CORROSIÓN DE ENVASES DE HOJALATA Finalizado

 

ENVASE Y EMBALAJE DE   PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

CORROSION DE ENVASES DE HOJALATA LABORATORIO DE ENVASE Y EMBALAJE  EMBALAJE 

2015   2015

Profesor: Ing. Darwin Castillo 

 

CORROSIÓN DE ENVASES DE HOJALATA I.  INTRODUCCIÓN El uso de envases metálicos en diversas industrias está ampliamente generalizado y las exigencias en cuanto a la calidad de los revestimientos protectores que se utilizan en el interior de los mismos es cada vez mayor [1-2]. Esta vida útil está determinada por la interacción entre el producto envasado y el envase. La parte del envase que contiene el producto suele ser un sistema múltiple formado por un sustrato metálico, una película metálica protectora (opcional, usualmente estaño), una película de conversión y una película polimérica (usualmente (usualmente un barniz horneable). La corrosión interna en envases de hojalata durante el almacenamiento, tiene su origen en la interacción entre el contenedor (bote) y el contenido. Esto puede dar lugar a dos fenómenos: la disolución o la migración del estaño en el producto o el mismo efecto con hierro. Aunque que en ciertos casos, ambos se producen simultáneamente. Las causas y los medios para prevenir la corrosión son a menudo complejos y pueden desconcertar hasta a los más expertos. Por el contrario, la corrosión externa resulta de la interacción entre el envase y el ambiente. El medio ambiente está conformado por la atmósfera con sus componentes naturales (oxígeno, humedad) y no naturales (residuos gaseosos, polvo, rocío salino del mar, etc.). El resultado de esta interacción, puede aparecer rápidamente, en un par de días e incluso en unas cuantas horas y se manifiesta en forma de manchas de ó óxido. xido.  Aunque el contenido del envase no está en peligro por este tipo de corrosión, se debe admitir que la venta del mismo al por menor y al por mayor puede está seriamente comprometidas. De la misma manera que se  juzga a las personas por su aspecto, a veces injustamente, un envase oxidado no inspirará confianza y se asocia a la idea de que ha sobrepasado su tiempo de vida en los estantes. El contraste con envases contiguos  “sanos”, aumentará aumentará esta m mala ala impresión. 

 

  II.  FUNDAMENTO TEÓRICO LATAS Y CAJAS DE HOJALATA Esto es usando el fierro dulce, muchos productos requieren un recubrimiento para prevenir el ataque al fierro el cual será una laca. Hay tres tipos básicos de lata, definidas de acuerdo a como se ha producido el cuerpo. Lata sin terminaciones, cerrado en una esquina y el enrollado. El entrollado o lata enrrollada, ésta consta de un cuerpo y de una base y de una tapa que son selladas, la rigidez de este tipo de lata es determinada por la seguridad en sus junturas y la rigidez provenientes de las paredes que depende de la forma. las latas enrrolladas pueden ser divididas en latas de abertura en la parte superior y lata de línea, estos dos tipos son usados en la industria de alimentos. La hojalata es un material heterogéneo con una estructura estratificada que, básicamente, consiste de una delgada chapa de acero recubierta en ambas caras con estaño y, usualmente, laqueada. A pesar del creciente uso industrial de latas fabricadas con nuevos materiales alternativos tales como aluminio y acero cromado, el estaño continúa siendo utilizado en más del 80% de los casos. Por otra parte, las características del producto en contacto constituyen otro factor importante en la degradación de la hojalata. Entre ellas, la acidez y el tipo de ácido que la provoca son, tal vez, las más significativas debido a su agresividad. Asimismo, la velocidad del proceso corrosivo es afectada por la viscosidad del producto (si ésta es alta, dificulta la difusión iónica y con ello le pone un límite a aquélla); por su parte, la presencia de oxígeno y/u otras sustancias oxidantes, de complejantes como polifosfatos o taninos y la de nitratos o azufre influyen negativamente ya que lo aceleran (Larburu, 1996;

Zumelzu y Cabezas, 2001; Huang et al., 2006; Toŝković et al., 2002). Por

otra parte, la corrosión externa de envases de hojalata que contienen productos alimenticios, aunque menos frecuente y comparativamente menos peligrosa que la corrosión interna, es otro factor que merece ser investigado ya que los consumidores exigen no sólo productos de calidad sino también envases con buena apariencia (Montanari et al., 2000).

 

Los tipos de latas usadas en la industria de alimentos se muestran en en el Cuadro: ------------------------------------------------------------Tipo de lata Capacidad Uso típico ------------------------------------------------------------Latas de 4 ozFrutas, verabertura getales,carnes, pescado

Características Fácil de manejar y llenar automáticamente.

Latas keyopening un

1/2 lb-2lb

Café, maní, etc. granos

Después que la llave es usada se puede volver a cerrar.

Latas keyopening que no se puede volver a cerrar

Gran rango de tamaños y formas

Sardinas, pavo, carnes procesadas

Contenido puede ser removido con un mínimo de daño

Latas slip

Gran rango

Cocoa y

Se vuelve a cerrar

lid

otros polvos secos ----------------------------------------------------------

en forma simple.

Fuente: . Principles of Food Science. Part II. Physical principles of Food Preservation Edit. Fennema, M. (2005).

 

PERMEABILIDAD A LOS GASES Y VAPORES  Resumen del capítulo: Protective packaging of Food, por Karel, M. Chapter 12. Principles of Food Science. Part II. Physical principles of Food Preservation Edit. Fennema, M. (1975). La protección de los alimentos de los gases y vapores que éstas presentan en el ambiente depende de la integridad del empaque incluyendo el sellado y el cierre; y sobre todo la permeabilidad del material del empaque en sí mismo. Los gases y vapores pueden permearse o atravesar los materiales de medio los empaques por los microscópicos poros pequeños orificios o se podrían difundir por del mecanismo molecular, conocida comoy difusión activa. En la difusión activa de los gases se considera que los gases son disueltos en el material del empaque y no en las caras de las superficies para difundirse a través del material del empaque en virtud de la gradiente de concentración y se reevapora en la otra cara del material de empaque. Las consideraciones de cinética y equilibrio que gobierna la transferencia de masa que es aplicable a la deshidratación y al proceso de liofilinización de los alimentos. Los mismos conceptos son aplicados para este caso de transferencia de masa. En particular, para el caso de transporte de gases en una sola dirección (desde la atmósfera dentro del empaque) se aplica la ley de difusión como sigue (Ley de Fick)

III.  OBJETIVOS

  Evaluar la corrosión de los envases metálicos frente a los ácidos.



 

IV.  MATERIALES Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL MATERIALES Pipetas Perilla Vaso precipitado Envases de hojalata

REACTIVOS  Acido sulfurico (1%,2%,3%)  Acido cítrico (1%,2%,3%)

 

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL  

Procedimiento para medir la corrosión en hojalatas de leche gloria.

Se utilizaran 7 envases de hojalata.

Utilizaremos 2 acidos para ser colocados dentro de los envase de hojalata (15 ml en cada lata)

1%

2%

3 latas con ácido cítrico

3%

 

 

1%

2%

3%

3 latas con ácido sulfúrico

Testigo

 

Se analizarán por 15 días, y se tomaran respectivas fotos cada 48 horas.

 

Evaluaremos y describiremos: Daño leve Daño regular Daño grave.

 

 V.  RESULTADOS Y DISCUSIONES RESULTADOS   Latas sometidas a ácido cítrico



DAÑO =ácido cítrico=

Descripción

Daño leve

Conserva su matizado intacto, notación de cambio de color por oxidación.  Asperezas, pequeñas magulladuras en el matizado de la lata. Cambio de color por oxidación Ralladuras graves acompañadas de oxidación, descascarado de la lata, así como pequeñas  perforaciones.

Daño regular Daño grave

TESTIGO

ACIDO CITRICO 1%

 ACIDO CITRICO 2%

 ACIDO CITRICO 3%

Daño cero 

Daño cero 

Daño cero 

Daño cero 

Solución Tiempo

DÍA 1

Daño

Solución Tiempo

TESTIGO

ACIDO CITRICO 1%

 ACIDO CITRICO 2%

 ACIDO CITRICO 3%

Daño leve 

Daño regular  

Daño regular  

Daño grave 

DÍA 3

Daño

 

  Solución Tiempo

TESTIGO

ACIDO CITRICO 1%

 ACIDO CITRICO 2%

 ACIDO CITRICO 3%

Daño leve 

Daño regular  

Daño grave 

Daño grave 

DÍA 5

Daño

TESTIGO Solución Tiempo

ACIDO CITRICO 1%

 ACIDO CITRICO 2%

 ACIDO CITRICO 3%

DÍA 7

:

: Daño

Daño leve 

Daño regular  

Daño grave 

Daño grave 

TESTIGO

ACIDO CITRICO 1%

 ACIDO CITRICO 2%

 ACIDO CITRICO 3%

Daño regular  

Daño regular  

Daño grave 

Daño grave 

Solución Tiempo

DÍA 9

Daño

 

  Lastas sometidas a ácido sulfúrico



DAÑO=ácido sulfúrico=

Descripción

Daño leve

Conserva su matizado con pequeños cambios de color debido a la oxidación. Descascarado parcialmente acompañado con

Daño regular

 porosidades. Cambio de color por la oxidación. Descascarado total aislando el matizado de la lata  provocando futuras perforaciones, acompañado con oxidación del perímetro interno de la lata.

Daño grave

TESTIGO

ACIDO SULFURICO 1%

 ACIDO SULFURICO 2%

 ACIDO SULFURICO 3%

Daño cero

Daño cero

Daño cero

Daño cero

TESTIGO

ACIDO SULFURICO 1%

 ACIDO SULFURICO 2%

 ACIDO SULFURICO 3%

Daño leve 

Daño regular  

Daño grave 

Solución Tiempo

DÍA 1

Daño

Solución Tiempo

DÍA 3

: Daño leve 

Daño

 

  Solución Tiempo

TESTIGO

ACIDO SULFURICO 1%

 ACIDO SULFURICO 2%

 ACIDO SULFURICO 3%

Daño leve 

Daño regular  

Daño grave 

Daño grave 

TESTIGO

ACIDO SULFURICO 1%

 ACIDO SULFURICO 2%

 ACIDO SULFURICO 3%

Daño leve 

Daño regular  

Daño grave 

Daño grave 

TESTIGO

ACIDO SULFURICO 1%

 ACIDO SULFURICO 2%

 ACIDO SULFURICO 3%

Daño leve 

Daño grave 

Daño grave 

Daño grave 

DÍA 5

Daño

Solución Tiempo

DÍA 7

Daño

Solución Tiempo

DÍA 9

Daño

 

  DISCUSIÓN  

Según: Sidney H. Avner; en  “Introducció  “Introducción n A La Metalúrgica Física”   ACIDO SULFURICO: Es un ácido no oxidante que destruye rápidamente los metales aún en ausencia de oxígeno. Su máximo grado de corrosión ocurre a concentraciones de 60 a 70%. A mayor concentración es menos corrosivo porque se reduce la carga eléctrica de sus partículas y además porque al reaccionar con los metales forma sales (sulfatos) que actúan como capas protectoras. Con

el

calor

la

actividad

del

ácido

sulfúrico

aumenta

proporcionalmente.   

Según: Sidney H. Avner; en “Introducción A La Metalúrgica Física”   ACIDO CLORHIDRICO: Es más activo que el sulfúrico y ataca la mayoría de los metales y aleaciones comunes, aún en concentraciones relativamente bajas. Los factores que explican su alta corrosividad son: las sales que forma al reaccionar con los metales son muy solubles, tiene poca tendencia a producir sales insolubles y su ión cloruro es de gran movilidad. La actividad del ácido clorhídrico aumenta con la aireación, temperatura elevada e impurezas oxidantes que pueda contener (cloruro férrico por ejemplo).

 

 

Principales factores que afectan la degradación de la hojalata son: 1.  La composición del acero base y, en particular, su contenido de algunos elementos tales como azufre y fósforo.  2.  La aleación Fe/Sn en la interfaz, especialmente su forma de cristalización y continuidad (Zumelzu y

  libre, su espesor, uniformidad, 3.  La capa de estaño forma de cristalización, continuidad y tamaño de grano (cuanto menor es este, menor la resistencia a la corrosión (Palmieri et al., 2004)  4.  El pre-tratamiento de pasivación y posterior aplicación de un recubrimiento orgánico (Doherty y Sykes, Cabezas, 2001).

2008).  

La corrosión externa de envases de hojalata que contienen productos alimenticios, aunque menos frecuente y comparativamente menos peligrosa que la corrosión interna, es otro factor que merece ser investigado ya que los consumidores exigen no sólo productos de calidad sino también envases con buena apariencia (Montanari et al., 2000).    A nivel toxicológic toxicológico, o, una contaminac contaminación ión cons considerab iderable le de alimentos alimentos enlatados causada por la disolución del estaño puede derivarse de prácticas de fabricación deficientes o de una conservación prolongada o incorrecta incorrecta o de ambos. A pesar de que el barnizado de las latas reduce en gran medida el riesgo de corrosión de la hojalata, el uso de revestimientos barnizados no siempre es viable o rentable (Comité del Codex sobre Aditivos Alimentarios y Contaminantes de los Alimentos. FAO)    

Mecanismos de Corrosión Con respecto a la superficie interior de hojalata de las latas, existen cuatro mecanismos principales de corrosión: (i) Desestañación normal (ii) Desestañación rápida (iii) Desestañación parcial

(iv) Corrosión por picadura J. Iron and Steel Research Intern.: 13(2), 59-64 (2006).

 

 VI.  CONCLUSIONES  

 A mayor concentración concentración es menos corrosivo porque se reduce la carga eléctrica de sus partículas y además porque al reaccionar con los metales forma sales (sulfatos) que actúan como capas protectoras. Con el calor la actividad del ácido sulfúrico aumenta proporcionalmente.

 

La corrosión es un proceso que causa grandes pérdidas en la industria en general. Cuando se detectan o se tiene conciencia del daño que ha causado, ya es tarde y atender el problema implica altos costos no previstos, paros de plantas y tiempos improductivos de mantenimiento. mantenimiento.   La corrosión interna en envases de hojalata durante el almacenamiento, tiene su origen en la interacción entre el contenedor (bote) y el contenido. Esto puede dar lugar a dos fenómenos: la disolución o la migración del estaño en el producto o el mismo efecto con hierro.   La mayoría de los productos que se envasan normalmente en latas no revestidas tienen un contenido de ácido relativamente alto.  Además de los aspectos organolépticos, si esos productos se envasaran en latas revestidas, se modificaría el mecanismo de corrosión. En el caso de los productos más corrosivos, se traduciría en una mayor tendencia a la corrosión debajo de la película o en deslaminación, deslaminac ión, especialmente para los productos a base de tomate, y a la corrosión por picadura de la base de acero, con la consecuencia consecuen cia posterior de posibles roturas por perforación.   Los envases de metal se enfrentan a la fuerte competencia del vidrio y del plástico. Incluso con innovaciones como las latas con tapaderas fáciles de abrir por arranque, el aumento de la cuota de mercado de los recipientes de metal es inferior a la media de los productos de envasado. Para evitar reacciones entre la lata y su contenido se necesita adhesión. Actualmente la adhesión se somete a prueba midiendo la fuerza necesaria para levantar un revestimiento de barniz seco del metal en una prueba de separación. Aunque esta prueba permite identificar con facilidad las películas que no son adecuadas, no hay garantía de que las que superan la prueba darían resultados satisfactorios a largo plazo en contacto con determinados alimentos.   El nivel de estaño depende de un gran número de factores, muchos de ellos relacionados con variaciones naturales o que aparecen una vez que la lata ha pasado el control del fabricante

 

 

 VII.  RECOMENDACIONES  

Hay que

tener en cuenta que la influencia más más obvia sobre la

corrosión interna en latas de hojalata sin revestimiento es la química del producto alimenticio. Si tenemos en cuenta que las frutas, las hortalizas y los tomates tendrán importantes variaciones naturales en, por ejemplo, el tipo y la concentración de pH y ácido, según la variedad, la madurez, la época, el lugar y las condiciones de la recolección, la química del suelo y las prácticas agrícolas. Estos factores son difíciles de controlar por el conservero y, a la larga, pueden influir en el nivel de absorción de estaño por el producto.  

Como la corrosión es generadora de la causa grande de pérdidas en la industria en general. Cuando se detectan o se tiene conciencia del daño que ha causado, ya es tarde y atender el problema implica altos costos no previstos, paros de plantas y tiempos improductivos de mantenimiento se recomienda una evolución constante de la calidad de las latas antes del embasado y una evolución cuando está en el almacén después de un tiempo es mejor evaluar la condición de las latas.

 

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

 

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

 

 

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

 

La mejor solución para evitar o reducir la desestañación de las latas por alimentos agresivos es el barnizado interno. El uso de barnices ha permitido ampliar el uso de latas a nuevos productos, incluidos los productos muy agresivos. El espesor del recubrimiento afecta en gran medida al rendimiento de la lata barnizada para alimentos. Los productos no agresivos, como por ejemplo los albaricoques (damascos) y los frijoles, requieren un espesor de 4-6µm, mientras que el tomate concentrado necesita capas de 8-12µm para impedir la interacción entre la lata y su contenido.

 VIII.  BIBLIOGRAFIA    

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     

Toŝković, D., M.B. Rajković e I. vČirić; Corrosion of tin plate in brine solutions, Russian J. Appl. Chem.: 75 (11), 1808-1811 (2002 (2002). ). Zumelzu, E. y C. Cabezas; Desempeño de hojalatas de colada y recocido continuo en ambientes agresivos, Jornadas SAM-CONAMET-AAS 2001. Misiones-Argentina. 659-666 (2001). Palmieri, A., A. Montanari y G. Fasanaro; De-tinning corrosion of cans filled with tomato products, Corr. Engineer. Sci. and Technol.: 39(3), 198-208 (2004). Doherty, M. y J.M. Sykes; A quantitative study of blister growth on lacquered food cans by scanning acoustic microscopy, Corros. Sci.: 50, 2755-2772 (2008). Larburu, J.I.; Revestimientos de Hojalata y TFS, CENIM, Editado por el Consejo Superior de Investigaciones Investigaciones Científicas, España, 309-328 (1996). Huang, Q.X., L. Jiang y D. Li; Effect of black plate on corrosion resistance resistance of T5 tinplate, J. Iron and Steel Research Intern.: 13(2), 59-64 (2006). Montanari, A. y otros seis autores; External corrosion of tinplate as affected by cooling-water composition in the food preserving industry, Industria Conserve (Italy): 75(2), 195-202 (2000).