Badanie wpływu ilości farby naniesionej na podłoże drukowe na

Badanie wpływu ilości farby naniesionej na podłoże drukowe na

PRACE NAUKOWO - BADAWCZE
B adan i e w p ł y w u i lo ś c i fa r b y na ni e s i o n e j
na podłoż e d r u k ow e na p o zi o m mi g r a c j i g lo b a lne j
S t u d ying the impact of amount of ink applied
t o t h e s ubs trate on th e l ev el of ov eral l mig rati on
P a u l i n a S t r z e l c z y k , J a n i n a L e k s - S t ę pi e ń
W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w ramach wykonanej w Instytucie Papiernictwa i Poligrafii PŁ pracy
dyplomowej inżynierskiej na temat wpływu ilości farby drukowej
naniesionej na podłoże drukowe na poziom migracji globalnej.
Zakres badań obejmował m.in.: wykonanie nadruków na wybranych
do badań podłożach drukowych; oznaczenie ilości farby nanoszonej
na podłoże drukowe; badanie migracji z wykorzystaniem modyfikowanego tlenku polifenylenu MPPO jako symulanta żywności.
Wpro wa dzen i e
W dzisiejszych czasach większość produktów żywnościowych
wprowadzanych na rynek znajduje się w opakowaniach, które są
wykonane z różnorodnych materiałów, często łączonych ze sobą,
pokrytych kolorowym nadrukiem. Głównym celem produkcji
opakowań przeznaczonych do kontaktu z żywnością powinno być
opracowanie jak najbezpieczniejszej ich formy przy zachowaniu wa-
Uzyskane wyniki badań wykazały, że zarówno rodzaj, jak i ilość farby
lorów technicznych i estetycznych, tak aby ryzyko przedostawania
naniesionej na podłoże drukowe mają wpływ na ilość migrujących
się do organizmu człowieka niepożądanych substancji niebędących
substancji chemicznych. Poziom migracji zanieczyszczeń zaadsor-
składnikami żywności było minimalne. Nowe technologie pozwalają
bowanych przez Tenax zmienia się także w zależności od podłoża
coraz lepiej identyfikować zagrożenia, jakie niosą ze sobą substancje
drukowego użytego do wykonania nadruku.
mogące znaleźć się w żywności, a dzięki nieustannym badaniom
Słowa kluczowe: migracja, farby drukowe, materiały opakowa-
i stałej kontroli można eliminować niebezpieczeństwa z nimi związa-
niowe
ne. Ponieważ większość produktów spożywczych wprowadzanych
na rynek znajduje się w zadrukowanych opakowaniach, skład farb
The article presents the results of the tests carried out in the fra-
stosowanych do zadruku materiałów opakowaniowych powinien
mework of performed at the Institute of Papermaking and Printing
być rygorystycznie kontrolowany.
engineering thesis on the impact of inks applied to the printing
Potencjalnie niebezpieczne substancje mogą przenikać do
substrate on the level of global migration. The scope of research
produktów spożywczych w drodze migracji. Zjawisko to polega na
included, among others: selected for testing printing substrates;
rozdziale i dyfuzji substancji. W ten sposób mogą one przenosić
determination of the quantity of inks applied to the substrate; mi-
się w obszar graniczny pomiędzy opakowaniem a produktem (rys.
gration test using modified polyphenylene oxide MPPO as a food
1). Do przenoszenia niepożądanych substancji może prowadzić
simulant. The results showed that both the type and amount of
printing ink applied to the substrate have an influence on the amount
of migratory chemicals. The level of contaminant adsorbed by Tenax
also changes depending on the substrate used for printing.
Keywords: migration, printing inks, packaging materials
również niewidoczne gołym okiem odbijanie w stosie bądź w zwoju
zadrukowanego podłoża. Dochodzi do niego w momencie, gdy
strona zadrukowana styka się bezpośrednio z niezadrukowaną
powierzchnią, która będzie mieć kontakt z pakowanym produktem
żywnościowym. Inną drogą migracji substancji jest powietrze znaj-
Inż. P. Strzelczyk, dr inż. J. Leks-Stępień, Politechnika Łódzka, Instytut Papiernictwa i Poligrafii, ul. Wólczańska 223, 90-924 Łódź
PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013
247
PRACE NAUKOWO - BADAWCZE
taktu z żywnością
no symulant żywności (MPPO) w ilości
do badania migra-
4 g/dm2 zadrukowanego materiału opakowa-
cji zanieczyszczeń
niowego, następnie szalkę przykryto badaną
pochodzących
próbką i zamknięto większą szalką. Złożone
z nadruków wy-
szalki odwrócono w celu rozpoczęcia bada-
konanych na tego
nia i wstawiono do suszarki laboratoryjnej
typu podłożach
nagrzanej do temperatury 70 °C. Po upływie
stosuje się mo-
60 minut szalki wyjęto z suszarki i ostudzono
dyfikowany tlenek
do temperatury pokojowej, po czym MPPO
polifenylenu jako
z próbki przeniesiono do kolby Erlenmeyera,
symulant (rys. 2).
do której następnie wlano 20 cm3 rozpusz-
Wykorzystanie MPPO jest podyktowane jego
czalnika organicznego i przeprowadzono
wysokimi właściwościami adsorpcyjnymi,
ekstrakcję. Po upływie założonego czasu
Rys. 1. Migracja substancji z opakowania do produktu
Fig. 1. Migration of the substance from the packaging to product
które zawdzięcza swojej porowatej struk-
zdekantowano rozpuszczalnik przez lejek
turze, dużej powierzchni właściwej i niskiej
z sączkiem do wysuszonego do stałej masy
masie właściwej wynoszącej 0,23 g/m .
i zważonego tygla. Ekstrakcję powtórzono,
3
M eto dy k a ba da ń
stosując 20 cm 3 rozpuszczalnika. Tygle
z rozpuszczalnikiem zawierającym zanie-
Zakres badań obejmował m.in.: wyko-
czyszczenia umieszczono na łaźni wodnej.
nanie nadruków na wybranych do badań
Po odparowaniu cieczy tygle wysuszono
podłożach drukowych; oznaczenie ilości
do stałej masy w suszarce laboratoryjnej
farby nanoszonej na podłoże drukowe;
i zważono. Do oznaczenia ślepej próby
badanie migracji z wykorzystaniem mo-
umieszczono w pustych szalkach Petriego
Rys. 2. Wzór strukturalny modyfikowanego
tlenku polifenylenu
Fig. 2. Poly(2,6-diphenylphenylene-oxide)
dyfikowanego tlenku polifenylenu MPPO
taką samą masę tlenku polifenylenu jak dla
jako symulanta żywności. Przedmiotem
każdej próbki do badań. Migrację globalną
badań były następujące podłoża drukowe:
wyrażono jako ilość związków zaadsor-
dujące się wewnątrz opakowania, poprzez
papier siarczanowy kraft o gramaturze 60
bowanych przez MPPO w miligramach
które substancje lotne mogą przenosić się
g/m2, papier pergaminowy jednostronnie
na decymetr kwadratowy powierzchni
wprost do produktu.
gładzony o gramaturze 40 g/m2, papier
badanej próbki, biorąc do obliczeń jedynie
Przeprowadzanie odpowiednich znorma-
powlekany o gramaturze 200 g/m2. Do
powierzchnię pokrytą MPPO:
lizowanych badań umożliwia kontrolę zja-
badania wykorzystane zostały trzy farby:
wiska przenikania składników opakowania
konwencjonalna farba offsetowa Cyjan
do pakowanych produktów spożywczych.
3030, konwencjonalna farba offsetowa
Rozróżnia się wiele sposobów oceny
Blue 4073411 oraz farba offsetowa o niskiej
M – migracja globalna [mg/dm2],
wpływu, jaki może wywierać opakowanie
migracji przeznaczona do zadruku opako-
na produkty żywnościowe. Niektóre ze spo-
wań do produktów żywnościowych MGA
mz – masa zanieczyszczeń pozostałych po
sobów opierają się na ocenie sensorycznej,
5045. Nadruki wykonano na aparacie IGT,
z wykorzystaniem zmysłów człowieka, które
stosując stałe warunki pracy urządzenia:
w ocenie zmian organoleptycznych pako-
prędkość 0,2 m/s, docisk formy drukowej
wanej żywności nie mogą być zastąpione
do segmentu drukującego 400 N.
przez żadne urządzenia, ale mogą, a wręcz
powinny, być uzupełniane przez metody
Ba d a n i e mi gra cji gl o ba l n ej
M=
mz
S
gdzie:
odparowaniu rozpuszczalnika [mg],
S – pole powierzchni badanej próbki
[dm2].
O mó wi en i e wy n i k ó w pra c y
Zgodnie z zaleceniami Unii Europejskiej
i obowiązującym prawodawstwem, poziom
Badania migracji globalnej przeprowadzo-
migracji globalnej nie może przekroczyć
W przypadku papierowych materiałów
no zgodnie z normą PN-EN 14338:2005.
wartości 10 mg/dm2 lub 60 mg/kg żyw-
opakowaniowych przeznaczonych do kon-
W tym celu na szalce Petriego rozłożo-
ności. Przeprowadzone w niniejszej pracy
analizy chemicznej.
248
PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013
PRACE NAUKOWO - BADAWCZE
badania pozwoliły określić, jak poziom miwarstwy farby znajdującej się na badanym
podłożu drukowym. Rysunek 3 ilustruje
zależność migracji globalnej od grubości
warstwy farby naniesionej na powierzchnię
papieru siarczanowego kraft. Wyniki badań
wskazują, że w przypadku analizy nadruków
wykonanych za pomocą wykorzystanych
Migracja globalna [mg/dm2]
gracji globalnej zmienia się wraz z grubością
w pracy farb drukowych, ilość migrujących
do symulanta żywności zanieczyszczeń
rosła wraz ze zwiększaniem się grubości
Grubość farby [mm]
warstwy farby na badanym podłożu. Należy
jednak zwrócić uwagę, że dla ocenianego
zakresu grubości warstwy farb (od 0,3 µm
do 10 µm) naniesionych na powierzchnie
Rys. 3. Zależność migracji globalnej od grubości warstwy farby naniesionej na papier siarczanowy
Fig. 3. The relationship of the global migration of the thickness of inks applied on kraft paper
badanych podłoży drukowych nie stwierdzono przekroczenia limitu migracji globalnej, tj.
Wpływ grubości warstwy farby naniesionej na powierzchnię papieru pergaminowego
na wielkość migracji globalnej ilustruje rysunek 4. W przypadku badania nadruków farbą
Cyjan 3030 ilość oznaczonych grawimetrycznie zanieczyszczeń była na poziomie 1–2
mg/dm2, natomiast badania migracji global-
Migracja globalna [mg/dm2]
10 mg/dm2 (tabela 1).
nej nadruków wykonanych farbą MGA 5045
wykazały obecność substancji chemicznych
zaadsorbowanych przez MPPO w ilości
0,3–1,9 mg/dm2. Brak wyraźnych zmian
Grubość farby [mm]
w ilości migrujących zanieczyszczeń wraz
Rys. 4. Zależność migracji globalnej od grubości warstwy farby naniesionej na papier pergaminowy
Fig. 4. The relationship of the global migration of the thickness of the applied inks on greaseproof
paper
z dalszym wzrostem grubości warstwy farby
Cyjan 3030 i MGA 5045 na badanym podłożu drukowym może wynikać z właściwości
fizykochemicznych tego papieru. Jest to
naniesionych na powierzchnię papieru
Należy podkreślić, że migracja globalna sub-
wytwór o dobrych właściwościach bariero-
powlekanego. Badania grawimetryczne
stancji chemicznych pochodzących z nadru-
wych, którego zwarta struktura uniemożliwia
wykazały, że ilości substancji chemicznych,
ków wykonanych na wybranych do badań
migrację zanieczyszczeń do pakowanego
które przeszły do symulanta żywności były
podłożach drukowych farbami Cyjan 3030,
produktu spożywczego i to bez względu na
nieznacznie niższe w przypadku analizy
Blue 4073411 i MGA 5045 nie przekroczyła
rodzaj zastosowanej farby drukowej.
próbek zadrukowanych farbą MGA 5045
wartości dopuszczalnej, co oznacza, że
Na rysunku 5 wykreślono krzywe zależno-
w porównaniu z wartościami liczbowymi
każda z badanych próbek spełnia wymaga-
ści migracji globalnej od grubości warstwy
migracji globalnej uzyskanymi dla odbitek
nia stawiane materiałom opakowaniowym
farb drukowych Cyjan 3030 i MGA 5045
drukowych wykonanych farbą Cyjan 3030.
produktów spożywczych.
PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013
249
PRACE NAUKOWO - BADAWCZE
Po ds u mo wa n i e
Migracja globalna [mg/dm2]
Na podstawie wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że rodzaj i ilość
farby naniesionej na podłoże drukowe ma
wpływ na ilość migrujących substancji
chemicznych. Poziom migracji globalnej
zależy nie tylko od rodzaju farby, ale także
od podłoża drukowego użytego do wykonania nadruku. Najwięcej zanieczyszczeń
zaadsorbowanych przez tlenek polifenylenu
wykryto w przypadku analizy nadruków
wykonanych na papierze siarczanowym,
Grubość farby [mm]
zaś najmniejsze wartości migracji globalnej
Rys. 5. Zależność migracji globalnej od grubości warstwy farby naniesionej na papier powlekany
Fig. 5. The relationship of the global migration of the thickness of inks applied on coated paper
stwierdzono w odniesieniu do nadruków
Tabela 1. Wyniki badań wpływu ilości farby naniesionej na podłoże na poziom migracji globalnej
zanieczyszczeń
Table 1. The results of the impact studies of ink applied to the paper at the level of the global
migration of pollutants
Migracja globalna substancji chemicznych,
Farba
Podłoże
Blue 4073411 papier siarczanowy
Cyjan 3030
papier siarczanowy
Cyjan 3030
papier powlekany
Cyjan 3030
MGA 5045
MGA 5045
MGA 5045
papier pergaminowy
papier siarczanowy
papier powlekany
papier pergaminowy
*Wartość średnia z 5 oznaczeń
250
Migracja globalna* [mg/dm2]
5,0
4,4
3,5
2,3
5,6
3,4
1,9
0,5
5
3,5
1,5
0,5
2
1,6
1,3
1
4
3,6
2,7
2,2
4
2,9
1,8
0,3
2,3
1,5
0,8
0,3
Grubość farby
[μm]
8,8
4,1
1,4
0,7
8,4
3,3
1,1
0,3
6,1
3,6
1,9
1,2
6,7
3,6
1,5
0,5
10,2
3,7
1,5
0,5
7,8
3,5
2,2
1,2
7,5
4,0
2,3
0,7
Współczynnik
zmienności
[%]
1,92
1,36
1,25
1,79
1,32
1,95
1,87
1,50
1,53
1,63
1,89
1,62
1,87
1,25
1,35
1,75
1,54
1,35
1,76
1,79
1,89
1,43
1,82
1,78
1,89
1,67
1,65
1,90
uzyskanych na papierze pergaminowym.
pochodzących z odbitek wykonanych za
pomocą wybranych do badań farb drukowych, nie przekroczyła wartości dopuszczalnej, co oznacza, że każda z badanych
próbek spełnia wymagania przydatności
jako materiał opakowaniowy produktów
żywnościowych.
Przedstawione wyniki badań stanowią fragment
pracy dyplomowej inżynierskiej wykonanej przez
Paulinę Strzelczyk.
Artykuł recenzowany
Krzysztof Żarnotal ponownie
prezesem PWPW SA
Prezesem Zarządu Polskiej Wytwórni
Papierów Wartościowych SA został jednogłośnie wybrany w konkursie Krzysztof
Żarnotal, który zarządza spółką od 2008 r.
Ukończył Wydział Prawa i Administracji UJ
oraz Wydział Zarządzania i Marketingu UW.
Ma również dyplom MBA University of Illinois at Urbana-Champaign. Pracę w PWPW
SA zaczął w 2004 r., wygrywając konkurs
na dyrektora handlowego. W 2006 r. pełnił
funkcję prokurenta spółki, a od 2007 do
2008 r. był członkiem zarządu ds. produkcyjnych. W I kwartale 2008 r. pełnił funkcję p.o.
prezesa zarządu PWPW SA, a od 28 marca
2008 r. jest prezesem zarządu PWPW SA.
PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013