Phthalate sind sogenannte Weichmacher, die in der Verpackungsindustrie eine enorm wichtige Rolle spielen. Neben dem Einsatz von Weichmachern in der Kunststoffindustrie werden diese oftmals in Druckfarben, Lösemitteln und Klebstoffen verwendet. Bei einer überdurchschnittlichen Aufnahme von Phthalaten, beispielsweise über Nahrungsmittel, können diese eine kanzerogene Wirkung im menschlichen Körper hervorrufen. Lebensmittelverpackungen dienen zum Schutz der Lebensmittel. Eine Wechselwirkung zwischen Verpackung und Packgut ist unumgänglich und sollte deshalb möglichst gering gehalten werden. Somit wird verhindert, dass die Lebensmittelinhaltsstoffe kontaminiert werden und es zum frühzeitigen Lebensmittelverderb kommt, der menschliche Körper folglich nicht darunter leidet. Ebenso migrieren Bestandteile der Druckfarbe – und somit auch die kanzerogen wirkenden Phthalate – in das Packgut.
Die vorliegende Arbeit behandelt die Reproduzierbarkeit von Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) in Frischfaserkartonagen mittels Spiken. Unter Spiken (engl. (to) spike = aufstocken) versteht man das Versetzen einer Oberfläche bzw. einer Probe mit einem bestimmten Stoff. Verschiedene Methoden wurden angewandt, um möglichst reproduzierbare Mengen an DEHP in den Frischfaserkartonagen wiederzufinden. Diesbezüglich wurden Kartonproben gespiked und mit der Lebensmittelsimulanz TENAX® bei 40°C und einer Kontaktzeit von sieben Tagen in Verbindung gebracht. Anschließend wurden die migrierten Stoffe des TENAX® mit Hilfe von Cyclohexan extrahiert, filtriert und mit einem Gaschromatographen mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC-MS) analysiert.
Ziel der Reproduzierbarkeit von DEHP ist die spätere Behandlung der Frischfaserkartonprobe mit einem Sol-Gel aus Titandioxid, welches als Migrationsbarriere agieren soll.
Inhaltsverzeichnis
1. ABSTRACT
2. METHODENENTWICKLUNG
2.1 MATERIAL
2.2 METHODE VERSUCHSDURCHFÜHRUNG
2.3 ANGEWANDTE SPIKINGMETHODEN
2.3.1 Sprühen
2.3.2 Drucken
2.3.3 Tauchen
2.4 OPTIMIERUNG DES GC-MS
3. AUFBEREITUNG DER LEBENSMITTELSIMULANZ
4. ERGEBNISSE
4.1 TENAX® REINHEITSTEST
4.2 SPRÜHERGEBNISSE
4.3 DRUCKERGEBNISSE
4.4 TAUCHERGEBNISSE
5. FAZIT
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer reproduzierbaren Methode zur Aufbringung (Spiken) von Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) auf Frischfaserkartonagen. Diese Basis soll genutzt werden, um künftig die Wirksamkeit von Titandioxid-basierten Sol-Gel-Beschichtungen als Migrationsbarriere für Phthalate in Lebensmittelverpackungen quantitativ zu bewerten.
- Entwicklung und Evaluation von Spikingmethoden (Sprühen, Drucken, Tauchen) für Kartonproben
- Optimierung der gaschromatographischen Analyse (GC-MS) zur exakten Erfassung von DEHP
- Verfahren zur Aufbereitung der Lebensmittelsimulanz TENAX® mittels Soxhlet-Extraktion
- Untersuchung des Migrationsverhaltens von Phthalaten unter definierten Laborbedingungen
- Analyse der Reproduzierbarkeit und Fehlerquellen der verschiedenen Auftragungsverfahren
Auszug aus dem Buch
2.3 Angewandte Spikingmethoden
Wie bereits beschrieben war es das Ziel, eine möglichst reproduzierbare Menge an DEHP in einem Frischfaserkarton mittels Spiken wiederzufinden. Die Problematik des schnellen Verdampfens von Ethanol, welches als Trägermittel für die herzustellenden DEHP-Lösungen agierte, zog nach sich, dass weitere mögliche Spikingmethoden wie Walzen, Rakeln, Tupfen und Pinseln nicht angewandt werden konnten. Nach dem Auftragen mit Hilfe einer Mikropipette schlug ein Teil der Lösung schlagartig weg. Eine Flächenverteilung war somit nicht möglich, da höhere Konzentrationen an DEHP an der Auftragsstelle gemessen worden wären. Das Wegschlagen hatte zur Folge, dass sich DEHP-Bestandteile der Lösung bereits direkt nach dem Auftrag im Faserstoff verankert hätten und eine weitere homogene Flächenverteilung somit nicht möglich gewesen wäre.
Zusammenfassung der Kapitel
1. ABSTRACT: Die Arbeit befasst sich mit der kanzerogenen Wirkung von Phthalaten in Lebensmittelverpackungen und entwickelt eine Methode, um DEHP reproduzierbar auf Frischfaserkarton aufzubringen.
2. METHODENENTWICKLUNG: Dieses Kapitel vergleicht verschiedene Auftragungsverfahren wie Sprühen, Drucken und Tauchen und erläutert die technischen Optimierungen des GC-MS zur präzisen Analyse.
3. AUFBEREITUNG DER LEBENSMITTELSIMULANZ: Hier wird der Prozess beschrieben, wie die Lebensmittelsimulanz TENAX® mittels Soxhlet-Apparatur gereinigt und wiederverwendbar gemacht wird.
4. ERGEBNISSE: Dieses Kapitel präsentiert die Daten der verschiedenen Spikingmethoden und evaluiert deren Reproduzierbarkeit, ergänzt durch einen Reinheitstest der Lebensmittelsimulanz.
5. FAZIT: Die Ergebnisse werden bewertet; das Tauchverfahren zeigt das größte Potenzial für eine reproduzierbare Methodik, während Fehlerquellen der Versuchsreihe diskutiert werden.
Schlüsselwörter
Bis(2-ethylhexyl)phthalat, DEHP, Frischfaserkarton, Spiken, Migrationsbarriere, Titandioxid, GC-MS, Gaschromatographie, Lebensmittelsimulanz, TENAX, Migration, Verpackungstechnik, Reproduzierbarkeit, Weichmacher, Soxhlet-Extraktion
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Forschungsarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines validen Versuchsaufbaus, um Phthalat-Migration in Lebensmittelverpackungen aus Karton kontrolliert zu simulieren und zu messen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Themen sind die physikalisch-chemische Auftragung (Spiken) von Weichmachern auf Karton, die analytische Nachweismethode mittels GC-MS und die Aufbereitung von Extraktionsmitteln.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Etablierung einer reproduzierbaren Methode, um eine definierte Menge DEHP auf Frischfaserkarton aufzubringen, als Grundlage für zukünftige Barriere-Wirksamkeitstests.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden verschiedene Applikationsmethoden (Sprühen, Drucken, Tauchen) getestet und die Ergebnisse mittels Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC-MS) quantitativ ausgewertet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Entwicklung der Spiking-Verfahren, die Optimierung des GC-MS-Geräts, die Extraktion der Lebensmittelsimulanz und die Darstellung der erzielten Messergebnisse.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie DEHP, Migration, Frischfaserkarton, Spiken, GC-MS-Analyse und Lebensmittelsimulanz charakterisieren.
Warum erwiesen sich Methoden wie Walzen oder Rakeln als ungeeignet?
Diese Methoden ermöglichten aufgrund des schnellen Verdampfens des Ethanol-Lösungsmittels keinen gleichmäßigen Flächenauftrag, was zu inhomogenen DEHP-Konzentrationen auf dem Karton führte.
Warum musste das GC-MS-Gerät vor der Untersuchung optimiert werden?
Die ersten Proben zeigten deutliches „Peak Tailing“ und Hintergrundrauschen, was durch Verunreinigungen am Säulenende und eine veraltete Dichtung verursacht wurde.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2014, Methodenentwicklung zur Reproduzierbarkeit von Bis(2-ethylhexyl)phthalat in Kartonproben hinsichtlich einer TiO2-Beschichtung als Migrationsbarriere, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/387303
