1. TÜV SÜD pH
Sicurezza del
packaging per caffè
Cialde in carta e normative applicabili, con focus
sulla raccomandazione BfR XXXVI/1. Impostazione
del risk assessment e case hystory.
Marinella Vitulli
Operations Manager Ph TUV
Food Contact Expert – AIBO n°035
2. 1 Metodologie produttive
2 Regolamenti e standards applicabili
4 Risultati e case hystory
3 Risk Assesment
Cialde in carta e normative
applicabili, con focus sulla
raccomandazione BfR
XXXVI/1. Impostazione del risk
assessment e case hystory.
3. Parliamo di filtri in carta per la preparazione del caffè…..
Principalmente Cialde per macchine per caffè espresso
Ma dato che siamo italiani
concentriamoci sulle cialde
che si utilizzano per la
preparazione di un buon caffè
espresso……..
Ma ci sono altri prodotti simili…..
4. Queste carte speciali costituiscono spesso un importante
componente delle capsule in plastica:
10. Il materiale in bobina è quindi sottoposto a stress dovuto a calore e pressione.
La bobina viene infatti a essere posta su una concavità creata nella macchina, il
caffè deposto porta ad uno stretto contatto tra la macchina e la bobina, e il
pistone provoca poi la chiusura grazie alla pressione esercitata
11. Ulteriore stress del materiale avviene
ovviamente nella fase di filtrazione a
caldo del caffè. Pressione,
temperatura….
Un processo di estrazione a caldo del
caffè, ma anche del materiale che
compone la CIALDA!
“Estrazione” acqua/vapore:
- Stress fisico: circa 15 bar
- Stress termico: temp. intorno 90°C
12. I Filtri per caffè di carta hanno
grammatura variabile; sono
composti da carta che ha subito
trattamenti, che permettono al caffè
di fluire liberamente tra il filtro e
l'imbuto filtrante.
Si utilizzano spesso prodotti
sottoposti a processo di
sbiancamento.
Fondamentali sono per gli aspetti
prestazionali i parametri di
permeabilità, resistenza allo sforzo,
resistenza a umido.
13. Le caratteristiche meccaniche e prestazionali della carta
sono strettamente legate alla tipologia di cellulosa
utilizzata, descrivibile in base a due grosse famiglie: quella
delle fibre corte ( provenienti da latifoglie) e quella delle
fibre lunghe (provenienti da conifere)
Le fibre possono inoltre essere distinte in funzione del
processo estrattivo (solfato e solfito) e della sbianca (TCF
ed ECF).
Le fibre possono essere identificate mediante
microscopia ottica, utilizzando specifici reattivi.
Norme di riferimento:
TAPPI Standard T 401
om-81SCAN-G 3:71
ASTM D 1030-76
14. In relazione alla lunghezza della fibra, è possibile avere
un’indicazione generale sulla loro provenienza:
-Fibre lunghe: dalle conifere di Scandinavia, Nord America, Est Europa
-Fibre corte: dalle latifoglie del Sud Europa, Sud America e Nord Africa;
Per la produzione di cialde per caffè si utilizzano fibre lunghe.
Spesso si utilizzano fibre di Abaca : circa 6.0 mm lunghezza e 24 µm diametro
15. La qualità relativa al processo di
sbiancamento può essere determinata
tramite la prova dell’OX, Total chlorine
and organically bound chlorine
La norma ISO 11480:1997 descrive un
metodo per la determinazione del
contenuto di cloro totale e di cloro
organico contenuto negli impasti, carte e
cartoni.
TCF ECF-light ECF
OX secondo
ISO 11480:1997
<30 Mg/kg <60 Mg/kg <200 Mg/kg
Quindi nella carta può esserci del cloro, che insieme a sostanze
organiche ad alta temperatura potrebbe provocare alcuni problemi….
Il cloro potrebbe non provenire solo dal processo di sbiancamento…
Un’altra fonte di cloro può derivare dall’utilizzo di resine epicloridriniche.
16. Ma prima di soffermarci sui possibili contaminanti
definiamo meglio i materiali fibrosi naturali utilizzati per la produzione
delle cialde:
-Cellulosa
-Manila (da foglie di abaca, si
ottengono fibre lunghe)
-fibre di cotone
17. Le fibre lunghe unite agli additivi alla fine producono una griglia di fibra di
cellulosa con una larghezza della maglia minore di 10 micron.
Spesso oltre ai classici additivi presenti nelle patine e nei coatings le carte
da filtro per caffè contengono % di coatings polimerici: politene e
polipropilene presenti fino al 20-30%
In pratica si ottiene un getto suddiviso che permette una formazione stratificata
del foglio.
Spesso le macchine sono in grado di
formare due strati di cui uno strato è
costituito tipicamente da fibre naturali e
l'altro di fibre sintetiche miste a naturali:
due casse di afflusso, una contenente le
fibre e l’altra con il misto fibre
sintetiche/naturali, in modo da
depositare sulla tela i due tipi di
impasto diversi.
In questi casi la carta deve quindi subire un particolare processo.
18. Questo per avere buone caratteristiche filtranti, ma anche perchè
come abbiamo visto il processo di formazione della cialda prevede una
termosaldatura.
In una scheda tecnica rilasciata da azienda che produce filtri per caffè si
può leggere:
La componente polimerica è essenziale per conferire
alla carta la termosaldabilità
19. 3.3. Speciality papers
For paper intended for contact
with hot, aqueous liquids, such
as tea bags, coffee filters and
cooking pouches, or for use at
high temperature, such as
baking paper, recovered paper
of Groups 2 and 3 should not
be used.
Regolamenti e standards applicabili
20. If migration testing is carried out for paper intended for contact with hot, aqueous
liquids, such as tea bags, coffee filters and cooking pouches the appropriate
conditions (time, temperature and ratio of paper to liquid) should be chosen taking
into account the intended use of the material.
If extraction testing is carried out to determine compliance, hot water extracts should
be prepared.
Filtering layers are not within the scope of the resolution.
The reader may find it useful to consult BfR XXXVI/1, where testing instructions can
be found.
22. CARTA PER CUCINARE, FILTRI DI CARTA, STRATI FILTRANTI
Questa Raccomandazione si applica
-materie prime globali (sezione I)
-ausiliari alla produzione (sezione II)
-specifiche materie prime e ausiliari di produzione (sezione III)
utilizzati nel processo di produzione di carta, carta e cartone destinata
a venire a contatto con i prodotti alimentari.
Recc XXXVI/1
23. I. Materie prime globali
II. Coadiuvanti di produzione
(Le materie prime e i coadiuvanti di produzione sono usati per tutte le
applicazioni riportate in questa raccomandazione)
28. Nella linea guida TISSUE PAPER KITCHEN
TOWELS AND NAPKINS Version 1 –
22.09.2004 c’è il metodo in versione
inglese
29.
30. Il metodo di riferimento per l’analisi è UNI EN 1104:2005, richiesto dal BfR
Abbiamo visto che si possono utilizzare dei biocidi….
Ma sulla carta possono essere presenti sostanze antimicrobiche?
No!
31. • Bacillus Subtilis (batterio)
• Aspergillus Niger (fungus)
• Incubazione rispettivamente 3 giorni a 30 °C, e 5 giorni a 25 °C
AssenzaAssenza
Presenza di
antimicrobici
32. Le ammine in questione possono essere rilasciate dagli azo coloranti
per rottura del legame azoico (scissione riduttiva)
Si parla anche di azo coloranti….
La norma EN 14362 permette la determinazione quantitativa delle
ammine aromatiche derivanti da coloranti azoici, ed è equivalente al
metodo LFGB 82:02-2
33. Per l’estratto secco si applica la EN 647:1993 + la EN 920:1998
:Carta e cartone destinati a venire in contatto con gli alimenti - Determinazione del
tenore di materie secche in un estratto acquoso
34. Le sostanze ausiliarie A% totali sono date da:
A% = Sa% + Ss% + I%
le sostanze ausiliarie insolubili, costituite da sostanze
azotate, vengono calcolate moltiplicando per il fattore
empirico 4 il valore dell'azoto totale determinato, secondo
Kjeldahl.
Nel DM 21.03.73 è riportato un metodo di prova Kjeldahl:
35. Leggendo tra le righe è chiaro che l’estratto acquoso a caldo
merita di essere valutato analiticamente con grande
attenzione:
E’ opportuno eseguire analisi di screening per
scongiurare queste migrazioni!
36. DM 21/3/1973 All. II
Ovviamente in Italia le cialde in Carta devono essere
controllate
secondo DM.21.03.73
>>> Controllo di alcuni requisiti di composizione e
verifica coadiuvanti tecnologici
1) Materie fibrose
2) Sostanze di carica
3) Sostanze ausiliarie
a) solubili in acqua
b) solubili in solvente
c) insolubili in acqua ed in solvente
4) Migrazione del colore
5) Migrazione degli Imbiancanti ottici
>>> Controllo di alcuni requisiti di
purezza
Piombo e PCB
42. All’interno del documento sono descritti requisiti prestazionali e metodi di
analisi; E’ chiarito che la carta deve soddisfare i requisiti sanitari del GB 11680.
(GB 11680-1989 "Hygienic standard of paper used for food packaging“)
Gli additivi contenuti devono rispettare lo standard GB 9685-2008.
Standard cinese su carta per filtri da tè
45. Impostazione del Risk assessment
Come abbiamo visto il processo produttivo prevede una fase di
termosaldatura: temperatura e pressione che potrebbero
modificare il materiale
Foglio superiore
Caffè
Foglio inferiore
46. Sappiamo che è sempre più necessario valutare i NIAS sostanze non
volontariamente aggiunte…..
Recentemente Koni Grob ha parlato di ORPI (Oligomeri, Prodotti di Reazione,
Impurezze)
Per questo motivo il nostro approccio è di testare le cialde una volta che hanno
subito il processo di termosaldatura, senza la presenza del caffè:
Nell’impostare il risk assesment inoltre è
necessario ricordare con non esistono
solo i regolamenti o gli standard specifici,
quindi bisogna considerare i requisiti
dell’art. 3 1935:2004 e, vista la presenza di
20-30% di componenti polimeriche, del
reg UE 10:2011.
SEM eseguita presso Lab pH, che evidenzia i due strati di cialda termosaldata, chiusa senza caffè
47. Ecco quindi come chiediamo di preparare e ricevere i campioni da testare:
Cialde chiuse in macchina senza il riempimento di caffè
48. Per valutare ciò che dalla carta può migrare nel caffè valutiamo anche
i campioni di capsule riempite con caffè
Nel caffè sono ricercate le eventuali sostanze riscontrate nel campione in carta
49. Ovviamente quando l’azienda che ci commissiona i controlli non
confeziona ma trasforma o confeziona la carta per cialda riceviamo
i fogli superiore e inferiore, generalmente in formato A4
Altri campioni sono consegnati al laboratorio direttamente nella confezione finale
52. Campioni
contenenti 80%
fibre e 20%
fibre
termoplastiche
Residuo secco
dell’estratto
caldo UNI EN
647:1994 + UNI
EN 920:2000
Contenuto totale
di azoto
(limite<0,1mg/dm
2 su residuo di
estratto a caldo)
AA. derivate
da azo
coloranti EN
14362:2012
Trasferimento
di antimicrobici
UNI EN
1104:2005
Campione 1
cialda chiusa
gramm 16/m2
<1 mg/dm2 <0,1 mg/dm2 <30mg/kg assente
Campione 2
gramm 25/m2
<1 mg/dm2 <0,1 mg/dm2 <30mg/kg assente
Campione 3
gramm 25/m2
<1 mg/dm2 <0,1 mg/dm2 <30mg/kg assente
Risultati delle analisi
53. Campioni
contenenti 80%
fibre e 20% fibre
termoplastiche
Migrazione globale in
EtOH 20%
2h 70C
Migrazione globale
in EtOH 95%
2h 70C
Migrazione globale
in MPPO
10gg 60°C
Campione 1 cialda
chiusa gramm
16/m2
<1 mg/dm2 <1 mg/dm2 <1 mg/dm2
Campione 2 gramm
25/m2
<1 mg/dm2 <1 mg/dm2 <1 mg/dm2
Campione 3 gramm
25/m2
<1 mg/dm2 <1 mg/dm2 <1 mg/dm2
Prove di migrazione per valutare il rischio relativo alla componente termoplastica
54. Le analisi che abbiamo eseguito per verificare i parametri
riportati nella BfR XXXVI/1 non hanno fatto registrare positività, così come i
risultati delle migrazioni in simulanti seconto regolamento plastiche.
Più interessanti, anche se confermano la conformità dei materiali,
sono i dati che abbiamo raccolto eseguendo risk assessment
di tipo non tradizionale.
Le prove eseguite consistono in:
- Analisi SPME sui campioni in carta
-Screening di metalli su estratto acquoso
- Screening GC-MS dopo estraz. simulante MPPO
-Screening GC-MS del simulante EtOH95%
- Valutazioni preliminari LC-QTOF su estratto acquoso
56. -Quantità in tracce
(notare la linea di base)
di sostanze altamente
lipofile:
- decisamente
improbabile che siano
estratte durante il
processo di erogazione
del caffè!
- Analisi SPME sui campioni in carta
(solo un campione su tre ha evidenziato queste tracce)
58. Screening GC-MS dopo estraz. simulante MPPO
Tracciato del campione sovrapponibile
al tracciato del bianco tenax
(i tre campioni hanno evidenziato lo
stesso comportamento)
60. List 8:
Substances for which no or only scanty and inadequate data was available.
LMS Reg 10/2011 per diossido di silicio e altri silicati = 60ppm
61. Cromo - UNI EN 647:1994 +UNI EN 12498:2005
Piombo UNI EN 647:1994 +UNI EN 12498:2005
Mercurio UNI EN 647:1994 +UNI EN 12497:2005
Cadmio UNI EN 647:1994 +UNI EN 12498:2005
Analisi di metalli in estratti acquosi
Tutti i campioni <LOQ
Ampiamente sotto i limiti previsti da
normativa Francese e Tedesca
62. Valutazioni Preliminari LC-QTOF su estratti acquosi
In Fase di Studio una tecnica di
screening per analiti “untarget”
Nelle valutazioni iniziali è stata
posta maggiore attenzione sulle
Molecole per le quali la
Raccomandazione indica limiti
nell’estratto acquoso:
63. Data Extraction By Mass Hunter Profinder
• H20 Extracts sample-2, sample-3, blank (around 500 features)
64. sample-2 : 84 main compounds
sample-3 : 163 main compounds
73. Analisi Diossine sul caffè in cialda
Sono state effettuate le seguenti analisi:
• Cialda vuota termosaldata
• Cialda contenente caffè
• Estratto di caffè
Presenza in tracce di alcuni congeneri di Diossine e Furani nel campione di
“Cialda vuota termosaldata”
23478 – PCDF
0.20 pg/kg
123678 – HxCDD
0.82 pg/kg
OCDD
2.22 pg/kg
23478 – PCDF
STD INT
123678 – HxCDD
STD INT
OCDD
STD INT
74. Risultati
Cialda vuota termosaldata
0.16 pg/kg WHO-TEQ (lower bound)
< 0.3 pg/kg WHO-TEQ (Upper bound)
Cialda contenente caffè
N.D. pg/kg WHO-TEQ (lower bound)
< 0.2 pg/kg WHO-TEQ (Upper bound)
Estratto di caffè N.D. pg/l WHO-TEQ (lower bound)
< 0.07 pg/l WHO-TEQ (Upper bound) *
* Inferiore al limite di legge dei prodotti per l’infanzia
Conclusioni
Domanda: il caffè in cialda è un pericolo reale ?
Risposta: …….
…forse dovremmo stare più attenti a… !!!
75. Analisi un po’ particolari…..
un pericolo reale ?
"Il furano, altresì conosciuto come furfurano o ossido di divinilene, è un composto
organico eterociclico aromatico, ottenibile per sintesi e per distillazione del legno, in
particolar modo del pino.
Il furano è un liquido chiaro e incolore, molto volatile ed altamente infiammabile, con un
punto di ebollizione vicino alla temperatura ambiente. È tossico e può essere
cancerogeno. I dibenzofurani policlorurati, come il TCDF, sono composti derivati del
furano assimilati alle diossine.
76. Lo studio dell’Università di Barcellona,
pubblicato sulla rivista scientifica Food
Chemistry, ha fornito:
· caffè in capsule, 117-244 ng/ml;
· caffè preparato con macchinetta
tradizionale, 20-78 ng/ml;
· decaffeinato, 15-65 ng/ml;
· caffè solubile, 12-35 ng/ml.
Secondo il Professor Santos «la ragione di questi alti livelli è dovuta al fatto che le
capsule ermeticamente sigillate impediscono che il furano, che è altamente volatile, si
disperda».
77. Abbiamo analizzato i campioni, come nello studio eseguito in Spagna
con tecnica SPME – GC-MS
Cromatogramma ricchissimo,
ma selezionando lo ione 68 si ottiene
una buona separazione cromatografica
Esito: furano
assente dal
campione ricevuto
in cialde
Std di furano 100ppb
furano presente in
campione
contenuto nella
bustina ermetica
78. I Risultati ottenuti mostrano che le cialde in carta sono un prodotto
sicuro.
La stessa conclusione è stata ottenuta in uno studio condotto a Vienna e
pubblicato in Germania nel 2012
Conclusioni
80. CONCLUSIONI:
No safety limits are exceeded at Formaldehyde, Glyoxal (PCP)
Concentrations of Phthalates low
No indication of toxic metals (Hg, Cd, Pb, Chrom VI)
No indication of migration from the packages
No indication that recycled paper was used
81. Bene possiamo dire che le cialde sono sicure…..
Ma oltre a questo….perché cialde in carta???
Perché permettono una ottima sostenibilità ambientale
82. Hot or Boiling Water Paper Filters
Coffee with milk and cream – and a clear conscience
Standard Blue Angel-labelled filter papers.
- wood fibres from certified sustainably managed forests
- no bleaching agents are used
- in-house wastewater purification equipment must meet high
standards
Standards legati all’ecosostenibilità
NF 265 – Coffee Filters
The French ecolabel NF Environnement “NF 265”
applicable to paper coffee filters.
Use of recycled fibre in the package -The fibrous mass of the package must
consist of at least 80% recycled fibre.
- Types of fibres used for filters - The fibres used should be natural and
unbleached.
- Consumer information - The product packaging must describe the possibility of
composting the filter after use or the opportunity
