Lebensmittelverpackungen spielen in der heutigen Zeit eine enorm wichtige Rolle. Diese bringen jedoch einige Problematiken mit sich, welche näher begutachtet werden sollten. Eine Wechselwirkung zwischen Verpackung und Packgut ist unabwendbar, weswegen diese möglichst minimiert werden sollte.
Es besteht die Möglichkeit eines Stoffübergangs von der Lebensmittelverpackung, wobei gesundheitsgefährdende Stoffe wie beispielsweise Weichmacher, Mineralölrückstände oder Photoinitiatoren in die Lebensmittel übergehen.
Aktuell gibt es noch keine ökologisch unbedenkliche und ökonomisch günstige Lösung, um eine funktionelle Barriere zu schaffen, die die sogenannten Phthalate vom Stoffübergang einer Faserstoffverpackung hindert. Folglich werden komplexe Technologien und zusätzliche Packmittel eingesetzt, um die Migrationsaktivität möglichst gering zu halten. Dies zieht jedoch ein erhöhtes Müllaufkommen und hohe energetische Kosten nach sich.
In diesern Bachelorarbeit wird die Wirkungsweise einer Titandioxid-Dünnschicht aus dem Sol-Gel-Prozess gegenüber DEHP (Bis(2-ethylhexylphthalat)) untersucht. Diese Dünnschichten wurden mittels Sprühen, Rakeln und Drucken auf Frischfaserkartonagen aufgetragen und anschließend mit DEHP gespiked. Die Proben wurden mit der Lebensmittelsimulanz TENAX® bei 40°C und einer Kontaktzeit von sieben Tagen differenziert, wobei die migrierte Menge an DEHP bei Proben mit und ohne Beschichtung verglichen wurde. Um die übergegangene Menge transparent darzustellen, wurde das TENAX® mit dem Lösemittel Cyclohexan extrahiert, anschließend filtriert und mit einem GC-MS untersucht.
Im Vergleich zu den Referenzproben zeigte sich eine deutliche Reduktion der migrierten Menge an DEHP. Die Sprühbeschichtungen wiesen, gefolgt von den flexobedruckten Proben, weitaus weniger Stoffübergang auf.
Grund für die Minderung der Migration könnte die Lipophobie der Beschichtung im Gegensatz zur Lipophilie des Stoffes DEHP sein. Diesbezüglich steht das Gewicht der Beschichtung im direkten Zusammenhang.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einführung
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Stand der Technik
- 1.3 Gesetzlicher Hintergrund
- 1.4 Ziel der Arbeit
- 2. Das Sol-Gel-Verfahren
- 2.1 Hintergrund
- 2.2 Sole
- 2.3 Gele
- 2.4 Der Sol-Gel Prozess
- 2.4.1 Herstellung
- 2.4.2 Einflussfaktoren auf Hydrolyse und Kondensation
- 2.4.3 Die Trocknung
- 2.5 Die Schichtbildung
- 3. Methode
- 3.1 Material
- 3.2 Versuchsdurchführung
- 3.3 GC-MS
- 3.4 Lebensmittelsimulanz TENAX®
- 3.5 Beschichtungstechniken
- 3.5.1 Sprühen
- 3.5.2 Flexodruck
- 3.5.3 Rakelstab-System
- 4. Ergebnisse
- 4.1 Alicona-Aufnahmen
- 4.2 REM-Aufnahmen
- 4.3 Migrationsergebnisse bei 1 g/L DEHP
- 4.4 Migrationsergebnisse bei 2 g/L DEHP
- 4.5 Migrationsergebnisse bei 5 g/L DEHP
- 5. Diskussion
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit untersucht die Wirksamkeit von Titandioxid-Dünnschichten, hergestellt mittels Sol-Gel-Verfahren, als Migrationsbarriere gegenüber Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) in Lebensmittelverpackungen. Das Hauptziel ist die Evaluierung des Potenzials dieser Beschichtungstechnik zur Reduktion des DEHP-Übergangs von der Verpackung in Lebensmittel.
- Wirkungsweise von Titandioxid-Sol-Gel-Beschichtungen als Migrationsbarriere
- Vergleich verschiedener Beschichtungstechniken (Sprühen, Flexodruck, Rakel)
- Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Migrationsrate
- Einfluss der DEHP-Konzentration auf die Migrationsrate
- Bewertung des ökologischen und ökonomischen Potenzials der Methode
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Dieses Kapitel liefert eine umfassende Einleitung in die Thematik der Migration von Schadstoffen, insbesondere DEHP, aus Lebensmittelverpackungen. Es beleuchtet die Bedeutung von Lebensmittelverpackungen, die Problematik des Stoffübergangs und den gesetzlichen Hintergrund. Der Stand der Technik präsentiert verschiedene Ansätze zur Migrationsverhinderung, wobei die Grenzen bestehender Technologien hervorgehoben werden. Das Kapitel endet mit der Definition des Ziels der Arbeit: die Untersuchung der Wirksamkeit von Titandioxid-Sol-Gel-Beschichtungen als Migrationsbarriere.
2. Das Sol-Gel-Verfahren: Dieses Kapitel beschreibt detailliert das Sol-Gel-Verfahren, von den Grundlagen der Sol- und Gelbildung über die Einflussfaktoren auf den Prozess bis hin zur Schichtbildung. Es werden die chemischen Reaktionen, die Rolle von Katalysatoren und die Bedeutung von Parametern wie pH-Wert und Temperatur erläutert. Die verschiedenen Geltypen und die Techniken der Schichtdeposition werden ebenfalls diskutiert. Insgesamt liefert das Kapitel ein umfassendes Verständnis des zugrundeliegenden Verfahrens.
3. Methode: Das Kapitel beschreibt die angewandte Methodik zur Untersuchung der Migrationsbarrierewirkung. Die verwendeten Materialien (Frischfaserkarton, TiO2-Gele, DEHP, Lebensmittelsimulanz TENAX®), die Versuchsdurchführung (Beschichtung, Spiking, Migrationstest) und die Analysemethode (GC-MS) werden detailliert dargestellt. Die verschiedenen Beschichtungstechniken (Sprühen, Flexodruck, Rakel) werden im Detail erklärt.
4. Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Migrationstests. Es werden die Gewichtsmessungen der Beschichtungen, die Ergebnisse der Alicona- und REM-Aufnahmen zur Oberflächencharakterisierung, sowie die quantitativen Daten zur DEHP-Migration für verschiedene DEHP-Konzentrationen und Beschichtungstechniken dargestellt. Die Ergebnisse werden tabellarisch und grafisch aufbereitet.
5. Diskussion: Die Ergebnisse werden im Kontext des Forschungsstandes eingeordnet und diskutiert. Es werden die beobachteten Zusammenhänge zwischen Schichtdicke, Beschichtungstechnik und Migrationsrate analysiert. Mögliche Fehlerquellen werden berücksichtigt und diskutiert.
Schlüsselwörter
Titandioxid, Sol-Gel-Verfahren, DEHP, Migrationsbarriere, Lebensmittelverpackung, Beschichtungstechnik, Sprühen, Flexodruck, Rakel, GC-MS, Lebensmittelsimulanz, Lipophobie, Lipophilie, Schichtdicke.
Häufig gestellte Fragen zur Bachelorarbeit: Wirksamkeit von Titandioxid-Dünnschichten als Migrationsbarriere
Was ist das Thema der Bachelorarbeit?
Die Bachelorarbeit untersucht die Wirksamkeit von Titandioxid-Dünnschichten, hergestellt mittels Sol-Gel-Verfahren, als Migrationsbarriere gegenüber Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) in Lebensmittelverpackungen. Das Hauptziel ist die Evaluierung des Potenzials dieser Beschichtungstechnik zur Reduktion des DEHP-Übergangs von der Verpackung in Lebensmittel.
Welche Methoden wurden angewendet?
Die Arbeit beschreibt detailliert das Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Schichten. Es wurden verschiedene Beschichtungstechniken (Sprühen, Flexodruck, Rakel) verwendet. Die Migration von DEHP wurde mittels GC-MS analysiert, wobei TENAX® als Lebensmittelsimulanz diente. Die Oberflächencharakterisierung erfolgte mittels Alicona- und REM-Aufnahmen.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Ergebnisse der Migrationstests werden präsentiert, inklusive Gewichtsmessungen der Beschichtungen und quantitativer Daten zur DEHP-Migration für verschiedene DEHP-Konzentrationen und Beschichtungstechniken. Die Ergebnisse sind tabellarisch und grafisch aufbereitet und zeigen den Zusammenhang zwischen Schichtdicke, Beschichtungstechnik und Migrationsrate.
Welche Faktoren beeinflussen die Migrationsrate?
Die Arbeit untersucht den Einfluss der Schichtdicke, der Beschichtungstechnik und der DEHP-Konzentration auf die Migrationsrate. Die Ergebnisse zeigen Zusammenhänge zwischen diesen Faktoren und der Effektivität der Migrationsbarriere.
Welche Materialien wurden verwendet?
Verwendete Materialien umfassen Frischfaserkarton, TiO2-Gele, DEHP, Lebensmittelsimulanz TENAX®, und die Beschichtungstechniken Sprühen, Flexodruck und Rakel.
Welche Analysemethoden wurden eingesetzt?
Die Analysemethode war die Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS).
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in fünf Kapitel: 1. Einführung, 2. Das Sol-Gel-Verfahren, 3. Methode, 4. Ergebnisse, 5. Diskussion. Die Einführung umfasst Einleitung, Stand der Technik, gesetzlichen Hintergrund und Zielsetzung. Das zweite Kapitel beschreibt detailliert das Sol-Gel-Verfahren. Das dritte Kapitel beschreibt die angewandte Methodik. Das vierte präsentiert die Ergebnisse der Migrationstests. Das fünfte Kapitel diskutiert die Ergebnisse und ordnet sie im Kontext des Forschungsstandes ein.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Titandioxid, Sol-Gel-Verfahren, DEHP, Migrationsbarriere, Lebensmittelverpackung, Beschichtungstechnik, Sprühen, Flexodruck, Rakel, GC-MS, Lebensmittelsimulanz, Lipophobie, Lipophilie, Schichtdicke.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Das Hauptziel der Arbeit ist die Evaluierung des Potenzials von Titandioxid-Sol-Gel-Beschichtungen als Migrationsbarriere für DEHP in Lebensmittelverpackungen. Es wird untersucht, wie effektiv diese Beschichtungen den Übergang von DEHP von der Verpackung in Lebensmittel reduzieren können.
Welche Beschichtungstechniken wurden verglichen?
Die Arbeit vergleicht die Wirksamkeit von drei verschiedenen Beschichtungstechniken: Sprühen, Flexodruck und Rakel.
- Citar trabajo
- Anonym (Autor), 2015, Wirkungsweise von Titandioxid Sol-Gel-Beschichtungen als Migrationsbarriere gegenüber Bis(2-ethylhexyl)phthalat, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/387302
