Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico 1/36 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Engenharia Mecânica na Indústria Alimentar Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico Projeto FEUP 1ºAno - Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Equipa M05_01: Supervisor: Teresa Duarte Monitor: João Santos Estudantes & Autores: Carlos Contente [email protected]Cristiana Pessoa [email protected]Gonçalo Moutinho [email protected]Gonçalo Bezerra [email protected]
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Engenharia Mecânica na Indústria Alimentarprojfeup/submit_15_16/uploads/relat_1M05... · Explorando o mundo da produção de embalagens, definidas como os "invólucros utilizados
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Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico 1/36
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Resumo
O objetivo deste trabalho passa por fazer um esclarecimento acerca das mais variadas embalagens utilizadas na indústria alimentar, nomeadamente, os materiais de que são feitas e os seus processos de produção.
Vão ser aprofundados os processos de fabrico de quatro tipos diferentes de embalagens, as embalagens de plástico, papel e cartão, vidro e, por fim, metal.
A indústria de embalagens plásticas é um mundo. De acordo com a função que irá desempenhar, produz-se o plástico mais apropriado para uma dada embalagem (PET, PP, LDPE, HDPE, entre outros). A produção destas embalagens não seria possível sem certos processos (extrusão, laminação, impressão, etc...).
Quanto às embalagens de papel, são salientados os sacos de papel, produzidos com papel kraft através de uma linha de produção não muito complexa e cada vez mais utilizados como uma solução ecológica. Por sua vez, as embalagens Tetra Pak, responsáveis pela conservação dos mais variados alimentos, nomeadamente, o leite, batidos, sumos, entre outros, apresentam um processo de fabrico mais complexo que envolve vários processos e a criação de uma folha de várias camadas de materiais compactados.
Em relação ao vidro, existem variados recipientes utilizados na indústria alimentar, cada qual com uma linha de produção distinta, no entanto, será apenas abordada a produção de garrafas e frascos, os recipientes mais frequentes.
No que toca ao metal, salientar-se-á a lata de aço, que usualmente vemos em superfícies comerciais, contendo atum, salsichas, cogumelos, feijão, entre outros. Os pontos de realce abordados serão os diferentes modos de fabrico.
Assim, serão realçados os materiais utilizados no seu fabrico e as vantagens do seu uso e os respetivos processos de produção, tal como, o papel do engenheiro mecânico ao longo de todo o procedimento.
Palavras-Chave
● Embalagem
● Processos de Fabrico
● Engenharia Mecânica
● Industria alimentar
● Produtor
● Consumidor
● Plástico
● Polímero
● Papel e Cartão
● Vidro
● Metal
● Lata de Aço
● Laminação
● Conformação
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Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer, primeiramente, à professora Teresa Duarte pela sua
disponibilidade, recomendações, indicações e por nos ter guiado na produção deste
relatório. Um enorme obrigado ao nosso monitor João Santos pela dedicação em
providenciar as ferramentas necessárias à realização do trabalho tal como à orientação que
nos ofereceu.
Ainda pretendemos agradecer à Faculdade de Engenharia, FEUP, e à semana “Orienta-
te”.
Por fim, agradecemos ao engenheiro Carlos Bezerra e ao grupo Polivouga por
disponibilizar informações e recursos essenciais para o nosso relatório.
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Índice
Lista de figuras ............................................................................................................... 6
Lista de acrónimos .......................................................................................................... 7
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Lista de figuras
Figura 1 - Processo de laminação com solvente.
Figura 2 - Processo de laminação sem solvente.
Figura 3 - Processo de laminação a quente.
Figura 4 - Processo de extrusão tubular e respetiva máquina.
Figura 5 - Exemplo de um produto de extrusão tubular.
Figura 6 - Esquema do processo de extrusão de cabeça plana.
Figura 7 - Exemplo de um produto feito por extrusão de cabeça plana.
Figura 8 - Esquema do projeção de extrusão sopro.
Figura 9 - Exemplo de um produto de extrusão sopro.
Figura 10 - Esquema de injeção.
Figura 11 - Exemplo de um produto de injeção.
Figura 12 - Processo de injeção a sopro.
Figura 13 - Exemplo de um produto de injeção sopro.
Figura 14 - Sacos de papel kraft utilizados no transporte de pão.
Figura 15 - Colocação de cola nas laterais da folha.
Figura 16 - Processo de dobragem.
Figura 17 - Corte longitudinal da folha já dobrada.
Figura 18 - Máquina automática para fabricar sacos de papel para alimentos.
Figura 19 - Camadas de uma embalagem Tetra Pak.
Figura 20 - Preparação da folha de impressão.
Figura 21 - Impressão da folha de papel.
Figura 22 - Aspersão do plástico entre o papel e o alumínio.
Figura 23 - Corte em rolos individuais.
Figura 24 - União das partes laterais da embalagem.
Figura 25 - Embalagens já prontas no final da linha de produção.
Figura 26 - Carregamento.
Figura 27 - Sopro.
Figura 28 - Transferência.
Figura 29 - Sopro Final.
Figura 30 - Extração e Arrefecimento.
Figura 31 - Carregamento.
Figura 32 - Prensagem.
Figura 33 - Transferência.
Figura 34 - Sopro Final.
Figura 35 - Extração e Arrefecimento.
Figura 36 - Ciclo da Lata.
Figura 37 - Fabrico da Lata montada a 3 peças.
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Lista de acrónimos
● PET - Politereftalato de etileno
● LDPE - Polietileno de baixa densidade
● HDPE - Polietileno de alta densidade
● PP - Polipropileno
● PS - Poliestireno
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1. Introdução
No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP e, segundo o tema proposto "Engenharia Mecânica aplicada à Indústria Alimentar", foi desenvolvido este relatório, centrado nas "Embalagens Alimentares e os seus Processos de Fabrico".
Este relatório visa:
- Dar a conhecer os variados tipos de embalagens e os materiais de que são feitos;
- Esclarecer acerca dos processos de fabrico das respetivas embalagens;
- Referir as vantagens da sua utilização conforme as propriedades dos alimentos a que se destinam.
Para além disso, como parte integrante da semana de atividades intensiva da FEUP, é de salientar outros objetivos como:
- Esclarecer acerca do método e do procedimento a utilizar para a construção de um relatório de engenharia.
Assim, como introdução ao tema importa definir os conceitos de engenharia, nomeadamente, engenharia mecânica, e de embalagem.
Engenharia caracteriza-se como a "aplicação dos princípios científicos à exploração dos recursos naturais, ao projeto e à construção de comodidades e ao fornecimento de utilidades"[1].
Enquanto que, como área bastante abrangente, Engenharia Mecânica afirma-se como "o ramo da engenharia que aplica os princípios da engenharia, física e ciência dos materiais(…) a conceção, produção e operação de máquinas e ferramentas"[2].
Explorando o mundo da produção de embalagens, definidas como os "invólucros utilizados para conter, proteger, transportar e/ou apresentar mercadorias"[3], é possível fundamentar a grande importância da Engenharia Mecânica na indústria alimentar.
A Engenharia Mecânica englobará não só os processos de fabrico das embalagens, bem como, o estudo dos materiais utilizados, a criação e a manutenção das máquinas necessárias para o desenvolvimento do produto final, os modos de viabilizar e reduzir os custos de fabrico garantindo a maior qualidade dos alimentos e a sustentabilidade ambiental associada à produção das mesmas.
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Encontrando-se o papel sob a forma de grandes rolos e bobinas nas fábricas,
este irá passar por uma máquina de corte transversal que lhe proporcionará a
dimensão pretendida para o saco final.
Seguidamente, sempre sobre um tapete rotativo, é colocada cola nas laterais da
folha (figura 15) e realiza-se a dobragem desta (figura 16).
De seguida, a longa folha de papel, já dobrada, será cortada definindo-se os
limites longitudinais do saco (figura 17).
E, por fim, realiza-se a novamente uma colagem desta vez para o fundo do
saco.
Fig. 15 - Colocação de cola nas laterais da folha. Fig. 16 - Processo de dobragem. (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig) (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig)
Fig. 17- Corte longitudinal da folha já dobrada. Fig.18 - Máquina automática para fabricar sacos de papel para alimentos. (https://www.youtube.com/watch?v=tDQZ8ACQqig) (http://packaging-machinery.com.pt/2-food.html)
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2.2.1.2. Vantagens da sua utilização
A utilização de embalagens de papel, nomeadamente de sacos, na
indústria alimentar apresenta várias vantagens:
● Baixo consumo de energias não renováveis associado à sua
produção;
● Baixo risco ambiental associado aos sacos abandonados, com
consequente, redução de resíduos;
● Reduzida emissão de gases com efeito de estufa;
● Podem ser recicladas;
● Permitem um tempo de armazenamento dos produtos relativamente
maior, permitindo evitar o desperdício.
2.2.2. Embalagens Tetra Pak
Na década de 50 do século XX, Dr. Ruben Rausing cria uma embalagem, que ainda
hoje é utilizada, destinada ao armazenamento, conservação e transporte de líquidos e
semilíquidos - a embalagem Tetra Pak.
O facto de apresentar elevados níveis da higiene e ser composta por uma quantidade
mínima de materiais garantem o baixo custo de produção e a grande aceitação das
embalagens por parte do consumidor.
2.2.2.1. Materiais e processos de fabrico
As embalagens Tetra Pak são constituídas por três materiais dispostos por seis
camadas: papel, plástico e alumínio (figura 19).
O papel dá resistência e estabilidade à embalagem, enquanto que, o plástico,
nomeadamente polietileno, impede que micro-organismos contaminem o produto
alimentar. Quanto ao alumínio, este evita a entrada de luz e de oxigénio no interior
da embalagem.
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Fig. 19 - Camadas de uma embalagem Tetra Pak. (http://receitatodahora.com.br/wp-content/uploads/2015/07/embalagem-tp.png?4a4eab)
O processo de produção de uma embalagem Tetra Pak inicia-se com a escolha
da folha de impressão, que é colocada na impressora, e que irá imprimir a respetiva
imagem na folha de papel da futura embalagem (figura 21).
Fig.20 - Preparação da folha de impressão. Fig. 21 - Impressão da folha de papel. (https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U) (https://www.youtube.com/watch?v=5IlrOxRPy0U)
De seguida, a folha é colocada na laminadora, onde é aquecida de maneira a aderir à
camada de plástico. Este é borrifado entre a folha de papel e o alumínio (figura 22),
passando depois por um rolo, de modo a compactar estas três camadas.
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2.4.4.2 Lata montada a 2 peças
● Introdução das bobinas de aço diretamente na máquina de conformação plástica;
● Esta vai conformando o aço de modo a formar pequenos copos (corpo mais fundo);
● Corte dos topos das latas de modo a nivelar o material;
Neste processo apenas as tampas são produzidas em paralelo, para serem afixadas
nos corpos das latas.
Nota:
Em ambos os métodos de fabrico, formam-se flanges nas extremidades dos corpos das
latas para facilitar a montagem das tampas e/ou fundos.
2.4.5 Fim do Processo
No fim de serem totalmente fabricadas, as latas são agrupadas em paletes e
distribuídas por diversas empresas de conservas, as quais se encarregarão de as
preencher.
A empresa onde se fabricam as latas podem também ser a mesma que as vai
preencher, se as produzir para uso próprio e não para venda.
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3. Conclusão
Este trabalho permitiu concluir que a produção dos mais variados tipos de embalagens envolve um grande e complexo número de processos mecânicos.
A diversidade de processos mecânicos existentes deve-se, essencialmente, à variedade de embalagens, aos infindáveis materiais usados na sua conceção e ao tipo de alimento a que se adequam.
Habitualmente, as linhas de produção mais complexas estão associadas aos alimentos que exigem maior grau de conservação, um elevado nível de armazenamento, bem como, um transporte mais prolongado e eficaz conferindo-lhes maior resistência.
Assim, o trabalho de um engenheiro mecânico torna-se fundamental no fabrico de embalagens alimentares, na medida em que, é essencial garantir o máximo controlo e eficácia dos processos mecânicos associados para que a qualidade do produto final esteja assegurada.
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● Sacos de papel - http://www.sacodepapel.org.br/sacodepapel.htm ● ● Sacos de papel kraft -
http://www.smurfitkappa.com/vhome/pt/Products/Paginas/Kraft_papers.asp ● Papel kraft - https://pt.wikipedia.org/wiki/Papel_kraft ● Sacos com abertura -
http://www.smurfitkappa.com/vHome/pt/Products/Paginas/Open_Mouth_Sacks.aspx ● Vantagens das embalagens de papel -
http://www.protegeoqueebom.pt/2010/02/18/sobre-as-embalagens-de-papel/ ● Processos de fabrico -
http://pt.slideshare.net/emanoelcarvalho14224/processo-de-fabricao-de-embalagens-plsticas-flexveis ● Processos de laminação -
http://abflexo.org.br/artigo-tecnico/laminacao-agregando-valor-a-embalagem ● Vantagens e Desvantagens do vidro - http://br.verallia.com/o-vidro/vantagens-do-vidro ● Processos de Fabrico do Vidro - http://br.verallia.com/o-vidro/processo-de-fabricacao ● Origem das garrafas de vidro - http://www.anavidro.com.br/como-surgiram-as-garrafas-de-
vinho/ ● Processo Soprado-Soprado -
http://www.anavidro.com.br/vidro-soprado-soprado-e-a-fabricacao-de-garrafas/ ● Origem das garrafas de vidro e suas vantagens -
http://ecobiobey.blogspot.pt/2011/06/origem-das-garrafas-de-vidro.html ● "Como se fazem recipientes para refrigerantes?" -
https://paginas.fe.up.pt/~projfeup/bestof/12_13/files/REL_1M3_01.PDF ● A História da Embalagem - http://www.protegeoqueebom.pt/2010/05/19/a-historia-da-
embalagem-parte-2-1951-2010/ ● Sobre a embalagem - http://campaign.tetrapak.com/lifeofapackage/br/what-its-made-of/ ● Ruben Rausing - http://www.tetrapak.com/pt/about/history/ruben-rausing ● Tetra Pak - "Sobre Nós" - http://campaign.tetrapak.com/lifeofapackage/br/what-tetra-pak-
does/ ● Processos de Fabrico da Lata de Aço & Produção do Aço –