Mineralöl in Recyclingpapieren
Messverfahren zur Bewertung der funktionellen Barrierequalität

02.05.2018 Die DIN SPEC 5010 kann ab sofort kostenfrei als PDF-Version in Deutsch und Englisch über den Beuth Webshop bezogen werden.

Klassische Papierprüfung
© Foto: Cepi Containerboard
Klassische Papierprüfung
Die Diskussion um Mineralölspuren in Recyclingpapieren bewegt nunmehr schon bald 10 Jahre die Gemüter und ein Ende, so scheint es, ist nicht in Sicht. Dies ist insoweit bemerkenswert, als nach bestehender Auffassung des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) – unter Zugrundelegung üblicher Verzehrgewohnheiten – ein akutes Lebenssicherheitsproblem nicht besteht. Dennoch hat die gesamte Lebensmittelkette seither verschiedene Strategien und Technologien entwickelt, mit denen Eintragsquellen erkennbar und beherrschbar sind. Im Wesentlichen gibt es hierbei drei Strategien zur Lösung des Problems:

  • Beseitigung der Eintragsquellen von Mineralölen
  • Mineralölentfrachtung des Altpapierstoffs und
  • Einsatz von Mineralölbarrieren im Produkt

Im Wochenblatt für Papierfabrikation Nr. 1 Januar 2018 hatte Cepi Containerboard bereits über Lösungswege zur Beseitigung bzw. Minimierung der Eintragsquellen informiert (Plädoyer für die Verwendung mineralölfreier Druckfarben). Über die Mineralölentfrachtung des Altpapierstoffs liegen Studien der Technischen Universität Darmstadt, Fachgebiet Papierfabrikationen und Mechanische Verfahrenstechnik, vor. Sie gelangen zu dem Ergebnis, dass auch eine nachträgliche Mineralölentfrachtung im grundsätzlich möglich ist.

Im nachfolgenden Artikel soll der Fokus auf die DIN SPEC 5010 – „Messverfahren zur Bewertung der Migration aus Papier, Karton und Pappe mit einer Barriere“ gelegt werden.

Ausgangspunkt der Überlegungen war zunächst die Tatsache, dass in der Analytik von Mineralölen keine einzelne definierte chemische Verbindung zu quantifizieren ist.
Infolge dessen sind diese Stoffe chromatographisch nicht trennbar und erscheinen als sog „hump“ („Ölberg“). Obwohl das BfR zwischenzeitlich eine detaillierte Beschreibung der Bestimmung in Karton, Karton und trockenen Lebensmittel veröffentlicht hat, ist mit dieser Analysemethode keine zuverlässige Trennung von MOSH, POSH und PAO (Polyalphaolefine) möglich. Das bedeutet, dass im sog. „Ölberg“ nicht nur gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe (MOSH) vorhanden sind, sondern auch gesättigte Kohlenwasserstoffe, die aus Polyolefin-Oligomeren (POSH) stammen. Auch die Präsenz von PAO innerhalb des „Ölbergs“ ist nicht ausgeschlossen. Über die analytische Problematik wurde im Wochenblatt für Papierfabrikation 2/ 2018 ausführlich berichtet (2). Auf den sehr lesenswerten Artikel kann hier nur verwiesen werden.

Es nimmt deshalb nicht Wunder, dass in einem Ringversuch des BfR, an welchem sieben Laboratorien teilnahmen, die Unterschiede in den gemessenen MOSH-/ MOAH-Gehalten in Produktionsmustern aus der Kartonindustrie exorbitant hoch waren. Selbst bei vergleichsweise hohen und damit gut messbaren Gehalten z.B. MOAH C24 – C35 von ca. 50 mg/kg lagen die Schwankungen der Messwerte der einzelnen Labors zwischen 30% und 270%.

Die Notwendigkeit, den Übergang von Mineralölkohlenwasserstoffen mit Hilfe eines standardisierten Messverfahrens zu überprüfen, ist deshalb von höchster Priorität. und wird auch so von allen Beteiligten befürwortet. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang, dass der Gesetzgeber sich früher oftmals das Vorhandensein zweckdienlicher Normen zunutze machte, um dann die zwangsläufige Anwendung durch Gesetz oder Verordnungen festzulegen. Mit der sog. Mineralölverordnung wird hingegen das Pferd von hintern aufgezäumt: Es wird eine Verordnung vorbereitet, für die weder ein standardisierten Messverfahrens noch eine Norm existiert.

Ein standardisiertes Messverfahren zur Ermittlung von Migrationswerten ist folglich die Conditio sine qua non, wobei die einhellige Auffassung besteht, dass das Migrationspotential von Mineralölkohlenwasserstoffen von entscheidender Bedeutung für die Bewertung der funktionalen Barrierequalität faserbasierter Packstoffe und Packmittel ist. Die Funktionalität einer Barriere wird hierbei grundsätzlich durch die Messung der Migration von Stoffen über einen definierten Zeitraum (z.B. Mindesthaltbarkeitsdatum) bewertet.

An standardisierten Messverfahren (ASN) wird vor allen Dingen in der Schweiz gearbeitet. Dem kantonalen Labor in Zürich obliegt hierbei die Federführung, was freilich nichts Gutes vermuten läßt. Darüber hinaus unterliegt die Erstellung einer Schweizer Norm – ebenso wie in anderen Ländern – einem oftmals jahrelangem Procedere.

Papierlagerhalle © Foto: Cepi Containerboard
Papierlagerhalle

Auf Initiative des Verband Deutscher Papierfabriken (VDP) unter Mitwirkung von 14 Projektpartnern aus Industrie, Forschung, Verbänden und Prüfinstituten wurde daher im Sommer 2017 ein Workshop für die sog. DIN SPEC 5010 „Messverfahren zur Bewertung der Migration aus Papier, Karton und Pappe mit einer Barriere“ initiiert. Nach Erstellung eines Geschäftsplans im Oktober 2107, folgten in rascher Folge das Kick-off Meeting (29.11.2017) sowie zwei weitere Meetings (15.01.2018 und 08.02.2018). Am 12.03.2018 war die DIN SPEC 5010 erstellt. Hervorzuheben ist die konzentrierte Arbeitsatmosphäre des Gremiums unter sachkundiger Leitung der DIN Mitarbeiter.

Was aber ist eine DIN SPEC?

Eine DIN SPEC ist eine Vorstufe zu einer DIN Norm, welche den Vorteil hat, schneller umgesetzt werden zu können. Sie wird nämlich in der Regel in kleineren Arbeitsgruppen erstellt und es besteht keine Konsenspflicht. Sie kann Basis für eine DIN Norm, eine europäische Norm (EN) oder eine internationale Norm (ISO) sein. Die Vorgehensweise bei einer DIN SPEC ähnelt dem Ablauf einer DIN Norm, wobei grundsätzlich jeder eine DIN SPEC beim DIN in Berlin beantragen kann. Die DIN SPEC wird dann auf einer DIN-Webseite veröffentlicht. Das DIN selbst prüft, ob nach Ablauf der Workshop-Phase (Mindestteilnahme: 3 Personen) das Projekt konkretisiert ist und als DIN SPEC veröffentlicht werden kann. Zu den Aufgaben des DIN gehört ferner die Überprüfung, ob die Entwürfe gegen vorhandene DIN-Normen verstoßen oder nicht. Die DIN SPEC nach dem PAS-Verfahren (Public Available Specification) ist der kürzeste Weg von der Forschung zum Produkt.

Mit der DIN SPEC 5010 wird also ein standardisiertes Messverfahren zur Bewertung der funktionellen Barrierequalität zur Verfügung gestellt. Sie erlaubt im konkreten Anwendungsfall Aussagen zur Abschätzung des Übergangs von Mineralölkohlen -wasserstoffen aus faserbasierten Papieren, Kartons und Pappen, die mit einer Barriere ausgestattet ist.

Konkret legt die DIN SPEC 5010 legt ein Verfahren zur Abschätzung des Übergangs von gesättigten und aromatischen Kohlenwasserstoffen (MOSH, en: Mineral Oil Saturated Hydrocarbons; MOAH en: Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons) aus Lebensmittelbedarfsgegenständen, die mit Altpapierstoff hergestellt werden, fest. Das Verfahren ist geeignet, um das Ausmaß der Migration aus Papier, Karton und Pappe, die mit einer Barriere oder anderen Maßnahmen ausgestattet sind, zu überprüfen.

Inhalt der DIN SPEC 5010:

I. Methodennorm („Tenax-Migration“)
II. Standardisiertes Messverfahren zur Bewertung funktioneller Barrierequalitäten
III. Ableitung realer Lagerungsdauer nach Untersuchungen unter Prüfbedingungen
IV. Präzise Vorgaben zur Auswertung der Chromatogramme
V. Pflichtangaben für den Prüfbericht

I) Methodennorm
Die für den Lebensmittelkontakt vorgesehene Seite des Prüflings ist mit MPPO (Poly(2,6-diphenyl-p-phenylenoxid), z.B. unter dem Namen Tenax zu bedecken und bei den erforderlichen Zeit- und Temperatur-Prüfbedingungen zu lagern. Die Lagerung erfolgt in einem thermostatisierten Ofen. Nach der Lagerung ist das MPPO mit n-Hexan zu extrahieren. In diesem Extrakt ist die Menge an MOSH und MOAH, die aus Papier, Karton oder Pappe übergehen können, zu bestimmen.

II.) Standardisiertes Meßverfahren zur Bewertung funktioneller Barrierequalitäten

III.) Ableitung realer Lagerungsdauer nach Untersuchungen unter Prüfbedingungen

IV.) Präzise Vorgaben zur Auswertung der Chromatogramme

V) Pflichtangaben für den Prüfbericht

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