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Authors
Abstract(s)
The thermal expansion of bottled beverages is a very important parameter when choosing the bottle and the closure system, for a particular product. If this factor is overlooked or poorly studied, problems can occur during the transport and storage, especially during the warmer months. The bottle and closure’s dimensions must guarantee a free space between the closure and beverage level, allowing the beverage’s volume increase caused by temperature variations. This free space is referred to as expansion chamber (EC). This thesis focused on the study of the thermal behaviour of several alcoholic beverages (red table wine, ruby Porto wine, brandy and brandy old aged) and on the validation of the EC used currently by the company for these beverages. A detailed study on the internal profile of the bottleneck allowed the development of a precise calculation of the EC for each sample pair bottle-beverage. The results were compared with the method currently used by the company for the same purpose. Significant differences were found for the red wine samples but not for the other samples. Storage and transport simulations, with varying temperature, were carried out to observe the behaviour of the products when exposed to high temperatures. It was concluded that the EC for the Porto wine, brandy and brandy old aged were well defined. The red wine samples presented defects that made it impossible to complete the simulations, demonstrating that those EC need to be revised. Experiments were performed to determine the volumetric coefficient of thermal expansion (CTE). The following values were found: 4.02×10 -4 °C-1, 5.11×10 -4 °C-1, 6.35 ×10 -4 °C-1 and 7.78 ×10 -4 °C-1 respectively for red wine, Porto wine, brandy, and brandy old aged. Overall, the results permitted the development of predictive model for the beverage level as a function of the temperature. Knowing the inner profile of the bottleneck, the closure’s dimensions, the filling level, and the CTE, it was possible to determine the beverage level for a given temperature. This model was used to propose a solution for the problem observed in the red wine samples during the simulations.
A expansão térmica de bebidas engarrafadas é um parâmetro de grande importância no momento da escolha dos materiais, nomeadamente a garrafa e o sistema de fecho. Se este fator não for considerado, podem ocorrer problemas durante o transporte e armazenamento das bebidas, especialmente nas alturas mais quentes do ano. As dimensões da garrafa e do vedante têm que garantir que exista um espaço livre entre o vedante e a bebida, permitindo o aumento do seu volume causado pelas variações de temperatura. Este espaço livre designa-se como câmara de expansão (EC). Esta tese concentrou-se no estudo do comportamento térmico de várias bebidas alcoólicas (vinho tinto de consumo, vinho do Porto ruby, brandy e aguardente velha) e na validação das EC utilizadas pela empresa nestas bebidas. O estudo detalhado do perfil interno do gargalo permitiu desenvolver um modelo de cálculo da EC mais preciso, para cada par garrafa-bebida. Os resultados foram comparados com o método utilizado atualmente pela empresa para o mesmo efeito. Foram encontradas diferenças significativas no que respeita às amostras de vinho tinto. Para as restantes amostras, não foram encontradas diferenças relevantes. Foram realizadas simulações de condições variáveis de temperatura no transporte e armazenamento para observar o comportamento dos produtos quando expostos a temperaturas elevadas. Concluiu-se que as EC para o vinho do Porto, brandy e aguardente estão bem definidas. Para as amostras de vinho tinto resultaram defeitos que impossibilitaram o término das simulações, demonstrando que estas EC necessitam de revisão. Foram realizadas experiências para a determinação do coeficiente volumétrico de expansão térmica (CTE), tendo-se obtido CTEs de 4.02×10 -4 °C-1, 5.11×10 -4 °C-1, 6.35 ×10 -4 °C-1 e 7.78 ×10 -4 °C-1, para vinho tinto, vinho do Porto, brandy e aguardente, respetivamente. A compilação dos resultados obtidos permitiu o desenvolvimento de um modelo de previsão para o nível de bebida em função da temperatura, baseado no perfil interno da garrafa, nas dimensões do vedante, no nível de enchimento e no CTE. Este modelo foi utilizado para propor uma solução para o problema observado nas amostras de vinho tinto durante as simulações.
A expansão térmica de bebidas engarrafadas é um parâmetro de grande importância no momento da escolha dos materiais, nomeadamente a garrafa e o sistema de fecho. Se este fator não for considerado, podem ocorrer problemas durante o transporte e armazenamento das bebidas, especialmente nas alturas mais quentes do ano. As dimensões da garrafa e do vedante têm que garantir que exista um espaço livre entre o vedante e a bebida, permitindo o aumento do seu volume causado pelas variações de temperatura. Este espaço livre designa-se como câmara de expansão (EC). Esta tese concentrou-se no estudo do comportamento térmico de várias bebidas alcoólicas (vinho tinto de consumo, vinho do Porto ruby, brandy e aguardente velha) e na validação das EC utilizadas pela empresa nestas bebidas. O estudo detalhado do perfil interno do gargalo permitiu desenvolver um modelo de cálculo da EC mais preciso, para cada par garrafa-bebida. Os resultados foram comparados com o método utilizado atualmente pela empresa para o mesmo efeito. Foram encontradas diferenças significativas no que respeita às amostras de vinho tinto. Para as restantes amostras, não foram encontradas diferenças relevantes. Foram realizadas simulações de condições variáveis de temperatura no transporte e armazenamento para observar o comportamento dos produtos quando expostos a temperaturas elevadas. Concluiu-se que as EC para o vinho do Porto, brandy e aguardente estão bem definidas. Para as amostras de vinho tinto resultaram defeitos que impossibilitaram o término das simulações, demonstrando que estas EC necessitam de revisão. Foram realizadas experiências para a determinação do coeficiente volumétrico de expansão térmica (CTE), tendo-se obtido CTEs de 4.02×10 -4 °C-1, 5.11×10 -4 °C-1, 6.35 ×10 -4 °C-1 e 7.78 ×10 -4 °C-1, para vinho tinto, vinho do Porto, brandy e aguardente, respetivamente. A compilação dos resultados obtidos permitiu o desenvolvimento de um modelo de previsão para o nível de bebida em função da temperatura, baseado no perfil interno da garrafa, nas dimensões do vedante, no nível de enchimento e no CTE. Este modelo foi utilizado para propor uma solução para o problema observado nas amostras de vinho tinto durante as simulações.
Description
Keywords
Bottle Alcoholic beverages Thermal expansion of bottled beverages Expansion chamber Volumetric coefficient of thermal expansion Garrafa Bebidas alcoólicas Expansão térmica de bebidas engarrafadas Câmara de expansão Coeficiente volumétrico de expansão térmica