کاربرد استایرن در مقوا

تجزیه و تحلیل حضور استایرن در مقوا

در این کار حضور استایرن در مقوا مورد بررسی قرار گرفته است. از استایرن در تولید لاتکس‌های استایرن-اکریلات (SA) و استایرن- بوتادین (SB) استفاده شده است. لاتکس‌های SA و SB رایج ترین عایق‌های مورد استفاده در تولید کاغذ و مقوا هستند. عایق رنگدانه با لاتکس می‌تواند ظاهر و قابلیت چاپ محصول را بهبود بخشد و همچنین عایق پراکندگی نیز می‌تواند یک خاصیت مانع را روی سطح مانند مقاومت در برابر چربی، مقاومت در برابر آب و یا نفوذپذیری هوا ایجاد کند. اگر برخی از مواد شیمیایی موجود به مواد غذایی منتقل شوند، این فرایند مهاجرت نامیده می‌شود. درحال حاضر، استایرن را می‌توان به عنوان یک مونومر یا دیگر مواد اولیه که با مواد در تماس است را بدون مهاجرت استفاده کرد. کمیسیون اروپا درحال ارزیابی ایجاد محدودیت‌های برای مهاجرت استایرن به مواد غذایی است. استایرن ممکن است یک ترکیب ژنوتوکسیک باشد. از آنجایی که استایرن یک ترکیب آلی فرّار است، باتوجه به روش همبستگی تخته متسا که برای این کار درنظر گرفته شده بود، با روش کروماتوگرافی گازی از فضای سر مورد مطالعه قرار گرفت. تمام نتایج حاصل از این روش به وضوح محدودیت مهاجرت احتمالی را مورد بررسی قرار داده‌اند. با این حال، این روش برای کمّی سازی استایرن در این غلظت‌ها مناسب نیست. هدف از این مطالعه تعیین مقدار استایرن باقیمانده در نمونه‌های مقوایی و آزمایش چگونگی تاثیر زمان، دما و اشعه ماوراء بنفش UV بر مقدار استایرن باقیمانده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که مقدار استایرن باقیمانده با گذشت زمان کاهش می‌یابد، اما اشعه UV تاثیر اندکی بر میزان استایرن باقیمانده دارد.

در سال 2020، EFSA (مرجع ایمنی غذای اروپا) یک مقاله مروری با عنوان "ارزیابی تاثیر مونوگراف IARC جلد 121 درمورد ایمنی ماده استایرن برای استفاده در مواد پلاستیکیِ درتماس با مواد غذایی" ارائه داد. EFSA داده‌های موجود از مهاجرت استایرن و اثرات سلامتی آن را ارزیابی کرد. طبق گزارشات EFSA، مهاجرت استایرن در اکثر غذاها کمتر از 10 ppb است اما می‌تواند تا 230 ppb نیز برسد؛ به ویژه زمانی که با مواد غذایی چرب یا بسته بندی‌هایی با نسبت سطح به حجم بالا در تماس باشند. نتیجه گیری نهایی این مقاله نشان می‌دهد اگر استایرن با غذا در تماس باشد، ممکن است برای اسلامتی انسان مضر باشد و این موضوع به مطالعه بیشتری نیاز دارد. متداول ترین بایندرهای مورد استفاده در پوشش رنگدانه کاغذ و مقوا، بوتادین استایرن و لاتکس استایرن-اکریلات هستند. همچنین از لاتکس‌های مشابه با نسبت اختلاط متفاوت بیشتر برای عایق پراکندگی کاغذ و مقوا استفاده می‌شود. درحال حاضر، هیچ محدودیتی برای استفاده از استایرن در مواد در تماس با غذا وجود ندارد. با این حال، مقاله EFSA کمیسیون اروپا را به دنبال شواهدی مبنی بر سمیت ژنتیکی احتمالی استایرن سوق داد. امروزه فرایند ارزیابی مجدد استایرن و بررسی سمیت آن درحال انجام است. این احتمال وجود دارد که محدودیت‌هایی برای مهاجرت استایرن به مواد غذایی در تمام مواد در تماس با غذا تعیین شود. محدودیت مهاجرت خاص احتمالی جدید (SML) ممکن است در اصلاحیه نوزدهم مقررات پلاستیک اضافه شود.

مقوا یک ماده خام تجدید پذیر اما فاقد خواص مانع، یعنی مقاومت در برابر آب و چربی، است که برای انواع خاصی از مواد غذایی در بسته بندی مواد غذایی ضروری است. ماده‌ای که معمولا برای بسته بندی مواد غذایی استفاده می‌شود، مقوای عایق شده با پلیمر است. به‌طور همزمان، اقدامات نظارتی درمورد پلاستیک در سراسر جهان صورت گرفته است. نمونه‌ای از این دستورالعمل SUP (دستورالعمل استفاده از پلاستیک یکبار مصرف) در اتحادیه اروپا است. نمونه دیگری از محدود کردن استفاده از پلاستیک در اقلام مصرفی، ممنوعیت پلاستیک در چین است. علاوه براین، در ایالات متحده امریکا مصرف کنندگان و صنعت ناگزیر به یافتن جایگزین‌هایی برای پلاستیک هستند. عایق مانع پراکندگی به کاهش مقدار پلاستیک مورد نیاز برای ساخت عایق، درمقایسه با اکستروژن پلی اتیلن (PE) که معمولا در بسته بندی مواد غذایی استفاده می‌شود، کمک می‌کند. امروزه، قابلیت بازیافت و کمپوست پذیری از ویژگی‌های مهم در بسته بندی مواد غذایی است. در دهه‌های گذشته، مهاجرت استایرن به مواد غذایی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است اما باید گفت که منبع استایرن همان پلی استایرن بوده که ماده‌ای کاملا متفاوت از مقوا است. تاکنون فقط هوانگ و همکارانش در سال 2019 در یک مطالعه به بررسی مهاجرت استایرن از مقوا پرداخته‌اند. در آن مطالعه، 59 نمونه مقوا از خواروبار فروشی خریداری کرده و از آنها برای بسته بندی مواد غذایی استفاده کردند. با این حال، ترکیب نمونه‌های مقوایی توضیح داده نشد و نحوه پوشش آنها نیز مشخص نیست. این مقاله یکی از دلایلی است که چرا آزمایشات مهاجرت در این تحقیق از یک طرف در اولویت نبودند و ازطرف دیگر، تصمیم گرفته شد تا استایرن باقیمانده در مقوا را بررسی کنند.

در اینجا سه گرید مختلف مقوا مورد مطالعه قرار گرفت تا میزان استایرن باقیمانده در مقواهای تخته متسا تعیین شود. این گریدها حاوی مقادیر مختلفی لاتکس درعایق خود بودند. ابتدا مقدار استایرن باقیمانده در نمونه مقوای اصلی آنالیز شد. هیچ استایرنی در مقوای A که بدون عایق بود، یافت نشد. مقوای B با عایق 2 طرفه و مقوای C با عایق 1 طرفه در شرایط مختلف در دور دوم آزمایشات نیز بررسی شدند. این نمونه‌ها ابتدا با تهویه هوا زمان‌های مختلف، در یک اتاق با دمای 23 درجه سانتیگراد و رطوبت 43 درصد قرار داده شدند. پس از خاموش کردن دستگاه تهویه، رطوبت هوا تنها حدود 20 درصد بود. این دو نمونه محصول نیز ابتدا به مدت ده روز در شرایط خاص در کوره با دمای 40 درجه سانتیگراد و سپس در دمای 60 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. درواقع، این شرایط خاص شبیه سازی شرایط معمول نگهداری بالای 30 روز در دمای اتاق و کمتر بود. تاثیر اشعه UV در حضور استایرن بر نمونه‌های مقوا نیز با هر دو محصول مورد آزمایش قرار گرفت. منحنی کالیبراسیون دو بار انجام شد؛ در اولین بار، قبل از انجام، غلظت انتخاب شده هر نمونه خیلی بالا بود. در بار دوم، غلظت انتخاب شده در سطح بسیار پایین تری قرار داشت. استانداردهای 5 و 10 ppm هر دو بار انجام شده و نتایج یکپارچه پیک‌ها مشابه بود. این نتایج در پیوست A ارائه شده است. ضرورت اجرای منحنی کالیبراسیون دوم باز هم موجب عدم قطعیت نتایج شد. نتایج حاصل از بررسی نمونه‌های محصول با استفاده از منحنی کالیبراسیون در دور دوم کمّی سازی شدند. مقدار استایرن باقیمانده کمی در نمونه‌های مقوا مشاهده شد. تمام این نتایج در بدترین حالت محاسبات مهاجرت به دست آمده‌اند. در این محاسبات فرض بر این است که تمام استایرن باقیمانده در این حالت به 1 کیلوگرم مواد غذایی در بسته بندی به مساحت 6 dm₂ منتقل می‌شود. در این مطالعه از هیچ شبیه ساز غذایی استفاده نشد. نتایج به دست آمده اشاره نسبی به محدودیت مهاجرت احتمالی دارند.

استایرن یک ترکیب آلی فّرار است که در شرایط خاص و در مجاورت با هوا تبخیر می‌شود. با این حال در اینجا با خاموش کردن تهویه و نبود شرایط استاندارد، هوای خشک‌تر ممکن است بر نتایج نهایی تاثیر بگذارد. بررسی مقدار اشعه ماوراء بنفش تفاوت‌های مختصری از حضور استایرن در مقوا نشان داد. توسعه این روش، برای اطمینان از مقدار استایرن باقیمانده در غلظت بسیار پایین و کمتر از 40 ppb احتمالا در آینده ضروری خواهد بود. و یا شاید، روش مناسبی را می‌توان از قانونگذار انتظار داشت. توسعه روش محدود به محدوده این مطالعه است. نکته جالب توجه اینکه آیا اندازه ذرات در لاتکس انتقال ترکیبات به سطح مواد را تحت تاثیر قرار می‌دهد و اینکه چگونه دمای خشک کردن بر مهاجرت بایندر با لاتکس‌های استفاده شده تاثیر می‌گذارند و درنهایت، وجود استایرن باقیمانده‌ در مقوا.