Ambalaje de sticla

1. Butelii de sticla

Capacitatea buteliilor de sticla. Buteliile de sticla sunt recipiente cu sectiune transversala a corpului cilindrica sau de alta forma, cu capacitatea de 25-10 000 ml (STAS 5845/6-74). Pentru produse alimentare se utilizeaza butelii din sticla calcosodica (tabelul 1) cu capacitate intre 100 si 2 000 ml (STAS 11598-88) prevazute cu accesorii (tabelul 2) de inchidere, marcare si sigilare (STAS 5845/9-86). Tabelul 3 prezinta caracteristicile buteliilor de bere care se fabrica in doua variante (STAS 5670-90): forma Euro si forma Caramel, avand culoare verde sau bruna. Buteliile pentru bauturi racoritoare (STAS 10640-91) se executa in doua capacitati: 250 ml si 1000 ml (tabelul 4 ).

Tabelul 1

Tabelul 2 Accesorii de inchidere, marcare si sigilare pentru butelii de sticla

Tabelul 3 Caracteristicile buteliilor pentru bere

Tabelul 4 Caracteristicile buteliilor pentru bauturi racoritoare

Pentru o capacitate data, dimensiunile buteliilor influenteaza asupra perpendicularitatii si stabilitatii lor. O butelie anormala in ceea ce priveste perpendicularitatea nu are stabilitate suficienta si produce o functionare anormala la masinile de imbuteliat si inchis. Perpendicularitatea se exprima prin devierea axei buteliei fata de axa verticala; devierea este diametrul cercului descris de axa buteliei pe planul orizontal aflat la inaltimea ei, atunci cand butelia se roteste in jurul axei verticale cu 360°C. Aceasta deviere depinde de inaltimea buteliei. De exemplu, pentru butelia cu inaltimea de 230 mm, devierea admisa este de 4 mm.

Stabilitatea buteliei influenteaza asupra vitezei admise pentru transportoarele cu placi care leaga utilajele sectiei de imbuteliere si deci asupra productivitatii sectiei. Coeficientul de stabilitate este raportul dintre inaltime si diametrul buteliei; pentru a avea o stabilitate buna, acest coeficient nu trebuie sa depaseasca 3,0-3,2.

Rezistenta buteliilor. In continuare se prezinta rezistenta la socuri mecanice, socuri termice si presiune interna.

Socurile mecanice apar pe intregul traseu de transport, la alimentare si la scoaterea din masina de spalat, la inchidere, la manipulare in depozit etc.

Socul termic ce apare la spalarea buteliilor atinge maximum 35°C.

Presiunea interna apare la pasteurizarea buteliilor inchise umplute cu bauturi cu continut de dioxid de carbon sau a buteliilor umplute cu sucuri de fructe. Metoda de pasteurizare in butelie consta in mentinerea buteliilor umplute si capsulate la temperaturi cuprinse intre 58 si 70°C, timp de aproximativ o jumatate de ora. In timpul pasteurizarii in spatiul gol din gatul sticlei se degaja CO₂ care se dilata din cauza incalzirii. Astfel, in sticla apare o presiune interioara care, potrivit ecuatiei Van der Waals pentru gaze reale:

(p + a / V² ) * ( V-b) = RT
este :
p = RT/(V-b) – a/V²
in care :
p este presiunea , in Pa
R – constanta gazului ( CO2) , in J/(kmol k) ;
T - temperatura absoluta a gazului, in K
V – volumul gazului, in m3 / kmol.

Din relatia lui p rezulta ca presiunea interioara depinde de temperatura, golul existent deasupra lichidului imbuteliat, capacitatea sticlei, gradul de saturatie al lichidului cu gaz (bere).

Presiunea interna depinde de acesti factori astfel:

-presiunea creste proportional cu temperatura, daca volumul golului din gatul sticlei ramane constant;

• presiunea scade daca temperatura ramane constanta iar volumul gazului creste (continutul de lichid din sticla scade);
• pentru acelasi volum al golului presiunea creste daca gradul de saturatie creste.

In cele aratate mai inainte nu s-a luat in considerare dilatarea lichidului, deoarece cresterea de presiune datorita dilatarii lichidului este neglijabila, in comparatie cu cresterea presiunii datorita dilatarii gazului din gatul sticlei.

Caron stabileste pentru presiunea interna o relatie valabila in domeniul de temperaturi de pasteurizare cuprins intre 62 si 68°C:

P = 9,81 * 10⁴ * ( t – A ) / ( B – t ) [Pa],

in care: t este temperatura (intre 62 si 68°C), in °C; A - constanta ce depinde de capacitatea buteliei (tabelul 5);

B - constanta ce depinde de golul existent deasupra lichidului si de gradul de saturatie cu CO₂ a berii (tabelul 6).

Tabelul 5 Valorile constantei A

Tabelul 6 Valorile constantei B

Inchiderea buteliilor In continuare se prezinta diferite moduri de inchidere a buteliilor.

Inchiderea buteliilor cu dop de pluta. Dopurile de pluta sunt usoare, elastice si au o compresibilitate remarcabila. Se utilizeaza la inchiderea buteliilor de sticla umplute cu vin. Dopurile utilizate in acest scop au forma cilindrica, inchiderea cu dopuri de pluta este inlocuita din ce in ce mai mult cu alte sisteme de inchidere. In afara de dopuri din pluta se mai confectioneaza inele de garnitura pentru unele tipuri de capsule metalice. Dopurile de pluta se utilizeaza in general pentru buteliile al caror gat au profilul din fig. 4.7.

Inchiderea buteliilor cu capsule metalice (coroana). Sticlele destinate inchiderii cu capsule metalice (tip coroana) trebuie sa aiba profilul prezentat in fig. 4.8, a si b (STAS 4887-86). Capsulele sunt confectionate din tabla decapata lacuita, tabla cositorita sau tabla de aluminiu cu grosimea de 0,27-0,33 mm. Se poate face litografierea exterioara. In interiorul capsulei (fig. 4.8, c), care are inaltimea de 6,3-7,1 mm se gaseste o garnitura cu diametrul de 26,7 ± 0,2 mm care, atunci cand este confectionata din pluta aglomerata, are grosimea de 3 ± 0,3 mm, iar cand este confectionata din pluta are grosimea de 2,5 ±0,1 mm. Pentru conservari de lunga durata, discul de pluta trebuie sa fie prevazut cu o rondela de acetat de celuloza, policlorura de vinii, polietilena sau aluminiu, numita spot. Pluta poate fi inlocuita cu materiale plastice; in interiorul capsulei se toarna solutie de copolimer, care este uscata apoi in cuptor. Pentru aceasta se utilizeaza capsule cu inaltimea de 5,6-6,4 mm.

Inchiderea buteliilor cu capsule de rupere din aluminiu. Capsulele de rupere din aluminiu se pot aplica buteliilor cu diametrul de 26,7 ± 0,2 mm avand profilul buteliilor cu capsule coroana (fig. 4.9, a). Aceste capsule au la partea cilindrica o limba de rupere folosita la deschiderea buteliei.

De asemenea, capsulele de rupere se pot aplica buteliilor cu diametrul gurii de 44,5 ± 0,3 mm, pentru lapte pasteurizat, si 38 ± 0,4 mm pentru produse lactate (fig. 4.9, b). Capsulele pentru aceste butelii nu au limba de rupere.

Fig. 4.9. Profilul gurii buteliilor de sticla inchise cu capsule de rupere: a - capsula de rupere: 1 - gura butelie; 2- capsula; 3- garnitura; b - profilul gurii buteliilor pentru lapte pasteurizat si produse lactate inchise cu capsule de rupere fara limba de rupere.

Capsulele pentru buteliile cu diametrul gurii de 26,7 ± 0,2 mm pot fi fara garnitura sau cu garnitura de pluta, pluta aglomerata sau rondele de pluta acoperite cu spot din diferite materiale plastice, cu scopul de a izola produsul imbuteliat de pluta; pentru a putea asigura inchiderea buteliei, dupa ruperea capsulei pana la consumarea totala a lichidului imbuteliat, garnitura plata este inlocuita cu diferite obturatoare din material plastic. Capsulele buteliilor de produse lactate nu au garnitura.

Capsulele de rupere se decupeaza din banda de aluminiu (aluminiu-magneziu sau aluminiu-mangan). Banda de aluminiu are grosimea de 0,05-0,08 mm pentru recipientele cu produse lactate si 0,1-0,22 mm pentru celelalte lichide.

Inchiderea buteliilor cu capsule VIC. Capsula VIC este confectionata din aluminiu sau aliaj de aluminiu si este folosita la inchiderea buteliilor care contin lichide sub presiune (apa minerala gazoasa, bere etc.). Ea are partea laterala neteda, fara pliuri ca la capsula coroana. Etanseitatea este asigurata de o garnitura inelara din material cu aceeasi compozitie ca la cutiile metalice. Interiorul capsulei poate fi lasat neprotejat (capsule pentru buteliile de bere) sau poate fi lacuit sau dublat cu o pelicula de material plastic (polietilena, polipropilena, copolimeri pe baza de clorura de viniliden - clorura de vinii in care predomina clorura de viniliden). Capsularea se face la masinile de inchis care folosesc capsule-coroana, cu conditia de a modifica si adapta capul de inchidere la acest model particular de capsula. Deschiderea buteliilor cu capsula VIC se face folosind decapsulatoarele traditionale folosite la capsula-coroana. Se pot inchide cu capsule VIC buteliile al caror profil al gurii este adaptat pentru capsule-coroana (diametrul 26,7 ± 0,2 mm).

Inchiderea buteliilor cu capsule filetate. Capsula filetata se utilizeaza in cazul imbutelierii lichidelor care nu se consuma integral dupa prima deschidere si care necesita reinchiderea pana la consumarea completa (coniac, rom etc.). Aceste capsule sunt de doua tipuri: fie prefiletate, adica au filetul inainte de a fi utilizate, fie cu filetul format prin mulare pe gatul sticlei in timpul capsularii.

Capsulele filetate au o mare varietate de forme (capsule care asigura sau nu inviolabilitatea) si diametre (intre 13 si 100 mm).

Dintre capsulele la care filetul se formeaza in momentul inchiderii se cunosc trei tipuri: RO (fig. 4.10, a), BICAP (fig. 4.10, b) si PILFERPROF prezentate in fig. 4.11: varianta S cu gat scurt si varianta L cu gat lung si in tabelul 4. 34 (STAS 10182-82). Capsulele din fig. 4.10, b si 4.11 prezinta o parte care trebuie rupta pentru deschidere, garantand astfel inviolabilitatea recipientului.

Din categoria capsulelor filetate la care fiietul se formeaza in momentul inchiderii fac parte si capsulele STELCAP si SUPALUCAP. Acestea se fabrica din folie de aluminiu cu grosimea de 0,25 mm. Partea superioara este mulata pe gatul cu filet al buteliei, formandu-se astfel filetul capsulei. Partea inferioara, care asigura inviolabilitatea buteliei, imbraca gatul buteliei sub zona filetata, pe o lungime mai mare ca la capsulele prezentate in fig. 4.10 si 4.11. Din aceasta cauza, dupa deschiderea buteliilor inchise cu capsule STELCAP sau SUPALUCAP, partea inferioara a capsulei ramane solidara cu gatul sticlei. Profilul gatului buteliilor inchise cu aceste capsule este prezentat in fig. 4.12 iar caracteristicile in tabelul 9

Inchiderea buteliilor cu dop mecanic. Dupa o perioada de regres, utilizarea dopurilor mecanice s-a accentuat in ultimii ani, mai ales dupa ce in Germania au aparut cateva brevete de instalatii automate de imbuteliere si inchidere a acestor tipuri de butelii, in fig. 4.13, a este prezentat dopul mecanic introdus de mai multi ani in Germania si Elvetia. Acesta este format din dopul de portelan (fig. 4.13, b) care de putin timp se confectioneaza din material plastic, iar pentru asigurarea etanseitatii este prevazut cu garnitura 4 (fig. 4.13, a), suportul dopului (fig. 4.13, c) si parghia pentru inchidere (fig. 4.13, d). Profilul gatului sticlei este prezentat in fig. 4.13, e. Acest sistem de inchidere s-a introdus si in Franta. Dopul mecanic poate fi folosit pentru inchidere si in cazul buteliilor inchise dupa imbuteliere cu capsula-coroana. Astfel, dupa inlaturarea capsulei-coroana la deschiderea buteliei, se poate utiliza in continuare dopul mecanic pana la consumarea totala a continutului.

Tabel 7 Dimensiunile gurii buteliilor pentru inchidere cu capac filetat

Tabel 8 Dimensiunile (mm) profilului gatului buteliei inchise cu capsule STELCAP sau SUPALUCAP

Fig. 4.10. Profilul gurii buteliilor de sticla inchise cu capsule filetate.

a           b
Fig. 4.11. Profilul gurii buteliilor de sticla inchise cu capsule filetate tip PILFERPROOF:
a - varianta S cu gat scurt; b - varianta L cu gat lung.

Fig. 4.12. Profilul gurii buteliilor de
sticla inchise cu capsula STELCAP
sau SUPALUCAP.

Fig. 4.13. inchidere cu dop mecanic:
a - dop mecanic: 1 - parghia pentru inchidere; 2- suportul dopului; 3- dopul; 4- garnitura;
b - dop din portelan sau material plastic;
c - suportul dopului;
d - parghie pentru inchidere;
e - profilul gatului buteliei cu dop mecanic.

2. Borcane de sticla

Pentru ambalarea produselor alimentare se folosesc borcane din sticla cu capacitatile nominale (STAS 11599-88) prezentate in tabelul 9.

Tabelul 9 Tipuri si capacitati pentru borcanele din sticla calcosodica

Pentru ambalarea produselor alimentare conservate prin sterilizare se olosesc borcane de sticla (STAS 12498-86) produse in trei categorii: obisnuite tabelul 10), inalte (tabelul 11) si triunghiulare (tabelul 12). Acestea prezinta loua variante pentru sistemul de inchidere: varianta l pentru gura tip Omnia si varianta II pentru gura tip Twist-off. Notarea acestor borcane se face indicand: :ategoria, tipul, varianta gurii, diametrul nominal al gurii si capacitatea nominala.

Tabelul 10 Caracteristicile borcanelor obisnuite pentru conserve sterilizate

Tabelul 11 Caracteristicile borcanelor inalte pentru conserve sterilizate

Tabel 12 Caracteristicile borcanelor triunghiulare pentru conserve sterilizate

Borcane cu inchidere Omnia. fn sistemul de inchidere Omnia se folosesc capace din tabla de aluminiu. Operatia de inchidere consta in atasarea capacului la gatui borcanului prin presarea acestuia la anumite intervale pe periferie si ermetizarea inchiderii datorita depresiunii ce se creeaza in interiorul recipientului. O garnitura de cauciuc asigura etansarea inchiderii. Crearea depresiunii in interiorul recipientului si, in consecinta, ermetizarea lui se realizeaza astfel:

a) pentru produsele care nu se sterilizeaza:
- in cazul umplerii la rece depresiunea se realizeaza prin:

      * introducerea de abur in spatiul dintre produs si capac eliminandu-se astfel aerul existent, iar prin condensarea aburului se creeaza depresiunea necesara fixarii capacului la borcan;
      * trecerea borcanelor inchise printr-o camera in care se creeaza depresiune;

- in cazul umplerii la cald, depresiunea se realizeaza prin incalzirea aerului existent intre produs si capac , dilatarea si deci eliminarea partiala a lui, iar dupa racire se creeaza depresiunea interioara suficienta pentru a asigura fixarea capacului la borcan; depresiunea realizata este functie de temperatura continutului in momentul inchiderii (fig. 4.14) si de marimea spatiului liber din recipient ( deasupra produsului ). Se recomanda ca pentru fiecare 10°C diferenta intre temperatura produsului si cea de sterilizare sa se lase cei putin 0,6% din volumul recipientului ca spatiu liber. In cazul umplerii la rece se lasa un spatiu liber de 6% din volumul recipientului;

b) pentru produsele care se sterilizeaza, depresiunea se realizeaza chiar in timpul operatiei de sterilizare, cand, datorita presiunii ridicate din interiorul recipientului, capacul cedeaza si gazele ies afara; dupa racire, datorita depresiunii care se creeaza, capacul este lipit de borcan. Rezulta ca elementul esential al unei bune inchideri este planeitatea partii superioare a gatului cu care vine in contact inelul de cauciuc.

Profilurile si dimensiunile gurii tip Omnia a borcanelor din sticla destinate ambalarii produselor conservate prin sterilizare (STAS 7726-85) sunt prezentate in tabelul 13 si fig. 4.15, a.

Tabel 13 Profilurile si dimensiunile principale ale gurii borcanelor cu inchidere Omnia

S-a constatat ca latimea a a partii superioare (fig. 4.15 si tabelul 13) este suficienta pentru a asigura o apasare a capacului pe borcan care sa nu permita dislocarea lui in timpul manipularilor sau transportului. Capacele Omnia au forma prezentata in fig. 4.15, b.

Fig. 4.15. inchidere Omnia:
a - profilul gurii borcanului cu inchidere Omnia;
b - sectiune prin capacul Omnia.

Caracteristicile capacelor Omnia si domeniul lor de folosire sunt prezentate in tabelul 14. Grosimea tablei de aluminiu pentru aceste capace este de 0,22-0,24 mm.

Tabelul 14 Caracteristicile si domeniul de utilizare ale capacelor Omnia

Capacele sunt lacuite pe ambele parti. Inelul de cauciuc are grosimea de 1 ± 0,1 mm si se obtine prin turnarea emulsiei de cauciuc urmata de uscare (in trei zone de temperaturi: 60, 65 si 70°C, cand se realizeaza si vulcanizarea sa)

Borcane cu inchidere Twist-off. Acest sistem de inchidere (fig. 4.16 si fig. 4.17, a) se recomanda pentru conservarea produselor care nu se consuma integral la deschiderea recipientului (gem, dulceata, sosuri, miere de albine etc.). Gatul borcanului se executa in doua variante (fig. 4.16, a si b) care permit ca fixarea capacului sa se faca printr-o rotire cu 74° si respectiv 48°. Capacele sunt confectionate din tabla cositorita electrolitic, lacuita pe ambele fete. La marginea bordurii, capacul are 4-6 proeminente ce au rolul de a se fixa pe filet. Etansarea este realizatade o garnitura de cauciuc care este lipita pe partea interioara a capacului.

Tabelul 15 Profilurile si dimensiunile principale ale gurii borcanelor cu inchidere Twist-off

Noile tipuri de borcane Press si Baby Food (fig. 4.17, b si c) realizeaza o etansare sigura chiar in conditii de sterilizare la 120°C.

Borcane cu inchidere Keller. Borcanele cu inchidere tip Keller au dimensiunile gatului prezentate in fig. 4.18 si tabelul 4.43. Filetul este cu doua inceputuri.

Figura 4.18. Dimensiunile borcanelor si
capacelor cu inchidere Keller

Tabel 16 Dimensiunile (mm) capacelor si borcanelor Keller

Capacele sunt confectionate din tabla de aluminiu cu grosimi cuprinse intre 0,18-0,22 mm. Au pe partea laterala proeminente care au rolul de a-l intari si pentru a favoriza formarea filetului, iar la interior sunt prevazute cu inele de etansare.

Borcane cu inchidere White-Cap. Profilul borcanelor este asemanator cu cel folosit la borcanele cu inchidere Omnia (fig. 4.19). Capacul este confectionat din tabla cositorita si este prevazut cu o bordura oblica (1) la care se fixeaza prin rolare un inel de cauciuc (2). Prin presarea capacului pe gatul borcanului, inelul de cauciuc etanseaza inchiderea pe partea laterala a profilului (3).

Fig. 4.19. Bordura capacului si a gatului
Borcanelor cu inchidere White-Cap:
1 – bordura oblica
2 – inel de cauciuc
3 – borcan

Alte tipuri de borcane. In industria conservelor din alte tari se folosesc tipuri de borcane cu sisteme de inchidere diferite, toate avand drept scop asigurarea unei etanseitati cat mai bune. Cateva din aceste sisteme sunt prezentate in fig. 4.20. Capacele Pry-off au o garnitura laterala de cauciuc butii. Fixarea capacului este asigurata prin depresiunea realizata in spatiul dintre produs si capac. Acest sistem de inchidere, suportand temperaturile inalte de sterilizare, se poate folosi la inchiderea borcanelor continand conserve pentru copii.

Fig. 4.20. Alte sisteme de inchidere a borcanelor.
a - Euro-cap; b - Hermetica; c - Hildner;
d- Imra - Vac; e - Garda; f- Sutax;
g - Phoenix; h - Sutcliffe; / - Prye-off.