidação aumenta com o
aumento do grau de insaturação dos ácidos graxos, pois os átomos de hidrogênio
vizinhos a insaturações são mais fracamente ligados à molécula que os demais, sendo
mais facilmente sequestrados. Os óleos vegetais são mais susceptíveis a oxidação do
que as gorduras, por possuírem maior teor de ácidos graxos insaturados. Da mesma
forma, a carne bovina é menos susceptível a oxidação do que a carne suína, de aves e
de peixes, porque tem menor teor de ácidos graxos insaturados.
• Luz: Tem grande influência sobre a taxa de oxidação, especialmente na faixa UV.
• Metais: São catalisadores da iniciação. Podem ser provenientes do próprio alimento
ou do processamento.
• Temperatura: tem efeito positivo sobre as taxas de oxidação, assim como afeta
grandemente a maioria das alterações em alimentos.
• Concentração de O2: Afeta diretamente a taxa de oxidação, já que o O2 é reagente.
A utilização de embalagens com baixa permeabilidade a esse gás aumenta a
estabilidade de alimentos susceptíveis a oxidação. O ideal seria, nesses casos, o uso
de acondicionamento a vácuo ou sob atmosfera inertizada, cabendo aos planejadores
de embalagens avaliar a viabilidade da utilização de tais recursos.
• Atividade de água: a valores de baixa aw, a oxidação é rápida, pois os ácidos graxos
estão muito expostos ao O2; a aw ≅ 0,3, a taxa apresenta um valor mínimo, após o que
a taxa volta a aumentar, o que provavelmente se explica pelo aumento da mobilidade
de metais (catalisadores).
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5. • Antioxidantes: Os antioxidantes primários (compostos fenólicos, os mais utilizados)
inibem a propagação de radicais. Os secundários previnem a formação dos primeiros
radicais (atuando, por exemplo, como quelantes de metais). Entretanto, vale ressaltar
que os antioxidantes reduzem as taxas de reação, mas não a impedem totalmente;
além disso, eles não revertem o processo de oxidação.
As taxas de oxidação podem ser minimizadas por meio de:
• Utilização de materiais de embalagem de baixa permeabilidade a O2 e luz.
• Acondicionamento a vácuo (desde que a embalagem não seja susceptível a
colapsagem).
• Inertização (substituição do O2 do sistema por um gás inerte, geralmente N2).
• Utilização de seqüestrantes de O2. Ex.: enzima glicose oxidase + glicose (a enzima
catalisa a oxidação da glicose, removendo O2 do sistema).
Obviamente, a viabilidade da utilização de tais artifícios depende do valor
agregado do produto, assim como da necessidade de aumentar sua estabilidade.
Como os óleos são altamente susceptíveis a oxidação, o ideal, sob o ponto de
vista da estabilidade, seria o uso de embalagens metálicas, que conferem barreira a O2
e luz. Entretanto, o consumidor cada vez mais requer embalagens que o permitam
visualizar o produto no momento da compra; assim, as embalagens metálicas têm
cedido espaço às garrafas plásticas. Nesse caso, para se aumentar a estabilidade,
pode-se recorrer, por exemplo, ao uso de absorvedores de raios UV nas garrafas.
1.2.2.2. Oxidação de pigmentos
A cor determina a vida útil de muitos alimentos, já que afeta grandemente a
aceitação do produto pelo consumidor. A cor pode ser conferida por pigmentos naturais
ou artificiais.
Os pigmentos naturais (clorofilas, antocianinas, carotenóides, mioglobina,
hemoglobina, entre outros) são muito susceptíveis a oxidação e outras alterações que
resultam em mudanças de coloração.
As clorofilas sofrem alterações em presença de radiações luminosas, devendo
ser protegidas da incidência de luz. As antocianinas sofrem descoloração em presença
de luz visível e O2. Os carotenóides são altamente susceptíveis a oxidação, devendo
também ser protegidos do contato com luz e O2.
A coloração típica de carnes frescas (vermelho brilhante) é conferida pela
mioglobina oxigenada (oxi-mioglobina), sendo a oxigenação um processo dinâmico e
reversível. Já a oxidação da mioglobina resulta na formação de metamioglobina, de
coloração marrom, indesejável ao consumidor (Figura 6). Em carnes frescas, a
oxidação é máxima a baixas pressões de O2, enquanto a oxigenação aumenta com o
aumento da pressão de O2. A embalagem é fundamental para conservação da cor de
carnes. No caso de carnes frescas, o uso de embalagens a vácuo manterá uma
coloração escura (vermelho púrpura) em uma fina camada superficial; ao ser retirada
dessa embalagem, a carne é exposta ao O2; no caso de ela ser reembalada, isso deve
ser feito pela utilização de materiais de alta permeabilidade ao O2, permitindo formação
de oximioglobina, de coloração desejável.
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6. Mioglobina Oximioglobina
globina globina
(vermelho (vermelho
púrpura) N oxigenação brilhante)
N N
N
Fe+2 Fe+2
N N N N
H2O O2
oxidaçã globina oxidação
N
N redução
reduçã Fe+3
N N
H2O
Metamioglobina (marrom)
Figura 6. Formas mais comuns do pigmento mioglobina.
1.2.3. Reações enzimáticas
A atividade enzimática aumenta com o aumento da temperatura, até um valor
ótimo, a partir do qual as enzimas são inativadas. As alterações enzimáticas em
alimentos podem, portanto, ser minimizadas por tratamentos térmicos que inativem as
enzimas. Entretanto, muitos alimentos contêm enzimas em atividade, que podem
causar descoloração, mudanças na textura e no sabor, rancidez, entre outras
alterações. Uma medida de proteção para qualquer alimento contendo enzimas ativas
consiste em redução da temperatura de armazenagem, proteção contra ganho de
umidade e contato com O2 (no caso de produtos que contenham lipoxigenase).
Quanto ao efeito da atividade de água sobre a atividade enzimática, pode-se
dizer genericamente que as enzimas mais importantes em alimentos (ex.: amilases,
fenoloxidases, peroxidases) são completamente inativas a aw inferior a 0,85. Exceção
deve ser feita às lipases, que permanecem ativas a valores baixíssimos de aw (0,3 ou
até mesmo 0,1).
Quanto ao efeito do pH, cada enzima apresenta atividade ótima em uma
determinada faixa de pH; o pH ótimo varia de enzima para enzima. Acima ou abaixo
desse valor, a atividade enzimática cai drasticamente.
1.2.4. Reações químicas não enzimáticas
Entre as reações não enzimáticas, a mais importante é a reação de Maillard
(escurecimento não enzimático). Esta consiste em uma série de reações que se iniciam
por uma reação entre aminoácidos (especialmente aminoácidos básicos) e açúcares
redutores; como principal produto, são formadas as melanoidinas, polímeros
nitrogenados de coloração escura; além das melanoidinas, formam-se também
compostos voláteis responsáveis pelo sabor típico de muitos produtos (ex.: chocolate,
doce de leite etc.). A reação pode ser desejável ou indesejável, a depender do produto,
dos hábitos alimentares etc.
O aminoácido lisina é o mais reativo, pois possui um grupo amino de alta
reatividade com açúcares redutores; como a lisina é um aminoácido essencial, a
reação pode comprometer o valor nutricional de alimentos nos quais esse aminoácido
seja limitante.
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7. Os principais fatores que afetam a taxa de reação são:
• Temperatura.
• Atividade de água: a taxa de reação é ótima a valores intermediários de aw (cerca de
0,5-0,7). Abaixo dessa faixa, há baixa mobilidade dos reagentes; acima, há o efeito de
diluição dos reagentes, tornando as reações mais lentas. O uso de embalagens com
baixa permeabilidade a umidade ajuda a controlar parcialmente a reação,
principalmente no caso de produtos com aw abaixo da faixa ótima.
• pH: a reação é inibida a valores baixos de pH, sendo pouco observada a pH abaixo
de 4,8.
• Inibidores: o mais utilizado é o SO2, bastante eficiente no controle da reação.
1.2.5. Alterações devidas a ganho ou perda de umidade
Ganho ou perda de umidade ocorrem quando existe uma diferença entre a
atividade de água do alimento e do ambiente que o envolve.
Além das alterações já estudadas (crescimento microbiano, alterações
químicas), há também alterações físicas decorrentes do ganho de umidade. No caso
de produtos em pó, pode haver aglomeração ou perda de fluidez, que é afetada
também pela composição do alimento, relação área de superfície / volume e
temperatura. Outra conseqüência, no caso de produtos cuja textura crocante é
importante (ex.: biscoitos, batata frita), é a perda da crocância.
De forma similar ao ganho de umidade, um alimento perderá água (na forma de
vapor) quando sua umidade relativa (atividade de água) for superior à do ambiente. As
consequências mais comuns da perda de umidade em alimentos são: perda de peso,
com comprometimento da textura (ex.: carnes frescas, queijos); murchamento de frutas
e hortaliças; endurecimento e recristalização de massas e doces. No caso de produtos
estocados sob refrigeração, pode ocorrer ainda a chamada “queima pelo frio” (freeze-
burn), causada pela desidratação superficial do produto (ex.: carnes, frutas, hortaliças).
A utilização de embalagens com baixa permeabilidade a umidade reduz a taxa
das transformações decorrentes do ganho ou perda de água. Entretanto, há outras
considerações específicas para cada tipo de produto. Exemplos:
• Há os seguintes requerimentos para um sistema de embalagem para frutas e
hortaliças in natura: (1) baixa permeabilidade a umidade; (2) permeabilidade adequada
a gases, permitindo entrada moderada de O2 e a saída de CO2; é desejável reduzir as
taxas de respiração do produto, por meio da redução da pressão de O2, mas, por outro
lado, os níveis de O2 devem ser suficientes para inibir atividade anaeróbia. É comum a
combinação de bandejas de PS expandido com filmes de polietileno ou PVC.
• Para carnes frescas, a embalagem deve apresentar: (1) baixa permeabilidade a
umidade, minimizando a perda de peso e alterações na textura do produto; (2)
permeabilidade adequada a O2 - carnes frescas têm sua coloração vermelho-brilhante
dependente da concentração de O2, já que a mioglobina oxigenada é que confere essa
coloração. É comum a utilização de embalagens a vácuo até a chegada do produto ao
comércio varejista, onde então as carnes são acondicionadas em embalagens com
permeabilidade adequada ao O2, de forma a recuperarem a coloração vermelho-
brilhante, tão importante para a aceitação do produto no momento da compra. Da
mesma forma que para frutas e hortaliças in natura, utilizam-se geralmente bandejas
de PS expandido com filmes de PVC ou PE.
• Para queijos, a embalagem deve apresentar: (1) baixa permeabilidade a umidade,
evitando perda de peso e comprometimento da textura; (2) baixa permeabilidade a O2,
retardando o processo de oxidação. Embalagens de PVdC a vácuo têm sido muitas
vezes utilizadas para acondicionamento de queijos.
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8. 1.2.6. Interações alimento-embalagem
A adequação da embalagem ao produto minimiza as alterações indesejáveis,
aumentando a estabilidade do alimento. Entretanto, em função do tempo de contato
produto-embalagem, ocorrerão interações (exceção feita às embalagens de vidro, que
não interagem com o alimento). A compatibilidade da embalagem ao alimento reduz as
interações, mas não as evita totalmente.
As interações entre embalagens metálicas e alimentos traduzem-se em corrosão
(a mais importante) e sulfuração. As causas e conseqüências do processo de corrosão
já foram estudadas anteriormente.
As embalagens plásticas são as que mais interagem com os alimentos, tanto
diretamente (migração de monômeros e aditivos para o alimento) quanto indiretamente
(interações entre o alimento e o ambiente, permitidas pela permeabilidade da
embalagem).
1.2.7. Presença de sabores e odores desagradáveis
Além das alterações intrínsecas ao alimento que podem levar a alterações
sensoriais, o alimento pode absorver compostos de odor e sabor provenientes do
ambiente (se a embalagem não conferir boa barreira a tais compostos) ou do próprio
material de embalagem.
Quanto à absorção de sabores e odores do ambiente, os alimentos ricos em
lipídios são os mais susceptíveis (ex.: leite integral, manteiga). Os produtos
desidratados em pó também absorvem facilmente odores do ambiente, o que se
explica por sua grande área de superfície exposta; além disso, o aumento da
concentração resultante da secagem aumenta seu teor de lipídios, que, além de
absorverem facilmente odores do ambiente, podem produzir compostos de aroma
como resultado da oxidação. Em alimentos congelados, a absorção é menor, porque, a
baixas temperaturas, tanto a pressão de vapor quanto a difusão de voláteis se reduz.
Algumas hortaliças (ex.: alho, cebola, pimentão) têm compostos muito voláteis e
que são facilmente percebidos nos alimentos que os absorvem.
Quanto à absorção de odores e sabores provenientes da própria embalagem, a
migração de monômeros ou de aditivos geralmente só é percebida sensorialmente em
casos extremos. Entretanto, pode haver migração de produtos de termodegradação
formados no processo de produção da embalagem, além de resíduos de solventes
provenientes das operações de laminação e impressão.
1.2.8.Senescência
Logo após a colheita de um vegetal ou a matança de um animal, os seus tecidos
são privados de qualquer fonte externa de carbono e nitrogênio, passando então, a
utilizar, como fonte de energia, os carboidratos, proteínas e gorduras. Uma série de
reações enzímicas normais tem continuidade num processo de envelhecimento
usualmente denominado de “senescência”. Eventualmente, as fontes de energia se
esgotam ou produtos desta reação são acumulados de forma a tornar o produto
inaceitável. Durante o processo de senescência, o alimento torna-se cada vez mais
susceptível às invasões de microrganismos que geralmente passam a predominar
como agente de deterioração. É importante conhecer as taxas destas reações de
senescência e os parâmetros que as influenciam para uma adequada conservação “in
natura” do alimento e mesmo para a boa qualidade inicial dos alimentos processados,
nos quais estas reações são cessadas pela inativação das enzimas.
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9. 2.EMBALAGENS PARA ALIMENTOS
Definição
Embalagem é todo acondicionante que exerça funções de proteção do alimento in
natura, da matéria-prima alimentar ou do produto alimentício, temporária ou
permanentemente, no decorrer de suas fases de elaboração e armazenamento.
Funções das embalagens
a) proteger o alimento contra contaminação ou perdas,
b) facilitar e assegurar o transporte,
c) facilitar a distribuição do alimento,
d) identificar o fabricante e o padrão de qualidade,
e) atrair a atenção do consumidor,
f) instruir o consumidor no uso do produto.
Requisitos de uma embalagem
a) não ser tóxica e ser compatível com o alimento,
b) dar proteção sanitária
c) dar proteção contra a passagem de umidade, ar e luz,
d) ter resistência ao impacto,
e) ter boa aparência e causar boa impressão,
f) facilidade de abertura,
g) limitações de forma, peso e tamanha,
h) transparência quando necessário,
i) facilidade de eliminação,
j) baixo preço.
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10. 3.EMBALAGENS CELULÓSICAS
3.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os materiais celulósicos compreendem uma grande variedade de tipos que são
utilizados para a construção de uma simples embalagem ou como componentes de um
conjunto de materiais, como na formação de estruturas laminadas para embalagens
mais complexas. A embalagem resultante de um único material celulósico, como os
papéis, geralmente apresenta limitações quanto aos requisitos de barreira aos gases e
à umidade e de resistência mecânica.
Exemplos de materiais celulósicos para uso no setor de embalagem, incluem:
• filmes transparentes (celofane, acetato de celulose e etil celulose);
• papéis (kraft pardo, kraft branco, monolúcido, couchê, etc.);
• cartões (para cartuchos e embalagens cartonadas);
• papelão ondulado (caixas de papelão);
• madeiras (paletes, estrados e caixas).
A origem dos materiais celulósicos de forma industrializada iniciou-se com o
papel. A primeira invenção foi na China no ano 105, mas só foi produzido e utilizado em
950 na Europa, e somente em 1799 é que houve sua grande evolução tecnológica,
através da patente inglesa dos irmãos Fourdrinier. Atualmente, dentre as várias
indústrias deste setor, as de papel e celulose são as de maior destaque.
3.2.MATÉRIA-PRIMA
Para a produção de filmes, papéis, cartões e papelões, a celulose é a matéria-
prima principal, de origem renovável, situação essa não existente com relação aos
demais materiais de embalagem. A madeira e o algodão, são as principais fontes para
a fabricação de embalagens celulósicas.
A classificação da fonte celulósica, baseia-se nas características da madeira
bem como na composição estrutural das fibras. As madeiras macias produzem fibras
longas e de maior resistência mecânica e, ao contrário, as madeiras duras consistem
de fibras curtas e são utilizadas para a fabricação de papéis mais finos e de menor
resistência.
As fibras provenientes de troncos de árvores, são compostas de 50% de celulose, 30%
de liguinina e 20% de carboidratos e resinas. Essas englobam um conjunto de fibrilas e
microfibrilas. As microfibrilas podem conter até 3 milhões de moléculas de celulose
(Hanlon, 1971).
As fontes celulósicas mais comuns, segundo sua origem, são:
• celulose de árvores resinosas: são plantas resinosas, coníferas, de fibras longas,
utilizadas para a obtenção de materiais com alta resistência mecânica, sendo o
Pinus elliottii, a espécie mais utilizada.
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11. • celulose de árvores folhosas: são plantas de tronco duro e com fibras mais curtas do
que a anterior, utilizada para a obtenção de material com menor resistência
mecânica, sendo as várias espécies de eucaliptos as mais economicamente
utilizadas.
• celulose de algodão: é a fonte celulósica mais pura, utilizada para obtenção de
materiais especiais, tais como os filmes transparentes e os papéis de alta qualidade.
• celulose mista: é a proveniente de vários tipos de madeiras, incluindo também
materiais secundários, não homogêneos, como palhas, folhas, bagaço de cana e
fibras, podendo ser utilizadas pura ou misturada com outras fontes, para melhorar
suas características mecânicas.
• madeiras: constituem a matéria-prima para a fabricação de caixas e paletes,
podendo ser do tipo madeira maciça, aglomerada e compensada.
3.3.FILMES CELULÓSICOS
Os filmes celulósicos, também denominados papéis transparentes, incluem: o
celofane, o acetato de celulose e o etil celulose. Esses filmes são geralmente
utilizados combinados com outros materiais, na forma de embalagens flexíveis
convertidas, pois se usados individualmente, não apresentariam as principais
características necessárias aos sistemas de embalagens como barreira à umidade,
termoselabilidade, resistência mecânica , dentre outras.
3.3.1. Celofane
Dos filmes celulósicos, o celofane é mais utilizado como material de embalagem,
entretanto, tem sido substituído pelo polipropileno ou poliéster, por apresentar maior
custo e problemas em ambientes com alta umidade relativa. Outras aplicações
especiais do celofane são os envoltórios para embutidos, tais como as tripas para
salsichas, salames e mortadelas.
Características Técnicas:
Quadro 1 – Codificação comercial para os filmes de celofane.
CÓDIGO Denominação
C Colorido
D ENVERNIZADO EM UM LADO
L Boa barreia à umidade
M Envernizado com nitrocelulose
P Filme sem verniz
S Com verniz termoselável
U Acabamento especial para uso técnico
W Filme opaco
X Envernizado com cloreto de polivinilideno (PVDC)
Fonte: Indústrias Votorantim S.A., 2004.
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12. As propriedades mecânicas dos filmes de celofane dependem dos tipos e
quantidades de plastificantes adicionados durante o processo de fabricação. Os filmes
apresentam boa resistência à tração e ao alongamento, quando em ambiente de
umidade relativa em torno de 60%. Do mesmo, as propriedades de barreira são boas
em ambientes secos, destacando-se a baixa permeabilidade ao oxigênio e aos aromas
dos alimentos, quando envernizado. Os vernizes mais comuns são o nitrocelulose e o
cloreto de polivinilideno (Quadro 1).
3.3.2.Papel
Matéria-prima:
Conforme foi mencionado na descrição de celofane, as fibras de celulose são os
componentes principais da estrutura dos papéis. Várias fontes vegetais podem ser
usadas na obtenção dessas fibras. O tamanho da fibra depende da característica da
madeira, sendo que as madeiras duras contêm fibras curtas (0,5 a 1,5mm) e madeiras
macias fibras longas (2 a 5mm). As árvores mais usadas para a obtenção de fibras
longas são o Pinus elliottii e Araucaria angustifólia e para fibras curtas existem as
várias espécies de eucalipto.
A resistência do papel depende do tamanho das fibras. O uso de fibras longas
resulta em papel de maior resistência mecânica (sacos de papel), enquanto que as
fibras curtas dão origem aos papéis de menor resistência, porém mais macios e
indicados para impressão gráfica.
As fibras são compostas por fibrilas e microfibrilas unidas por hemicelulose,
lignina e outros carboidratos (xilose, manose, arabinose, etc). Geralmente, as madeiras
consistem de 50% de celulose, 30% de lignina e 20% de carboidratos. Em uma
microfibrila existe cerca de 3 milhões de moléculas de celulose com cadeia molecular
variando de 100 a 3000 unidades de β-1-4 glicose.
Tipos de papel:
O Quadro 2 mostra os principias tipos de papéis, suas características,
gramatura, e aplicações no segmento de embalagens. Esses papéis são utilizados na
forma simples os convertidos por sistemas especiais de embalagens, tais como através
de laminação, recobertos com parafina, vernizes, emulsões ou revestimentos a quente
(hot-melt).
Quadro 2 – Exemplos de papéis utilizados em sistemas de embalagens.
Tipo de papel Gramatur Características Aplicações
a (g/m2)
Estiva 70 a 120 Processo mecânico; baixa Embrulho rústico; tubetes
(maculatura) resistência; reciclado; e cones.
acinzentado.
Manilhinha 40 a 45 Processo mecânico ou Embrulho e padaria.
semiquímico; baixa
resistência; reciclado;
monolúcido;
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13. Manilha 40 a 100 Processo mecânico e/ou Papel de embrulho,
semiquímico; monolúcido; geralmente colorido (para
natural ou colorido. presente).
Monolúcido 40 a 50 Polpa química branqueada; Fabricação de sacos,
superfície polida por laminados e rótulos.
supercalandragem e carga
mineral.
Papel couché 40 a 60 Polpa química branqueada, Papel com ótima
carga mineral mais imprimibilidade,
polimento em ambos os revestimento externo de
lados, superfície com brilho laminados, rótulos.
e lisura.
Papéis 30 a 80 Obtidos de polpa química Para alimentos embalados
impermeáveis especial, papéis com baixa em geral, papel para
permeabilidade aos lipídios, confeitarias, sacos para
fabricados nas versões: cartuchos.
pergaminho, glassine,
granado e fosco.
Papel seda 20 a 30 Polpas químicas Para embalagens de
branqueada, naturais ou produtos leves e frágeis,
coloridas. decorações.
Papel kraft natural 30 a 150 Polpa de fibra longa por Sacos multifoliados, sacos
processo sulfato, cor natural industriais, cimento,
parda ou em cores, boa produtos para
resistência mecânica. desidratados.
Papel kraft branco 40 a 60 Polpa de fibra longa por Sacos multifoliados, sacos
processo sulfato, cor branca, para açúcar refinado,
boa resistência mecânica. farinhas, fubá pré-cozido.
Além das várias aplicações já citadas, os papéis são bastante usados para a
fabricação de embalagens simples (primárias) a exemplo dos sacos de papel.
Quando o papel é combinado com materiais termoplásticos, os sacos de papel
apresentam melhores características de barreira, sendo geralmente fabricados por
termoselagem. Caso contrário, precisam de fechamento por colagem, por costura, por
fita adesiva ou por amarração.
Exemplos de sacos de papel incluem: sacos termoselados, sacos com fundo
plano, sacos com fundo plano colado e simples, sacos com fundo reto colado e lado
sanfonado, sacos com fundo reto costurado e lado sanfonado, sacos com fundo reto
colado e lado simples, sacos com fundo reto costurado e lado simples, sacos
valvulados.
3.3.3.Cartões
Os cartões e papelões apresentam basicamente a mesma composição dos
papéis, diferindo, entretanto, com base na gramatura, tipo de polpa e acabamento da
superfície. Geralmente, os cartões apresentam espessura superior a 300μm e
gramatura na faixa de 120 a 700 g/m2 e os papelões acima de 1.000 μm.
13

14. Tipos de cartões:
Com relação ao número de camadas de fibras que compõem a estrutura, os
cartões são classificados em simplex ou monoplex, duplex, triplex, etc. Podem ser
feitos com polpas químicas, mecânicas, virgens ou reciclada, branqueada ou natural.
A camada externa do cartão duplex é denominada forro e a interna é o suporte.
Enquanto que no cartão triplex existe uma outra camada denominada intermediária.
Para diminuir o custo do cartão, geralmente a camada intermediária é feita de polpa
reciclada e não branqueada.
Para obter um cartão com melhor apresentação e recursos gráficos, utiliza-se a
polpa branqueada no forro. Também, para embalagens mais apresentáveis ou para
alimentos congelados, utilizam-se cartões com polpa branqueada em todas as
camadas, ou seja, cartões de massa única.
Produtos alimentícios que entrarão em contato direto com o cartão requerem
polpa branqueada e não reciclada. Às vezes, esses cartões são revestidos com
parafinas ou filmes plásticos, principalmente quando for um alimento úmido como, por
exemplo, carnes e massas. Tais revestimentos melhoram, além da barreira à umidade,
a resistência aos óleos e gorduras.
Quando se utilizam outros componentes de barreira, como o alumínio, o cartão
duplex, por exemplo, constitui um dos principais componentes das estruturas
laminadas para a fabricação das embalagens cartonadas para leite longa vida e outros
produtos.
3.3.4.Embalagens Laminadas
Os materiais celulósicos em geral, exceto os filmes, apresentam pouca barreira
aos gases e vapor de água. As embalagens laminadas, entretanto, são de alta barreira,
devido à folha de alumínio e/ou filmes plásticos existentes na composição estrutural do
material laminado. Exemplos dessas embalagens são as utilizadas em sistemas
assépticos e as denominadas latas compostas.
Laminados especiais:
Exemplos desses materiais são os laminados utilizados para fabricação das
embalagens cartonadas semi-rígidas para produtos acondicionados por sistemas
assépticos ou para pasteurizados. O cartão duplex confere à embalagem a resistência
mecânica e a rigidez necessária para possibilitar a fabricação das diversas formas
existentes no mercado.
Quando se necessita de alta barreira, a estrutura possui uma folha de alumínio
como nas embalagens para leite e derivados, sucos de fruta, derivados de tomate,
óleos, etc. Mas para produtos cuja vida-de-prateleira é menor, alimentos pasteurizados,
a estrutura é composta somente pelos demais materiais.
As embalagens são feitas por máquinas específicas que forma, enche e sela em
uma só operação, denominadas máquinas do tipo form/feel/seal.
Latas compostas:
As estruturas laminadas, cujo corpo tubular recebe nas extremidades discos
metálicos, são denominadas lata composta, pois é uma composição similar às latas e
14

15. às embalagens cartonadas. O corpo da lata composta é um laminado semelhante ao
descrito acima, porém com características bem distintas, também fabricado por
processo bem diferente.
O tubo cilíndrico das latas compostas contém três elementos básicos:
revestimento interno (liner), o corpo (alma), e o revestimento externo (rótulo). O
revestimento interno, é o responsável pela barreira, geralmente conferida por uma folha
de alumínio. Quando não há necessidade de muita barreira, esse é composto de papel
e polietileno. O corpo é um cartão de fibra longa (tipo kraft), é o responsável pela forma
e resistência da lata composta. O rótulo é a parte externa contendo as informações
gráficas sobre o produto, podendo ser um laminado de papel/polietileno ou também do
tipo papel/polietileno/alumínio, para produtos que necessitam barreira ao oxigênio e à
umidade.
As extremidades das latas compostas (tampa e fundo) são feitas geralmente de
folhas-de-flandres. Semelhante às latas, essas extremidades são recravadas ao tubo
de modo a proporcionar adequada integridade do sistema de fechamento.
As latas compostas são muito utilizadas para o acondicionamento de óleos
lubrificantes. São adequadas também para produtos desidratados, óleos comestíveis,
fermento em pó, castanhas, etc.; tais aplicações tem sido limitadas devido ao fator
custo, em relação aos demais sistemas de embalagens.
3.3.5.Papelão Ondulado
Considerações Gerais:
As caixas de papelão ondulado são amplamente utilizadas como embalagens
secundárias que facilitam o transporte e a distribuição das embalagens primárias ou de
consumo. São feitas de papelão ondulado, cuja resistência depende da origem da
matéria prima utilizada na obtenção de seus componentes. Por apresentarem bom
desempenho mecânico e baixo custo, o uso do papelão ondulado tem aumentado, até
substituindo outros sistemas de transporte de mercadorias como as sacarias, as caixas
plásticas e de madeira.
As funções básicas das embalagens de papelão ondulado incluem: a contenção,
o transporte e movimentação, a proteção, a identificação e marketing dos produtos por
elas acondicionados. As caixas de papelão ondulado constituem os principais
componentes dos sistemas integrados de comercialização, ou seja, das modalidades
logísticas de distribuição e movimentação de produtos industrializados tanto no
mercado interno e de exportação.
Estrutura básica:
O papelão ondulado é composto de superfícies planas, contendo no interior,
papel ondulado unidas por adesivo. As características do papelão ondulado dependem
da matéria prima utilizada e dos processos de fabricação dos seus componentes
(capas e miolo). Quanto maior e mais íntegras forem as fibras, maior será a resistência
ao empilhamento e aos outros esforços mecânicos durante o uso. As capas quando
feitas de material virgem (papel Kraft liner e test liner), apresentam melhor
desempenho, já que a reciclagem diminui o comprimento e enfraquecem as fibras; o
miolo geralmente é proveniente de processo semiquímico ou polpa reciclada.
15

16. As espessuras do papelão ondulado variam conforme o tipo de onda desejado
bem como em função do desgaste do cilindro ondulador. O Quadro 3 mostra a
classificação de papelão ondulado em função do tipo de onda, número de ondas por
unidade linear e resistência ao esmagamento.
Quadro 3–Tipos de papelão ondulado em função da espessura, quantidade de ondas e
resistência ao esmagamento.
Tipo de onda Espessura (mm) Ondas por 10 cm Resistência ao
esmagamento (psi)
A 4,5 a 5,0 11 a 13 40
C 3,5 a 4,0 13 a 15 50
B 2,4 a 3,0 16 a 18 57
E 1,2 a 1,5 31 a 38 140
Fonte: Hanlon, 1971.
Tipos de papelão ondulado:
O papelão ondulado pode ser de face simples, parede simples, parede dupla,
tripla ou múltipla. Os tipos C e B são utilizados para parede simples ou na combinação
BC para parede dupla. Para produtos que precisam de maior proteção, como garrafas
de vidro, o tipo C é mais indicado. Quando o produto apresenta boa resistência ao
empilhamento, como as latas de conservas, utiliza-se o tipo B, ondulação essa com
maior resistência ao esmagamento.
Essas estruturas são feitas em maquinas onduladeiras, que através do uso de
vapor e cola, agrupam os componentes em um processo contínuo de fabricação. A
ondulação deverá ficar no sentido vertical, para aumentar a resistência e melhorar o
desempenho da estrutura das caixas, durante as operações de estocagem e
transporte.
Caixas de papelão ondulado:
O desenvolvimento de embalagens de papelão ondulado envolve várias etapas,
com base nas características do produto a ser acondicionado, nas possíveis
dimensões, no tipo de fechamento, no tipo de selagem e formato final da caixa.
Para um adequado desenvolvimento, visando melhor proteção, menor índice de
perdas e maior economia, as seguintes considerações são importantes (ABPO/IMAM,
1993):
• Características do produto a ser embalado (tipo, dimensões, peso e
quantidade);
• Condições de armazenagem da embalagem de transporte e do produto
embalado;
• Empilhamento (número de caixas, no depósito, no transporte e no
destino);
• Meios de transporte (rodoviário, aéreo, marítimos, ferroviários ou
combinados);
• Mercado de destino (doméstico ou exportação);
• Tempo de armazenagem;
• Condições climáticas (antes, durante e após o transporte);
• Condições de movimentação.
16

17. O fechamento corresponde à fixação da orelha da caixa por meio de grampos ou
cola, enquanto que a selagem é a fixação das abas também por grampos, cola ou fita.
As dimensões deverão seguir a ordem: comprimento (C) x largura (L) x altura
(A). O comprimento deverá ser maior ou igual à largura e a altura poderá ser tanto
maior ou menor do que as outras dimensões. Todas essas dimensões são internas e
em milímetros.
Vários são os possíveis tipos de caixas, mas as mais utilizadas são as do tipo
normal denominada 0201, pertencentes ao Grupo 02 da NBR 5980 da Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
A otimização do dimensionamento permite obter uma considerável economia,
pois cerca de 60% do custo depende da quantidade de papelão ondulado envolvido na
fabricação da caixa.
Quando possível, é importante adequar o arranjo das embalagens primárias ou
de consumo, para se obter o melhor dimensionamento. A relação mais econômica
para caixas do tipo 0201 ocorre quando C = 2L = A ou 2:1:2. Enquanto que as relações
1:1:1 e 2:2:1 resultam num aumento na quantidade de material na ordem de 12 e 33%,
respectivamente, para um mesmo volume de caixa. Isso se deve, em parte, ao
aumento da área da caixa devido ao maior tamanho das abas. Quando a tampa e
fundo da caixa situam-se na face de menor dimensão, obtém-se maior economia de
material. Portanto, deve-se fazer a melhor disposição das embalagens dentro da caixa,
para se obter maior redução de custo.
Mesmo existindo a possibilidade de otimização dimensional, às vezes o formato
da caixa é definido por outras razões técnicas de manuseio ou devido à necessidade
de maior transferência de calor nos sistemas de refrigeração. Nestas circunstâncias, a
relação 2:2:1 são as mais indicadas, mesmo sendo as caixas menos econômicas.
Deve-se, também, considerar as dimensões do palete, pois o melhor aproveitamento
volumétrico da unidade peletizada poderá ser o fator determinante do custo do sistema
de estocagem e distribuição nas etapas de comercialização de determinado produto.
3.3.6. Caixas de Madeira
As caixas de papelão ondulado constituem uma das melhores opções para o
acondicionamento de produtos industrializados, enquanto que as caixas de madeira
são mais utilizadas para matéria-prima e em especial para os produtos
hortifrutigranjeiros, principalmente quando feitas de madeira serrada.
Existem vários tipos de caixas, dependendo de sua aplicação e tipo de produto a
ser acondicionado.
Os materiais utilizáveis podem ser: madeira serrada, madeira laminada, madeira
compensada, madeira faqueada, chapas de fibras e chapas de aglomerados. As
madeiras serradas são classificadas em três grupos, com base na densidade e dureza
das espécies de árvores utilizadas.
3.3.7. Sacos Têxteis
Outras categorias de materiais celulósicos para embalagem são os sacos
têxteis, geralmente utilizados para produtos agrícolas e matérias-primas para as
indústrias de alimentos. Quando na forma mais rústicas, existem os sacos de fibras de
17

18. juta e, para materiais industrializados como açúcar cristal e farinhas, existem os sacos
de algodão.
Esses sacos, geralmente com capacidade para 50kg de peso líquido, podem ser
fabricados sem costura (com tecido tubular) ou com costura lateral, contendo o fundo
com costuras simples, dupla ou tripla.
3.3.8. Barril de Madeira
O barril de madeira representa as situações típicas de recipientes de origem
celulósica, fabricados com madeiras especiais a exemplo do carvalho. São indicados
basicamente para o acondicionamento de bebidas alcoólicas, ou para conservas e
condimentos.
Devido sua construção ser geralmente artesanal, são mais caros, em relação
aos demais materiais de embalagem.
3.3.9. Paletes de Madeira
Os paletes constituem os principais componentes das cargas unitizadas, através
da paletização. A unitização consiste no agrupamento de unidades ou embalagens,
para facilitar e otimizar a movimentação através de sistema integrado, durante a
estocagem transporte e distribuição de produtos industrializados. Além da redução dos
custos de comercialização, a unitização também permite reduzir perdas pois confere
maior proteção aos produtos acondicionados.
Os paletes, na sua maioria de madeira, são plataformas compatíveis aos
formatos dos produtos e dispositivos de movimentação possuem várias formas e
dimensões. Os dispositivos para movimentação das cargas paletizadas são as
paleteiras manuais, transpaleteiras, empilhadeiras, plataformas e guindastes.
Os paletes de madeira podem ser fabricados a partir de madeira serrada,
aglomerada e compensada. Outros materiais celulósicos como o papelão ondulado e
as chapas rígidas, são também utilizados.
Outros materiais como os metálicos (aço e alumínio) e os plásticos (polietileno
de alta densidade), são as alternativas aos de natureza celulósica. Às vezes são feitos
com materiais mistos, tais como aço e madeira, aço e plástico, papelão e plástico, etc.
Os paletes celulósicos apresentam vida útil dependendo do material utilizado.
Podem ser descartáveis (one way) ou reutilizáveis com durabilidade de até 10 anos
quando feito com madeira de boa qualidade e uso adequado. Os descartáveis são
geralmente feitos de madeiras oriundas de pinus ou de eucaliptos.
São várias as possíveis dimensões dos paletes, pois essas dependem das
dimensões do produto. Para um melhor aproveitamento da unidade paletizada, deve-se
otimizar as dimensões para se obter a melhor eficiência volumétrica de armazenagem
e transporte. O palete quadrado de 1100 x 1100mm é o que apresenta melhor relação
dimensional. Entretanto, o palete 1000 x 1200mm é o modelo padronizado pelos
supermercados, também denominado palete PBR (padrão brasileiro).
3.4.CONTROLE DE QUALIDADE DE EMBALAGENS CELULÓSICAS
3.4.1.Especificação das Dimensões de Embalagens
Objetivo: Determinar a dimensão e a capacidade volumétrica de vários tipos de
embalagens
a) Determinação da dimensão
18

19. Material:
-Amostras de embalagem -Micrômetro
-Paquímetro -Régua
Procedimento:
-Escolher amostras de embalagem para fazer as medidas de dimensão, sendo:
Embalagens flexíveis plásticas, Embalagens plásticas rígidas, Recipientes metálicos,
Recipientes de vidro, Embalagens celulósicas
b) Determinação da capacidade volumétrica
Material:
-Amostras de embalagens rígidas: garrafas plásticas, - Proveta
de vidro e recipientes metálicos. - Termômetro
-Balança -Água destilada
Procedimento:
- Escolher uma embalagem
- Pesar a embalagem vazia (anotar)
- Preencher a embalagem com água destilada
- Medir a temperatura da água (anotar)
- Pesar a embalagem com água (anotar)
- Determinar o volume de água destilada pela fórmula da densidade,
considerando a tabela de variação de densidade com a temperatura.
Drenar a água da embalagem em uma proveta e comparar o volume medido com o
volume calculado.
3.4.2.Propriedades Mecânicas de Papel, Cartão e Papelão
a) Resistência de coluna e ao esmagamento da onda de papelão ondulado
Material:
- Equipamento Crush Tester
- Amostras de papelão ondulado
- Cortador de corpos de prova
- Suporte fixador dos corpos de prova
Procedimento:
- Os corpos de prova devem ser condicionados de acordo com a NBR 6733: T= (20+2)
o
C e UR = (65+2)%, salvo determinação em contrário.
- Salvo condições especiais, são utilizados 10 corpos de prova, retirados da
chapa ou da caixa, de áreas sem impressão, marcas e/ou quaisquer danos.
-
Para resistência a compressão de coluna:
- Cortar o papelão de modo a obter um corpo de prova retangular, com largura de 63+
0,5mm e comprimento de 100 + 0,5 mm.
- Os cortes devem ser paralelos, retilíneos, com bordas lisas, perpendiculares às
superfícies das chapas, e sem amassamento das ondas.
Para resistência ao esmagamento:
- Cortar o corpo de prova na forma circular utilizando o cortador específico
- Comprimir os corpos de prova até o colapso total do corpo ou das ondas.
19

20. - Acionada a prensa, o ponteiro do dinamômetro irá deslocar o indicador, que marcará
o valor no momento do colapso.
- A resistência à compressão de coluna é dada em N/cm. Para transformar de kgf/cm
para N/cm multiplica-se por 9,8067.
- A resistência ao esmagamento (E[kPa]) é dada pela equação: E = F*98,067/A
Onde: F= força no momento do colapso em kgf e A= área do corpo de prova em cm2
b) Absorção de água
Objetivo: Determinar a absorção de água em amostras de papel.
Material:
-Aparelho Cobb Tester
-Amostras de papel (125x125mm)
-Balança
-Cronômetro
-Rolo de compressão de 10Kg
Procedimento:
-Cortar os corpos-de-prova com dimensão superior ao diâmetro do anel
(125mmx125mm), pesá-los e fixá-los no dispositivo, deixando a face a ser testada para
cima.
-Adicionar, 100mL de água destilada dentro do anel e cronometrar 120 segundos
(dependendo da absorção do material, o tempo poderá ser de 30, 60 ou 300
segundos).
-Após este tempo, retirar a água sem molhar a parte externa ao anel, e remover o
excesso de água superficial da amostra, pressionando-a entre duas folhas de papel
absorvente, ou utilizando-se o rolo condicionador.
-Repesar a amostra e calcular em g/m2, multiplicando-se o valor por 100.
-Calcular o valor médio e o desvio padrão, considerando-se no mínimo 5 amostras.
20

21. 4.EMBALAGENS METÁLICAS
4.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os materiais metálicos empregados nos sistemas de embalagens incluem
basicamente os derivados do aço e os de alumínio, os quais são utilizados para a
fabricação de latas, tampas, baldes, tambores e containeres. Dependendo das
especificações, em função das exigências específicas de cada produto, existem várias
configurações com relação aos metais componentes do aço e das ligas de alumínio.
Este capítulo dará ênfase às latas utilizáveis no segmento alimentício, buscando
discutir os aspectos de qualidade das embalagens para se obter uma maior vida-de-
prateleira do produto.
O Brasil possui uma boa capacidade de produção de embalagens metálicas. A
capacidade para folhas de aço tem sido altamente suficiente, possibilitando a
exportação de cerca de 40% da produção nacional; atualmente a capacidade de
produção de latas de alumínio ultrapassa 14 bilhões de latas/ano. A reciclagem de latas
de alumínio conquistou um grande destaque mundial. Hoje são recicladas mais de
87% da produção nacional e, entre os países em que a reciclagem não é obrigatória, o
Brasil ocupa o primeiro lugar, seguido pelo Japão (83%) e EUA (53%), segundo dados
da.
Dentre as folhas de aço, as folhas-de-flandres constituem o maior mercado. São
usadas para a fabricação de latas de três pecas, latas retangulares, latas de duas
peças, latas compostas, latas trapezoidais, latas para aerossóis e baldes. Os óleos
comestíveis representam o principal mercado de latas de três peças, seguido por leite
em pó e vegetais em conservas. As folhas cromadas são bem usadas para fabricação
de tampas/fundos, rolhas metálicas e latas para pescados. Existem mais de 60
empresas brasileiras transformadoras de folhas de aço em embalagens.
4.2.PRÓS E CONTRAS
As embalagens metálicas, em especial as de aço, apresentam uma extensa
relação de pontos fortes e fracos, em relação aos outros materiais, a saber:
Pontos fortes - Barreira aos gases, aromas e odores; hermeticidade, resistência
térmica; resistência mecânica; versatilidade de formatos e tamanhos; boa
apresentação visual, boa variedade de aplicações, proteção ao produto, resistência aos
insetos e roedores; reciclabilidade; velocidade de fabricação, etc.
Pontos fracos – Corrosão interna e externa, quando mal especificada; não visualiza o
produto; tampa convencional com difícil abertura; não apropriada para uso em
microondas; maior custo e peso, em relação às embalagens plásticas; etc.
As embalagens de alumínio apresentam características semelhantes às citadas
acima, todavia, destacam-se a resistência à corrosão atmosférica, a condutividade
elétrica e o efeito visual da superfície a qual reforça sua nobreza. Em contra partida,
apresenta-se como um dos materiais de maior custo em relação aos demais metálicos,
plásticos, celulósicos e de vidro. Também, não é viável tecnicamente, a fabricação de
latas de três peças, devido à dificuldade de fechamento do corpo pelos processos
usados nas latas de aço; devido a menor resistência à deformação, as latas de
21

22. alumínio de formato cilíndrico geralmente requerem a injeção do gás carbônico ou do
nitrogênio ao produto, para evitar o amassamento durante a comercialização.
4.3.COMPETITIVIDADE
As embalagens metálicas apresentam baixo poder de competitividade, com
relação ao fator custo. Com relação às latas de aço, considerando-se o
desenvolvimento da solda elétrica, foi possível uma grande redução na espessura das
folhas. Com esse tipo de solda, foram possíveis as fabricações de latas com os
reforços circulares (beads), para aumentar a resistência mecânica e evitar os
amassamentos e a colapsagem do corpo das latas mais finas; latas com solda de
chumbo/estanho não permitiam tais reforços. O processo de laminação com dupla
redução (DR), resulta em folhas mais finas e com maior dureza, permitindo à
fabricação de latas com maior resistência ao amassamento.
O uso fé folhas mais finas possibilitou, também, o desenvolvimento da micro-
recravação, por sua vez mais econômica e atraente do que a recravação convencional.
Folhas com espessura de 0,22mm foram reduzidas para 0,16mm, o que corresponde à
cerca de 14% de redução no custo de uma lata com capacidade para 500 gamas de
produto.
A redução na espessura das latas para óleos permitiu sua competitividade,
ameaçada pelos sistemas de embalagens cartonadas e pelas garrafas de
politereftalato de etileno (PET). Atualmente, as latas para óleos apresentam corpo com
0,14mm e tampa/fundo com 0,16 a 0,18mm.
A melhoria na qualidade dos revestimentos internos (vernizes), permitiu a
utilização de folhas-de-flandres mais competitivas (com menor estanhagem), sem
comprometer a vida útil do produto. Exemplos destes revestimentos especiais incluem:
os vernizes solúveis em água, os vernizes com alto teor de sólidos, os vernizes
esmatados e os eletrostáticos.
4.4. TIPOS DE EMBALAGENS METÁLICAS
4.4.1.Folhas de Aço-Carbono
As embalagens metálicas derivadas do aço-carbono são fabricadas a partir das
folhas-de-flandres (FF), folhas cromadas (FC), folhas-não-revestidas (FNR) e chapas
zincadas. Todas essas estruturas têm em comum o aço-base, cujas características
dependem da composição química dos metais envolvidos na fabricação da liga de aço
e dos processos de laminação das folhas. Essas folhas são materiais planos, contendo
aço de baixo teor de carbono, revestidas com estanho (FF) ou com cromo (FC).
O aço-base é a matéria-prima para a produção das embalagens metálicas,
disponíveis na forma de bobinas ou de folhas. A nível nacional, sua produção iniciou-
se em 1946 pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), empresa que se consolidou
como uma líder mundial neste segmento.
Para a produção do aço-base, uma ampla seqüência de processos siderúrgicos
são envolvidos, sendo que a composição química em termos valores percentuais dos
metais residuais irá definir os diferentes tipos de aço-base, conforme mostra a Quadro
4.
22

23. A resistência do aço-base à corrosão depende de sua composição química. Os
elementos, enxofre, cobre e fósforo, são os que mais aceleram a corrosão. O aço-base
tipo L é indicado para produtos ácidos e que contém muito fósforo. O tipo MR é de uso
geral e o D é para produtos pouco agressivos.
Quadro 4 – Classificação dos tipos de aço-base em função da composição química
(%).
Tipo C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo
Tipo MR 0,13 0,60 0,02 0,05 0,02 0,20 0,15 0,10 0,05
Tipo D 0,12 0,60 0,02 0,05 0,02 0,20 0,15 0,10 0,05
Tipo L 0,13 0,60 0,015 0,05 0,02 0,06 0,04 0,06 0,05
Fonte: CSN, 2004.
Folhas-de-flandres (FF)
O aço-base pode receber revestimento de estanho de diferentes tipos,
caracterizando-se desta forma as diversas modalidades de folhas-de-flandres (Figura
1). A quantidade de estanho, depositado eletroliticamente sobre o aço, pode ser igual
em ambas às faces ou em quantidade diferenciada. Quando a quantidade de estanho é
a mesma, denomina-se revestimento normal (N) e quando a quantidade é desigual,
tem-se o revestimento diferencial (D). O Quadro 5 mostra os valores de estanhagem
mais usuais bem como suas denominações. Para as folhas-de-flandres diferenciais
existe uma marcação característica para se identificar às faces com maior ou menor
revestimento.
Figura 1 - Ilustração de uma folha-de-flandres, mostrando os componentes estruturais
de um dos lados. Para folhas cromadas, as camadas acima do aço-base serão de
23

24. cromo e óxido de cromo, ou sem nenhuma camada de metais, quando for uma folha
não revestida.
A estanhagem, feita por um processo contínuo de eletrodeposição do estanho, é
denominada pela CSN como Ferrostan, o qual confere às folhas boa resistência à
corrosão, resistência mecânica e soldabilidade.
Quadro 5 – Folhas-de-Flandres com Revestimento Normal (N).
Revestimento Massa Mínima de Sn Depositada - g/m2
Mínimo Individual Mínimo do ensaio
Triplo
E 1,1/1,1 0,72 0,90
E 2,0/2,0 1,36 1,70
E 2,8/2,8 1,97 2,46
E 5,6/5,6 4,21 5,26
E 8,4/8,4 6,27 7,84
E 11,2/11,2 8,06 10,08
Fonte: CSN, 2004.
Folhas cromadas (FC)
As folhas cromadas diferem das folhas-de-flandres ao receberem o revestimento
de cromo (Cr) e seu óxido (CrO) ao invés de estanho, entretanto utilizam-se os
mesmos tipos de aço-base. O revestimento nominal de cromo metálico é de 60 mg/m2,
sendo que os valores mínimo e máximo são 30 e 140 mg/m2, respectivamente.
A resistência à corrosão das folhas cromadas é conferida pela camada de
óxido de cromo que se forma sobre o cromo metálico. A camada de óxido aumenta a
barreira de isolamento do aço-base, evitando desta forma a ação drástica dos ácidos
orgânicos dissociados nos alimentos agressivos, ou seja, naqueles com baixo valor de
pH.
Folha estanho-cromo (Stancrom)
A folha-de-flandres tipo stancrom, apresenta uma configuração intermediária e
representativa das FF e FC. A estanhagem mínima desta folha, determinada por ensaio
triplo, é de 0,80g/m2. Sua indicação é para alimentos pouco agressivos, permitindo
assim a especificação de uma folha metálica de menor custo.
24

25. Quadro 6 – Folhas-de-Flandres com Revestimento Diferencial (D).
Revestimento Massa Mínima de Sn Depositada - g/m2
Mínimo Individual Mínimo do Ensaio
triplo
D 1,1/0 0,72 0 0,90 0
D 2,8/1,1 1,36 0,72 1,70 0,90
D 5,6/2,8 1,97 1,97 2,46 2,46
D 8,4/2,8 4,21 1,97 5,26 2,46
D 8,4/ 5,6 6,27 4,21 7,84 5,26
D 11,2/2,8 8,06 1,97 10,08 2,46
D 11,2/5,6 8,06 4,21 10,08 5,26
Fonte: CSN, 2004.
4.4.2. Folhas de Alumínio
O alumínio é um dos metais mais abundantes na superfície terrestre, geralmente
se encontra oxidado, ou quando na forma de metal, apresenta uma resistente camada
devido ao processo natural de passivação, causado pelo contato com o oxigênio
atmosférico.
O alumínio é extraído da mineração de jazidas de bauxita. O processo consiste
na purificação da bauxita por reações alcalinas para produção da alumina e através de
eletrólise faz-se a redução do metal oxidado à forma metálica. O resultado do processo
é o lingote de alumínio, matéria-prima para a fundição e produção das ligas com
características específicas para os diversos setores industriais.
Laminados
Em função da espessura, os laminados de alumínio classificam-se em: chapas e
folhas. As chapas apresentam espessura superior 0,15mm, disponíveis nas formas
planas, bobinas e discos.
As folhas utilizadas no segmento de embalagens flexíveis apresentam
espessura variável com tipo de aplicação, geralmente acima de 0,005mm; quanto
menor a espessura maior é a possibilidade de formação de microfuros. Acima de
0,025mm a quantidade de microfuros fica reduzida, espessura acima da qual tornam as
folhas de alumínio um material impermeável ou de máxima barreira aos gases e vapor
de água (Hanlon, 1971).
4.5.VERNIZES
Generalidades
Os vernizes são revestimentos orgânicos poliméricos, derivados de resinas e
óleos naturais ou produzidos sinteticamente. Dentre suas várias funções, destaca-se o
seu efeito de proteção contra a corrosão, pois funciona como uma barreira de
isolamento entre o produto e a superfície metálica da embalagem, sendo também
denominados revestimentos de proteção (protective coatings). Tal proteção reduz
também a migração de metais para o produto.
25

26. Sua evolução tecnológica ocorreu em paralelo com as alterações na estrutura
metálica das embalagens. Ao se reduzir o teor de estanho das folhas-de-flandres, por
exemplo, implicará numa maior porosidade da camada de estanho e, como
conseqüência, maior será a corrosão do aço-base. Também, os problemas de
sulfuração na superfície do estanho forçaram ao desenvolvimento de vernizes
especiais como os óleos-resinosos com óxido de zinco, bem como o uso das folhas
cromadas e de alumínio, as quais só poderão ser utilizadas para alimentos quando
envernizadas.
Aspectos Legais
Os vernizes para embalagens de alimentos têm que ser do tipo sanitário, ou
seja, precisam da aprovação legal que garante seu uso com relação às exigências
toxicológicas. Tal exigência estabelece que todos os componentes do verniz precisam
constar da lista positiva que relaciona os compostos orgânicos e inorgânicos com
baixo potencial de toxicidade.
Os limites de migração deverão ser avaliados conforme as normas técnicas
específicas para cada caso. O Quadro 7 relaciona alguns parâmetros e testes
geralmente feitos nos vernizes para embalagens de alimentos.
Quadro 7 – Testes exigidos na aprovação de vernizes para contato com alimento.
Características Método/equipamento
-Resistência à adesão -Teste da fita adesiva
-Resistência à esterilização -Nenhuma absorção de água e redução da
aderência a 121°C
-Resistência ao enxofre -Teste de cistina
-Teste de porosidade -Teste de sulfato de cobre
-Resistência ácida -Ácido acético, lático, cítrico mais cloreto
de sódio e açúcar
-Inerticidade ao sabor e aroma -Após esterilização em água
-Resistência à temperatura de -Nenhuma dissolução
soldagem -Nas operações de fabricação da
-Flexibilidade embalagem
-Espessura do filme -Nas medidas destrutivas e não destrutivas
-Resíduo de solvente -Método da lata quente
Fonte: FAO, 1986.
Tipos de vernizes
Aos primeiros vernizes desenvolvidos, cabem às resinas de origem natural, mas
atualmente existe uma grande variedade dos obtidos por processos de polimerização.
As principais resinas que compõem as formulações dos vernizes incluem: as
oleoresinosas, as fenólicas, as epóxicas, as vinílicas, as butadiênicas e as acrílicas.
Através do ajuste da formulação, obtém-se as características necessárias à
adequação do verniz aos diversos requisitos técnicos como: eficiência como barreira de
proteção, flexibilidade, aderência, custo, etc. Algumas resinas são misturadas para se
obter um verniz com melhor desempenho. Por exemplo, as epoxifenólicas apresentam
26

27. a boa resistência ao enxofre das fenólicas e a flexibilidade das epóxicas, portanto são
consideradas de uso geral no setor alimentício.
O Quadro 8 mostra as características e aplicações dos principais vernizes
sanitários para alimentos.
Quadro 8 - Características e exemplos de aplicações de alguns vernizes.
Verniz Peso seco Espessura Aplicações Comentários
(g/m2) (μm)
Fenólico 3,5 a 5,0 2a3 Frutas, Baixa porosidade;
vegetais e baixo custo; pouco
carne. flexível; podem
causar gosto ruim
ao produto.
Epóxico 4,0 a 6,0 4,5 a 6,5 Frutas, Boa aderência;
vegetais, usado como verniz
carne. base para latas de
alumínio.
Epoxi-fenólico 4,5 a 5,5 4a6 Frutas, Verniz de uso geral;
vegetais, apresenta as
conservas em vantagens
geral, carne, combinadas das
cervejas. resinas básicas;
com alumínio para
carne.
Óleo resinoso 4,5 a 6,0 4a6 Produtos Baixo custo, pouca
ácidos e aderência
Óleos.
Óleo resinoso 5,0 a 7,0 4,5 a 7,5 Milho, ervilha e Devido ao zinco,
e óxido de produtos que não pode ser usado
zinco liberam para frutas ácidas
enxofre.
Acrílico 6,5 a 10,0 14 a 17 Conservas em Transparentes ou
geral e sopas. esmaltados, interior
e exterior
Butadiênico 4,0 a 6,0 5 a 6,5 Cerveja, Baixa porosidade,
refrigerantes, Maior custo relativo
vegetais,
sopas.
Vinílico 5,5 a 6,5 6a8 Cerveja e Segunda camada,
refrigerantes. sensível aos
processos térmicos,
boa barreira
Urêico 4,5 a 6,5 5a7 Frutas e Verniz de base para
vegetais latas de alumínio.
27

28. 4.6.CONTROLE DE QUALIDADE DE EMBALAGENS METÁLICAS
4.6.1.Controle de qualidade de vernizes
Objetivo: Determinar o peso seco e realizar os testes de aderência, cozimento e
porosidade. Tais informações são importantes para especificação técnica de latas para
alimentos, visando atender aos requisitos de proteção e otimização de custo.
Material necessário:
-Balança de precisão (0,1mg) -Solução de soda cáustica
-Gabaritos -Solvente para remoção de vernizes
-Folhas metálicas ou latas envernizadas -Vidraria
-Estufa
Procedimento:
a)Teste de aderência
-Reticular um pedaço de amostra (ver Figura 1), usando gabarito;
-Aderir uma fita adesiva de 2cm de largura sobre os quadriculados;
-Puxar a fita rapidamente para cima;
-Avaliar a aderência ou o grau de destacamento do verniz, conforme o Quadro 1.
b)Teste de cozimento
-Aplicar metil-etil-cetona com algodão, fazendo movimentos de fricção sobre a amostra
envernizada durante 20 segundos, sempre em um mesmo sentido.
O cozimento é considerado satisfatório quando não há remoção de verniz, após
efetuada a fricção da amostra.
c) Teste de Porosidade
A porosidade de uma camada de verniz é proveniente de várias causas:
viscosidade inadequada do verniz antes da aplicação, presença de partículas
insolúveis no verniz ou nas superfícies de contato (cilindros e folhas) e baixo teor de
sólidos no solvente. Quanto maior a porosidade maior a possibilidade de corrosão
localizada.
Teste Químico
Consiste no uso de soluções corrosivas que atacam a superfície do metal, que
fica exposta devido a porosidade do verniz.
-Cortar a mostra;
-Limpar com água, sabão, acetona e secar;
-Despejar a solução corrosiva (CuSO4 em meio ácido) sobre a amostra e deixar por 2
minutos;
-Lavar, enxugar e verificar pontos de cor de cobre metálico, especificando o número de
poros por cm2.
d)Determinação do Peso Seco
-Cortar as amostras com gabarito ou prensas de corte;
-Para amostras litografadas, remover a litografia (tinta+verniz externo) com palha de
aço;
28

29. -Lavar a amostra com água e sabão, e secá-la com jato de ar quente;
-Determinar o peso inicial (Pi) em balança analítica;
-Remover o verniz com o solvente adequado ou com soda cáustica a 10% em ebulição;
-Certificar-se da completa remoção do verniz, lavar a amostra e secar com jato de ar
quente;
-Repesar a amostra sem o verniz, determinando o peso final (Pf) em balança analítica.
Apresentação dos resultados
A quantidade de verniz deverá ser calculada por diferença dos pesos obtidos e o
seu valor médio expresso em g/m2, a saber:
Peso seco = [(Pi-Pf)/área da amostra] x 10.000
Outros testes
“MIKROTEST”: Aparelho específico para teste de vernizes que mede a força
eletromagnética e sua correlação com a espessura do verniz e sua porosidade.
Teste Eletrolítico: Medida da corrente elétrica, em função da porosidade, utilizando-se
cuba eletrolítica ou a própria lata. A formação de pontos de corrosão no verniz
evidencia os poros e permite quantifica-los por unidade de superfície exposta (Figura
2). A medida de amperagem pode ser também usada para correlacionar com a
porosidade.
e) Identificação de vernizes
Objetivo: Identificar o verniz aplicado a amostras de embalagens metálicas através de
métodos empíricos.
Material necessário:
-Álcool metílico -Bico de Bunsen
-Clorofórmio -Chapa de aquecimento
-Etil oxitol (celusolve) -Haste de cobre
-Soda cáustica -Lupa
-Ácido sulfúrico concentrado -Tubos de ensaio e pinças
-Papel de filtro
Procedimento:
Executar os testes descritos na seqüência abaixo e identificar o verniz utilizando o
Quadro 2.
1. Teste da mistura de clorofórmio e álcool metílico
Colocar pedaços da amostra envernizada em um tubo de ensaio e adicionar a
mistura clorofórmio:metanol(10:1). Logo em seguida, retirar a amostra e anotar as
alterações visuais e de aderência do verniz.
2. Teste da soda cáustica fria
Colocar em um tubo de ensaio a solução de NaOH (10%) e manter a amostra
por 3 a 4 minutos e observar as possíveis alterações de cor e aderência do verniz.
Este teste é bem específico para identificação do verniz fenólico, o qual forma
cor roxa e podendo causar remoção parcial.
29

30. Para as amostras que contêm alumínio (latas de refrigerante e de cerveja), não
se recomenda o uso dos testes com soda cáustica, devido ao seu ataque ao alumínio.
Nestes casos, tem que se utilizar os demais testes, pois, a efervescência e dissolução
do alumínio dificultarão a identificação do verniz.
3. Teste da soda cáustica em ebulição
Aquecer em um tubo de ensaio a solução de NaOH (10%) até ebulição e colocar
a amostra por 30 segundos. Retirar a amostra e observar as alterações no verniz.
4. Teste da soda cáustica e celusolve em ebulição
Em um tubo de ensaio adicionar partes iguais de NaOH (10%) e celusolve,
aquecer até ebulição, colocar a amostra por 30 segundos. Observar se houve
dissolução ou mudanças na cor inicial do verniz.
5. Teste do ácido sulfúrico concentrado
Colocar uma gota do ácido, por meio de um bastão de vidro, sobre a amostra e
verificar, após 15 segundos, se ocorre dissolução do verniz. Em seguida, cobrir a gota
com papel de filtro seco e, decorridos 15 segundos, verificar a formação de cor roxa, a
qual indica a presença de resina epóxida.
IMPORTANTE: Ao terminar os testes, colocar o resíduo de solvente no respectivo
frasco de descarte (na capela), jogar a amostra no lixo, enxaguar os tubos de ensaio e
mergulha-los na solução detergente.
6. Teste de Beilstein
Este é um teste que indica a presença de resinas vinílicas cloradas. Ao
queimar-se a amostra numa haste de cobre em bico de Bunsen, vernizes contendo
elementos halogênicos como o cloro, formarão uma chama de cor verde.
Vernizes que contêm pigmentos inorgânicos, apresentam-se opalescentes,
brancos ou de cor cinza, dependendo do metal utilizado. Exemplos destes são os C-
esmaltados ou óleo-resinosos, que contêm óxidos ou carbonatos de zinco, os com
pasta de alumínio e os com óxido de titânio. Neste caso, o uso de uma lupa permite
visualizar os pigmentos metálicos.
4.6.2.Determinação da camada de estanho em folhas-de-flandres
Objetivo: Quantificar o estanho em folhas-de-flandres por gravimetria. As funções
principais do estanho são a melhor resistência a corrosão para produtos ácidos e para
proporcionar agrafagem com solda branca em latas de conserva. A avaliação desse
recobrimento é de fundamental importância, pois estão em jogo, não somente os
problemas referentes a fabricação da embalagem , mas tamb[em como esta irá
preservar o produto que acondicionará.
Material Necessário:
-Folhas-de-flandres ou latas
-Gabarito ou prensa de corte
-Tesoura de funileiro
-Solventes (acetona, tricloroetileno ou tetracloreto de carbono)
-Solução de Clark (36g de tricloreto de antimônio dissolvido em 800mL de HCl
concentrado e 200mL de água destilada)
-Estufa a 105oC
-Balança analítica
30

31. Procedimento:
-Cortar as amostras com área mínima de 25cm2;
-Remover o verniz da amostra com solvente orgânico ou com solução de NaOH 10%
em ebulição; -Para latas litografadas, usar tricloroetileno ou tetracloreto de carbono
para remover a tinta de impressão;
-Retirado o verniz, limpar a amostra com acetona embebida em algodão;
-Pesar a amostra em balança analítica (0,1mg);
-Mergulhar a amostra na solução de Clark, em placa de Petri, até parar o
desprendimento de gases (cerca de 1 minuto). Remover a amostra com pinça e lavar
em água corrente, até eliminar o precipitado escuro (SnCl2). Voltar a amostra para a
solução, por mais 30 segundos, lavá-la novamente e secar com jato de ar quente.
-Pesar novamente a amostra e, por diferença de peso, calcular o teor de estanho em
g/m2 e lb/cb (1 caixa base é o conjunto de 56 folhas de 20x28 polegadas ou 112 folhas
de 20x14 polegadas);
-Comparar os resultados com os da Tabela 1 e classificar a amostra quanto ao
revestimento.
Figura 1. Detalhes de execução do teste de aderência.
Quadro 1. Avaliação de fragmentos de verniz aderido à fita adesiva em função do risco
e grade
31

32. Fonte de corrente contínua
(0-250V e 0-300mA)
Cuba com solução eletrolítica
Lata com solução eletrolítica
Figura 2. Detalhes da determinação de porosidade por testes eletroquímicos. Solução
eletrolítica: 3% de NaCl e ácido acético glacial (pH 4,5).
32

33. Quadro 2. Características dos vernizes em relação aos testes de identificação.
TESTES Álcool Soda Soda Soda Radiaçã Ácido Beilste
metílico + cáustica em cáustica em cáustic o sulfúrico in
VENIZES clorofórmio ebulição ebulição + a fria ultraviol concentra (cham
celusolve eta do a
verde)
Óleo Enrugamen Escurecimen Dissolução Não Sim Não Não
resinoso to e to e rápida muda
remoção dissolução a cor
rápida
Óleo Amolecime Escurecimen Dissolução Não Sim Não Não
resinoso nto to e remoção rápida muda
modificado lenta com a cor
com resina fragmentos
orgânica de filme, não
dissolve
Fenólico- Fácil Escurecimen Escurecime Não Sim Não Não
oleoso remoção to e remoção nto e muda
lenta com dissolução a cor
filme inteiro,
não dissolve
Fenólico Não é Apareciment Apareciment Aparec Não Não Não
afetado o o de cor e cor
momentâneo roxa, roxa,
de cor roxa, remoção remoç
remoção rápida, não ão do
rápida, não dissolve filme
dissolve em
alguns
casos
Vinílico Dissolução Não Não Não Não Não Sim
rápida escurece ou escurece ou muda
dissolve. dissolve. a cor
Pode haver Pode haver
descascame destacament
nto. o
Butadieno Ligeiro Não Escurecime Não Sim Não Não
amolecime escurece nto e muda
nto descascame descascame a cor
nto como nto do filme
filme inteiro inteiro
Epoxyfenól Ligeiro Não Escurecime Não Sim Sim Não
ico amolecime escurece, nto rápido. muda
nto remoção Remoção a cor
externa lenta rápida sem
dissolução
Epoxyureic Ligeiro Não há Não Não Não Sim Não
o amolecime remoção escurece, muda
nto remoção a cor
rápida sem
33

34. dissolução
Epoxyviníli Ligeiro Não Não Não Sim Sim-roxo Sim
co amolecime escurece, escurece, muda pálido
nto destacament destacament a cor
o apenas o apenas
nas bordas nas bordas
5. EMBALAGENS PLÁSTICAS
5.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os materiais de origem plástica incluem uma vasta classificação, com base na
composição química, nas propriedades físicas e mecânicas e nos diversos processos
de transformação e/ou conversão das embalagens. Conseqüentemente, devido às
suas várias características, são também denominadas embalagens alternativas às
tradicionais de origem metálicas e de vidro, pois permitem uma melhor adequação do
sistema de embalagem ao produto, evitando desta forma o superdimensionamento, ou
seja, uma melhor relação custo/benefício.
Com relação à composição química, propriedades físicas e mecânicas, a
classificação dos materiais plásticos dependerá do polímero, da estrutura molecular, do
peso molecular, da densidade, da cristalinidade, das transições físicas, dentre outras.
Tais características irão de certo modo afetar a permeabilidade (aos gases, vapor de
água e aos compostos voláteis) , as resistências (à tração, ao impacto, à compressão,
ao alongamento e ao rasgamento), as temperaturas de selagem, a transparência, a
opacidade, etc.
Com base nos processos de transformação e/ou conversão, os materiais
plásticos darão origem aos diversos tipos e formatos de embalagens, tais como as
embalagens flexíveis (sacos e sacolas, filmes encolhíveis e esticáveis, etc.) e as
embalagens rígidas (bandejas, potes, garrafas, garrafões, bombonas, caixas, tampas e
dispositivos de fechamento, etc.). Outras denominações pertinentes incluem:
embalagens convertidas (por laminação, por extrusão e coextrusão), embalagens
termoformadas, embalagens metalizadas, sacolas auto-sustentáveis (stand up
pouches), embalagens a vácuo, embalagens encolhíveis (shrinks), embalagens bolhas
(blisters), envoltórios e acessórios (selos, grampos, rótulos e etiquetas).
Como pode ser observada, a embalagem plástica constitui uma grande
variedade de opções que possibilitam uma dosagem adequada na especificação e
dimensionamento da embalagem ao produto, tornando-as altamente competitivas em
relação aos demais materiais. Dentre esses requisitos, destacam-se as exigências de
proteção, os aspectos econômicos e as restrições de legislação e do meio ambiente.
Quanto ao fator proteção, as embalagens plásticas permitem a obtenção de um
gradiente de barreira com relação à permeabilidade aos gases, ao vapor de água e aos
compostos voláteis, dependendo da constituição polimérica e dos processos de
fabricação da embalagem. Outros fatores como as propriedades mecânicas e
resistência física são tanto quanto importantes para que o sistema de embalagem não
34

35. venha ser subdimensionado, ou apresentar reduzido tempo de vida útil de
comercialização.
Atualmente, do mercado nacional de materiais plásticos, 40% é para
embalagens, cujas principais resinas incluem: polietileno, polipropileno, poliestireno,
policloreto de vinila, politereftalato de etileno e policarbonato.
5.2. POLÍMEROS E POLIMERIZAÇÃO
Os materiais plásticos são polímeros orgânicos ou inorgânicos, obtidos por
processos de polimerização de unidades monoméricas, contendo basicamente os
elementos químicos: carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, cloro e flúor. A
polimerização consiste na reação de síntese dos monômeros em reatores especiais,
com controle de calor, pressão e de catalisadores, para a obtenção do polímero que
geralmente é uma molécula de alto peso molecular.
As reações de polimerização podem ser por adição (em massa, em solução, em
emulsão, por suspensão) ou por condensação. A reação por adição é típica dos
materiais poliolefínicos e vinílicos, enquanto que a por condensação é características
da polimerização de materiais poliamídicos e poliésteres.
Quando a polimerização é a partir de um só monômero tem-se o
homopolímero, mas quando se origina de monômeros diferentes (comonômeros) tem-
se o heteropolímero. Os heteropolímeros provenientes de dois ou três comonômeros
são denominados copolímeros e terpolímeros, respectivamente. As propriedades e
características dos materiais poliméricos dependem da polimerização, bem como da
proporção entre os comonômeros e sua distribuição ao longo da estrutura molecular.
Assim sendo, os polímeros podem apresentar estrutura molecular linear ou ramificada.
Os materiais poliméricos ainda podem ser do tipo termoplástico ou termofixo. Os
termoplásticos são aqueles que apresentam comportamento reversível sob a ação do
calor. Quando aquecidos amolecem, mas ao resfriarem ainda mantém as mesmas
características iniciais, característica essa que permite a termosoldagem das
embalagens plásticas. Ao contrário, os termofixos ou termorrígidos endurecem
irreversivelmente sob a ação do calor, sendo assim pouco utilizados com material de
embalagem.
A matéria-prima ou a fonte dos monômeros utilizados na polimerização pode ser
de origem vegetal, animal e mineral. A fonte vegetal inclui a celulose, o amido, a
proteína, os óleos e o látex, enquanto que a principal fonte animal é a caseína. Essas
matérias-primas, apesar de serem de origem natural e renovável, são utilizadas como
alternativas às de origem mineral, entretanto apresentam limitações técnicas e
econômicas.
Com relação às fontes de origem mineral, a hulha ou carvão de pedra já foi bem
utilizado, mas foi praticamente substituída pela nafta do petróleo, a principal fonte dos
monômeros: etileno, propileno e butileno.
5.2.1.Peso Molecular e Grau de Polimerização
O número médio de unidades de monômero e comonômeros em uma estrutura
polimérica expressa o grau de polimerização (n). Essa medida, bem como o peso
molecular médio da molécula (PMm), definem as propriedades e características do
material plástico obtido. Por exemplo, a resistência à tração, ao impacto, a flexibilidade,
a viscosidade e as condições de processabilidade do polímero variam em função do
peso molecular médio e da distribuição do peso molecular.
35

36. 5.3.ADITIVOS E FUNÇÕES
Para se obter as características necessárias ao bom desempenho das
embalagens plásticas, geralmente são adicionados aos polímeros outros compostos
químicos, denominados aditivos ou coadjuvantes de processos. Tais aditivos, além de
facilitar a transformação da resina, podem melhorar as propriedades físicas e
mecânicas do material final. Dentre as várias funções dos aditivos, destacam-se
aquelas que facilitam o processamento ou a transformação da resina, os antioxidantes,
os estabilizantes térmicos, os absorvedores de ultravioleta, os lubrificantes, os
plastificantes, etc.
O grau de aditivação depende do polímero e das aplicações da embalagem. Os
polietilenos para produção de filmes geralmente recebem poucos aditivos, às vezes
adicionam-se antioxidantes fenólicos na concentração máxima de 1%, para minimizar
as reações oxidativas via autoxidação e/ou devido à oxidação térmica durante o
processo de extrusão. Por outro lado, existem materiais que recebem vários aditivos a
exemplo do policloreto de vinila, denominados compostos ou formulações vinílicas, os
quais recebem além dos antioxidantes, outros aditivos como os estabilizantes térmicos
(bário e cálcio de zinco) e os plastificantes (fitalatos).
5.4.PRINICPAIS MATERIAIS POLIMÉRICOS
5.4.1.Polietileno (PE)
O polietileno é um dos materiais termoplásticos mais utilizados para embalagem.
É obtido pela polimerização do monômero insaturado, o etileno, cuja estrutura
molecular pode ser da forma linear ou ramificada (Figura 2), do tipo homopolímero ou
copolímero.
Como pode ser constatado, através do tipo de estrutura molecular, grau de
polimerização, tamanho molecular e das características dos monômeros utilizados na
polimerização, obtém-se os diversos polímeros do grupo dos polietilenos. Quando se
usa alta temperatura e alta pressão, produz-se o polietileno de baixa densidade
ramificado e, quando se usa catalisador estereoespecífico, obtém-se o polietileno de
alta densidade em condições de pressão e temperatura relativamente menores.
Com base na densidade final do polímero, os polietilenos recebem as seguintes
denominações:
Polietileno linear de ultrabaixa densidade - PELUBD (0,890 – 0,915g/mL);
Polietileno linear de baixa densidade – PELBD (0,916 – 0,940g/mL);
Polietileno de média densidade – PEMD (0,925 – 0,940g/mL);
Polietileno de alta densidade – PEAD (0,940 – 0,965g/mL);
Polietileno de alta densidade e alto peso molecular – PEAPM (0,940 – 0,965g/mL).
A densidade está relacionada com a disposição molecular, portanto quanto maior a
ramificação menor a densidade, tal como acontece com o PEBD. Essa propriedade
física depende também do grau de cristalinidade; por exemplo, o PEAD que apresenta
mais de 70% de sua estrutura molecular na forma cristalina, aumentando desta forma a
opacidade e as propriedades de barreira.
As características e propriedades para os polietilenos de baixa densidade:
36

37. Adequado para produção de filmes com alta flexibilidade;
Boa transparência dos filmes com baixa espessura;
Boa barreira ao vapor de água;
Alta permeabilidade aos gases;
Grande faixa de temperatura de termoselagem.
As características e propriedades para os polietilenos de alta densidade:
Menor transparência e maior opacidade dos filmes;
Adequado para garrafas, balde e bandejas;
Melhores propriedades de barreira;
Maior resistência aos óleos, gorduras e compostos químicos.
FIGURA 2 - Polietileno de baixa densidade com estrutura ramificada.
Exemplos de aplicações dos polietilenos:
Produção de filmes para uso diverso;
Filmes esticavam e/ou encolhíveis;
Embalagens convertidas por laminação ou extrusão;
Sacolas para supermercados (PEAD e PEAPM);
Embalagens rígidas (garrafas, bombonas, bandejas, caixas).
5.4.2. Polipropileno (PP)
O polipropileno é o polímero obtido pela polimerização do monômero propileno.
A molécula resultante apresenta-se de forma linear, com configurações atática,
isotática e sindiotática, dependendo do processo de síntese utilizado.
A forma atática apresenta uma disposição aleatória do grupo metil, originando-se uma
resina amorfa e pegajosa de pouca aplicação no segmento de embalagem, a não ser
como componente das formulações de adesivos e revestimentos do tipo hot melt.
O uso de catalisador estereoespecífico induz a uma reação mais ordenada,
possibilitando a formação do PP isotático e sindiotático. No isotático (Figura 3) o grupo
metil fica disposto em um só lado da molécula, enquanto que no sindiotático a
disposição é alternada, sendo que ambas as formas apresentam características e
propriedades mais apropriadas para o segmento de embalagens.
37