Revista Científica de Ingeniería, Industria y Arquitectura
Vol.7, Núm.14 (jul-dic 2024) ISSN: 2737-6451
Cita sugerida: Mendoza-Arteaga, F., Romero-Tumbaco, M., García-Loor,
G., & Abambari-Vera, J. Análisis de la incidencia de la temperatura durante
el doble cierre en el envase metálico 307 de la Máquina Cerradora FR 400.
Revista Científica FINIBUS. 7(14) 68-76
https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.007
DOI: https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.007
Recibido: 04-junio-2024 Revisado: 04-julio-2024
Aceptado: 08-julio-2024 Publicado: 31-julio-2024
Artículo
Análisis de la incidencia de la temperatura durante el
doble cierre en el envase metálico 307 de la Máquina
Cerradora FR 400
Freddy Mendoza-Arteaga
[1]
Mariuxi Romero-Tumbaco
[1]
Gissella García-Loor
[1]
[1] Instituto Superior Tecnológico Luis Arboleda Martínez, Carrera de Mecánica y Operaciones de Máquinas, Manta – Ecuador.
Autor para correspondencia: g.garcia@istlam.edu.ec
Resumen
La industria del envasado de alimentos se enfrenta constantemente al desafío de garantizar la calidad y seguridad de los
productos. Uno de los aspectos cruciales para asegurar el buen estado del envase y su contenido es el proceso de doble cierre,
que consiste en la aplicación de dos selladores herméticos sobre el envase metálico. La temperatura es un factor crítico que
puede influir en el éxito del proceso de doble sellado. Las variaciones de temperatura durante este proceso pueden tener
consecuencias negativas, como una baja calidad de sellado, una vida útil reducida del producto envasado y, en casos extremos,
contaminación y deterioro de los alimentos. Esta investigación se centra en la incidencia de la temperatura durante el proceso
de doble sellado en el contenedor metálico 307 utilizando la máquina cerradora FR 400. Los resultados indican que el sellado
adecuado de un producto implica el perfecto estado y la temperatura adecuada del ambiente donde se realiza el proceso, ya que
puede incidir directamente en la deformación del material. Un sellado incorrecto puede influir negativamente en la frescura, el
sabor y la textura del producto, así como en la experiencia del consumidor. Por ello, regular y minimizar los cambios de
temperatura durante el sellado de envases metálicos es necesario, especialmente en el sector alimentario, donde la calidad y
seguridad del producto son fundamentales.
Palabras Clave: cerradora de latas, doble sellado, utillaje, envases metálicos, temperatura.
Analysis of the incidence of temperature during double sealing on the metal container 307
of the FR 400 Closer.
Abstract
The food packaging industry is constantly facing the challenge of ensuring quality and safety of the products. One of the crucial
aspects to ensure a good condition of the container and its content is the double closure process, which is the application of two
hermetic sealers on the metal container. Temperature is a critical factor that can influence the success of the double-sealing
process. Variations in temperature during this process can have negative consequences, such as low sealing quality, reduced
packaged product life span, and, in extreme cases, food contamination and spoilage. This research focuses on the incidence of
temperature during the double sealing process in metal container 307 using the FR 400 seaming machine. The results indicate
that the adequate sealing of a product means the perfect condition and the right temperature of the room where the process is
performed because it can directly affect the deformation of the material. Inaccurate sealing can negatively influence product
freshness, flavor, texture, as well as consumer experience. Therefore, regulating and minimizing temperature changes during
the sealing of metal containers is necessary, especially in the food sector, where product quality and safety are essential.
Keywords: can seamer machine, double sealing, tooling, metal containers, temperature
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Mendoza-Arteaga et al. (2024) https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.007
1. Introducción
La primera fábrica comercial de conservas se estableció en
Inglaterra en 1813, marcando el inicio de una revolución en
la preservación de alimentos a través del enlatado. Según
Pérez, Falcón y Domínguez (2021), los primeros alimentos
enlatados en los años 1800-1850 incluían ostras, carnes,
frutas y verduras, lo que permitió una mayor durabilidad y
distribución de productos perecederos. Para la década de
1830, las latas de estaño decoradas comenzaron a
generalizarse, inicialmente con galletas y pasteles, antes de
expandirse a otros alimentos.
El proceso de enlatado evolucionó significativamente con la
patente de Allan Taylor en 1847 para la primera máquina que
sellaba extremos de latas cilíndricas, lo cual fue crucial para
la industrialización del proceso. Rodríguez (2019) destaca
que en 1875 se introdujo la lata cónica, una innovación
adoptada ampliamente para enlatar carne y sardinas,
mientras que la década de 1880 marcó la aparición de la
primera máquina automática para la producción de latas,
transformando aún más la industria.
El siglo XX trajo consigo nuevas innovaciones en el
envasado. En 1909, el enlatado de atún comenzó en la costa
oeste de los Estados Unidos, seguido en 1914 por la
implementación de hornos continuos para secar la tinta en
hojalata. Bayer revolucionó el mercado en 1917 con las latas
de bolsillo para aspirinas, y ese mismo año marcó el debut
de las latas de café con aberturas claves. La década de 1920
fue testigo del desarrollo del spam en 1926 y cinco años más
tarde, la invención del abrelatas eléctrico. En 1935, Krueger
lanzó al mercado la primera lata de cerveza, transformando
el consumo de bebidas enlatadas (Rodríguez, 2019).
La conservación de alimentos ha sido un campo en constante
evolución, con avances significativos en tecnología y
métodos de procesamiento. Barbosa-Cánovas, Juliano, Peleg
y Swanson (2003) discuten cómo los campos eléctricos
pulsados han revolucionado la conservación de alimentos,
ofreciendo métodos más eficientes y seguros. Además, la
Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación
y la Agricultura (FAO) subraya la importancia de reducir las
pérdidas y desperdicios de alimentos a nivel global para
mejorar la seguridad alimentaria (FAO, 2019).
La importancia del empaque adecuado y la tecnología de
conservación de alimentos no puede ser subestimada. Pérez
(2014) y Robertson (2012) señalan que el empaque no solo
protege los alimentos de la contaminación y el deterioro, sino
que también juega un papel crucial en la extensión de la vida
útil y la reducción de desperdicios. Toledo (2007) ofrece una
visión detallada de los fundamentos de la ingeniería de
procesos alimentarios, destacando la necesidad de
tecnologías avanzadas para garantizar la calidad y seguridad
de los productos.
El proceso de doble cierre en el envase metálico 307 y la
máquina cerradora FR 400 juegan un papel crucial en la
industria de envasado, asegurando la integridad del envase y
su contenido. Un aspecto crítico que influye en el éxito del
proceso es la temperatura durante el cierre, ya que afecta
directamente la formación del sello hermético y, por ende, la
vida útil del producto. Viteri (2021) investiga el impacto de
la temperatura en el sellado hermético de envases metálicos,
proporcionando información valiosa sobre cómo optimizar
este proceso. Además, la Organización Mundial de la Salud
(OMS) destaca la importancia de la correcta conservación de
alimentos para prevenir enfermedades transmitidas por
alimentos, subrayando la necesidad de métodos eficientes y
seguros en el procesamiento y empaque (World Health
Organization, 2015).
El objetivo de este estudio es analizar la incidencia de la
temperatura durante el doble cierre en el envase metálico 307
utilizando la máquina cerradora FR 400. Para alcanzar este
objetivo, se plantean las siguientes preguntas de
investigación:
¿Cómo varía la calidad del doble cierre con diferentes
temperaturas de operación?
¿Qué temperatura optimiza la formación del sello hermético
en el envase metálico 307?
¿Cuál es el impacto de las variaciones de temperatura en la
durabilidad y seguridad del producto envasado?
2. Background
La hermeticidad en conservas de envases metálicos es un
aspecto fundamental que garantiza la calidad, seguridad y
longevidad de los productos alimenticios envasados. Este
proceso es esencial para preservar las propiedades
organolépticas, nutricionales y microbiológicas de los
alimentos, asegurando que lleguen en óptimas condiciones
al consumidor final. La hermeticidad en los envases
metálicos se logra a través del doble cierre, un mecanismo
que debe ser ejecutado con precisión para evitar la
contaminación y prolongar la vida útil del producto. Los
principales conceptos se analizan a continuación.
Máquina Cerradora
Es un equipo utilizado en el proceso de envasado de
productos, particularmente en la industria alimentaria. Su
función principal es asegurar que las tapas de los envases
metálicos se cierren herméticamente, garantizando la
seguridad y calidad del contenido al evitar la entrada de
contaminantes y el escape de productos. La correcta
operación de una cerradora implica un ajuste preciso de los
parámetros de cierre y un mantenimiento regular para
asegurar un rendimiento óptimo y duradero (Brody & Lord,
2008).
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Análisis de la incidencia de la temperatura durante el doble cierre en el envase metálico 307 de la
Máquina Cerradora FR 400
Función del Doble Cierre
El doble cierre en los envases metálicos consiste en la
formación de una junta entre la tapa y el cuerpo del envase.
Este proceso implica la aplicación de una serie de
operaciones mecánicas que comprimen la tapa contra el
borde del envase, creando una barrera hermética que impide
el ingreso de oxígeno y otros contaminantes externos
(Figura 1Error! Reference source not found.). La
precisión en la ejecución del doble cierre es crucial para
evitar fugas que puedan comprometer la seguridad
alimentaria (Hickman, 2016).
El proceso de doble cierre es crucial para garantizar la
hermeticidad y seguridad de los envases metálicos utilizados
en la industria alimentaria. En este estudio, se empleó la
máquina cerradora FR 400 para llevar a cabo dicho proceso
en el envase metálico 307. Esta máquina utiliza un
mecanismo de doble sellado que consiste en dos etapas
consecutivas de cierre para asegurar que el envase
permanezca completamente sellado y protegido contra la
contaminación y la pérdida de contenido.
Durante la primera etapa de cierre, el envase metálico 307 se
somete a presión y calor controlados para asegurar un sellado
inicial adecuado. Posteriormente, en la segunda etapa de
cierre, se aplica una segunda presión para reforzar el sellado
inicial y garantizar la integridad hermética del envase. Este
proceso se lleva a cabo bajo condiciones estrictamente
controladas de temperatura y presión, las cuales son
fundamentales para evitar deformaciones en el envase y
garantizar la consistencia del sellado.
El diseño y operación de la máquina cerradora FR 400
permiten adaptarse a variaciones mínimas en las
especificaciones del envase metálico 307, asegurando que
cada unidad cumpla con los estándares de calidad requeridos
para su uso en la industria alimentaria. Además, el proceso
de doble cierre no solo protege el contenido del envase
contra factores externos como la temperatura y la presión,
sino que también juega un papel crucial en la preservación
de la frescura y calidad del producto durante su
almacenamiento y transporte.
Incidencia de la Temperatura en el Proceso de Cierre
La temperatura juega un papel fundamental en el proceso de
cierre de envases metálicos. Durante el proceso de cierre, la
temperatura puede afectar la viscosidad del compuesto
sellador y la expansión térmica de los materiales, lo cual
puede influir en la integridad de la junta de cierre. Una
temperatura inadecuada puede resultar en un sellado
deficiente, lo que podría permitir la entrada de
microorganismos y ocasionar el deterioro del producto
envasado (Goyal & Prakash, 2020).
Según un estudio publicado en 2016 en la revista científica
"Food Control", la incidencia de la variación de temperatura
durante el cierre de envases metálicos ha sido investigada. El
estudio, titulado "Influence of temperature variation on the
hermetic seal integrity of metal food cans", examinó los
efectos de las variaciones de temperatura en el cierre
hermético de envases metálicos utilizados en la industria
alimentaria. Los envases metálicos fueron sometidos a ciclos
de temperatura que simulaban condiciones de
almacenamiento y transporte, evaluándose la estanqueidad
de los cierres herméticos mediante métodos de inspección no
destructivos, como el análisis de fugas de gases. Los
resultados indicaron que las variaciones de temperatura
afectaron significativamente la integridad del sellado de los
envases metálicos, generando presión interna y provocando
fugas de gases a través del cierre. Además, se observó que
las variaciones térmicas extremas ocasionaron
deformaciones en el cierre, comprometiendo así la
hermeticidad del envase.
La temperatura debe ser controlada rigurosamente para
asegurar que el compuesto sellador mantenga la flexibilidad
y adherencia necesarias para formar un sellado hermético. Si
la temperatura es demasiado baja, el sellador puede volverse
rígido y quebradizo, mientras que temperaturas demasiado
altas pueden causar una excesiva expansión térmica de los
materiales del envase, comprometiendo la junta de cierre
(Lee & Yam, 2009).
Consecuencias de una hermeticidad inadecuada
El doble cierre de envases metálicos, aunque crucial para
asegurar la hermeticidad y la calidad del producto, puede
enfrentar varios problemas técnicos y operativos. Estos
problemas pueden surgir por diversas razones, como un mal
ajuste de la máquina cerradora, variaciones en la temperatura
durante el proceso de cierre, defectos en los materiales del
envase o en las tapas, y la falta de mantenimiento adecuado
de la maquinaria. Identificar y abordar estos problemas es
esencial para garantizar que el doble cierre cumpla con los
estándares de seguridad alimentaria y preservación de
calidad (Brody & Lord, 2008).
Los problemas asociados con el doble cierre de envases
metálicos incluyen ajustes incorrectos de la máquina
cerradora, variaciones de temperatura que afectan la calidad
del sellado, y defectos en los materiales utilizados. Estos
problemas pueden comprometer la hermeticidad del envase,
aumentando el riesgo de contaminación y deterioro del
producto. Una correcta calibración de la maquinaria, el
control riguroso de la temperatura y el uso de materiales de
alta calidad son medidas cruciales para prevenir estos
problemas y asegurar la integridad del doble cierre (Gould,
2011).
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Figura 1: Problemas comunes del proceso doble cierre.
Beneficios de una hermeticidad adecuada
Un doble cierre adecuado previene la contaminación
microbiana y la oxidación, lo que garantiza la seguridad
alimentaria y prolonga la vida útil del producto. La
efectividad del doble cierre también contribuye a la
reducción de desperdicios y mejora la sostenibilidad al
minimizar las pérdidas económicas asociadas con productos
defectuosos (Desrosier & Singh, 2012).
Los beneficios del doble cierre en envases metálicos
incluyen la preservación de la frescura y el valor nutricional
de los productos, la prevención de la contaminación y la
oxidación, y la extensión de la vida útil del producto. Estos
beneficios no solo aseguran la calidad y seguridad de los
alimentos, sino que también reducen el desperdicio y
mejoran la sostenibilidad al minimizar las pérdidas
económicas por productos defectuosos (Error! Reference
source not found.). En definitiva, el doble cierre es un
componente crucial para mantener altos estándares en la
industria alimentaria (Gould, 2011).
Figura 2: Beneficios de una hermeticidad adecuada
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Análisis de la incidencia de la temperatura durante el doble cierre en el envase metálico 307 de la
Máquina Cerradora FR 400
3. Material y métodos
Para llevar a cabo el análisis de la incidencia de la
temperatura durante el doble cierre en el envase metálico 307
de la Máquina Cerradora FR 400, se requirieron diversos
materiales. Estos incluyen envases metálicos específicos, la
propia máquina cerradora, y equipos de medición y registro
de temperatura como termómetros, sensores y una cámara
termográfica. Además, se utilizaron muestras de productos
enlatados para evaluar los efectos prácticos del proceso de
cierre en condiciones reales.
El método para el análisis incluyó la recopilación, análisis y
evaluación de datos de temperatura durante el proceso de
doble cierre. Se utilizaron dispositivos de medición para
obtener datos precisos en diferentes puntos del proceso.
Posteriormente, estos datos se analizaron para identificar
tendencias y comparar con estándares establecidos.
Finalmente, los resultados se evaluaron para determinar si la
temperatura durante el doble cierre cumple con los requisitos
necesarios, asegurando la calidad y seguridad del producto
enlatado.
La metodología se basó en el conocimiento y experiencia de
expertos del sector y fue validada con pruebas específicas en
la Máquina Cerradora FR 400 (Figura 3).
Figura 3: Metodología aplicada en la investigación.
4. Resultados
Los resultados muestran una correlación significativa entre
la temperatura aplicada y la calidad del cierre. A través de
pruebas controladas y mediciones precisas, se determinó que
variaciones en la temperatura influyen directamente en la
integridad del cierre, afectando parámetros críticos como la
hermeticidad y la resistencia mecánica del envase.
A continuación, se presentan los resultados considerando el
experimento en tres fases, en las cuales se ejecutaron 3
ensayos por cada fase:
FASE 1: Temperatura alta
Rango 42.2ºC a 44.2ºC
Figura 4: Temperatura inicial y final del proceso Fase 1.
Tabla 1: Prueba 1 – Temperatura Alta
PRUEBA N° 01
Hora de la muestra: 15:00
Parámetros
Mínimo
Máximo
Profundidad
0,164”
0,165”
Ancho
0,112”
0,114”
Espesor
0,50”
0,52”
Gancho de cuerpo
0,75”
0,76”
Gancho de tapa
0,72”
0,73”
Overlap: 72+75+8– 112 = 43
En la fase 1, ensayo 1 se puede apreciar que, con la
temperatura alta, se tiene un resultado de 43 en el traslape y
un 75% de arrugas, realizando el análisis visual.