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Verpackungsdruck

„Low Migration“ bei Lebens­mittelverpackungen

Eine migrationsoptimierte Verpackung benötigt viel Expertise entlang der Wertschöpfungskette.
Eine migrationsoptimierte Verpackung benötigt viel Expertise entlang der Wertschöpfungskette.
(Bild: INCDesign – Adobe Stock)

Der Blick zurück auf einige Schlüsselereignisse in der Kontamination von Lebensmitteln zeigt, weshalb das Thema „migrationsoptimiertes Arbeiten“ bei Verpackungen heute einen so hohen Stellenwert besitzt. Zu den in der Vergangenheit aufgedeckten Vorfällen zählt der Nachweis des Photoinitiators ITX in Babymilchprodukten im Jahre 2005 und, nur wenige Jahre später, die Entdeckung von Benzophenon in Lebensmitteln. Es folgten weitere Vorfälle in den darauffolgenden Jahren, die ebenso durch die Presse gingen.

Schon früh, teils als Folge dieser Ereignisse, setzte die Formulierung gesetzlicher Anforderungen und Verordnungen ein, um Verbraucher besser vor Bestandteilen aus Druckfarben in Lebensmittelverpackungen zu schützen. Drei der heute wesentlichen Verordnungen wurden in den Jahren von 2004 bis 2011 erlassen und bilden das Grundgerüst des Regelwerks für Verpackungen im Verbraucherschutz. Zusätzlich zu erwähnen, jedoch ohne direkten Anlass zu den genannten Ereignissen, trat 2007 die Reach-Verordnung zur Registrierung von Chemikalien in Kraft, durch die viele neue Erkenntnisse zu Einsatzstoffen und deren Migrationsverhalten gewonnen wurden.

Konformität und Rückverfolgbarkeit

Seit 2004 regelt die EU-Rahmenverordnung (EG) 1935/2004 im Artikel 3, dass Verpackungen, die Kontakt mit Lebensmitteln haben, so aufgebaut sein müssen, dass sie die menschliche Gesundheit nicht gefährden. Sie macht es für Hersteller von Verpackungsmaterialien zur Pflicht, Konformitätserklärungen auszustellen und daraus abgeleitet, die Konformität über die Herstellungsschritte nachzuweisen. Zu beachten ist darin die Nachweispflicht über die Rückverfolgbarkeit, das heißt über die Stoffe oder Erzeugnisse in den Produktionsschritten.

Gute Herstellpraxis

Die GMP-Verordnung (EU) 2023/2006 verpflichtet Hersteller von Rohstoffen und Verpackungsprodukten dazu, die „gute Herstellungspraxis“ auf Materialien und Gegenstände anzuwenden, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen.

Die Verordnung fordert von Herstellern ein Qualitätssicherungs- und ein Qualitätskontrollsystem, das die permanente Überwachung der Durchführung der guten Herstellpraxis sicherstellt, sowie ihre Dokumentation. Die eingesetzten Materialien in der Produktion müssen so ausgewählt werden, dass sie der vom Auftraggeber definierten Spezifikation entsprechen.

Als Teil einer Verpackung können auch Etiketten in die Kategorie der Lebensmittel-Kontaktmaterialien fallen und sind dann den entsprechenden geltenden Vorschriften unterworfen.

Migrationslimits

Die 2011 aktualisierte Kunststoff-Verordnung Nr. 10/2011 legt die Grundregeln für die Herstellung von Materialien und Gegenständen aus Kunststoff fest. Da Druckfarben unmittelbar mit Kunststofffolien verbunden sind, erstreckt sich ihr Geltungsbereich indirekt auch auf die verwendeten Druckfarben. Die Verordnung legt das Gesamtmigrationslimit (OML) mit 10 mg/dm2 unabhängig von der Packungsgröße fest. Bei einer kubischen Verpackung entspricht das einer Migration von 60 mg/kg Lebensmittel. Der Höchstwert für unbewertete Substanzen liegt bei 0,01 mg/kg (10 ppb). Im Anhang der Kunststoff-Verordnung sind spezifische Migrationslimits (SML) von circa 1.000 Substanzen aufgeführt. Auf jeder Produktionsstufe ist ein Konformitätsnachweis erforderlich, der durch Migrationsprüfung oder durch Modellberechnung erfolgen kann.

Positivlisten

Über die drei aufgeführten europäischen Verordnungen hinaus haben nationale Verordnungen, wie die Schweizer Bedarfsgegenständeverordnung 817.023.21, eine große Bedeutung für die Verpackungsindustrie. Da sie bereits 2010 in Kraft trat, beeinflusste sie in vielen Punkten andere Verordnungen, insbesondere bei der Festlegung von Migrationsgrenzen. Hohe Beachtung findet die im Anhang 10 enthaltene Positivliste für Einsatzstoffe in Druckfarben, die regelmäßig dem neuesten Erkenntnisstand angepasst wird.

Zusätzlich zum rechtlichen Rahmen stellen einige Markenartikler eigene Anforderungen an Druckfarben. Eines der bekanntesten Beispiele ist die Nestlé Guidance Note on Packaging Inks mit erweiterten Anforderungen durch Nestlé-spezifische Positiv- und Negativlisten.

Nachgewiesene Chemikalien in Lebensmitteln und Meilensteine des Inkrafttretens regulierender Verordnungen.
Nachgewiesene Chemikalien in Lebensmitteln und Meilensteine des Inkrafttretens regulierender Verordnungen.
(Bild: Siegwerk Druckfarben)

Risiken der Stoffübertragung

Auf welche Weise gesundheitsschädliche Substanzen auf Lebensmittel übergehen können, ist im Anhang der GMP-Verordnung festgehalten. Die Risiken der Stoffübertragung auf Lebensmittel bestehen durch Diffusion, Übertragung durch Abklatsch- oder Gasphasen-Migration.

Die Rolle des Markenartiklers

Markenartikler, Druckereien als auch Lebensmittelhersteller haben verschiedene Rollen bei der Erstellung einer Verpackung. Diese müssen Hand in Hand gehen, um Migration von Stoffen, die die menschliche Gesundheit gefährden, in das Lebensmittel zu verhindern. Beabsichtigt ein Markenartikler, ein neues Produkt auf den Markt zu bringen, so definiert er die Verpackung und ihre Spezifikation. Dies erfolgt nach Art des Füllgutes und seiner Konsistenz (trocken, pastös, flüssig). Konsistenz und Art des Füllgutes beeinflussen, ob und wie migrationsfähige Bestandteile der Verpackung in sie übergehen können.

In der Spezifikation sind auch die Kriterien „Lagerdauer und Lagerkonditionen“ berücksichtigt. Ebenso werden Prozesse nach dem Verpacken, wie Erhitzen zur Pasteurisation oder Sterilisation beziehungsweise Erhitzen in Mikrowelle oder Ofen, einbezogen.

Mit dem Verpackungsaufbau legt der Markenartikler den Packungstyp fest, das heißt er bestimmt, ob es sich um eine flexible oder starre Verpackung handelt, und ob beispielsweise ein Etikett verwendet wird. Dazu definiert er Materialeigenschaften wie die notwendige Materialstärke sowie die benötigten Barriereeigenschaften.

Beim Verpackungsdesign, also der grafischen Gestaltung der Verpackung, bestimmt der Markenartikler das Verhältnis der Oberfläche zum Füllgut, aber auch die Farbbelegung und die Gesamtauftragsmenge an Farbe. Damit legt er zentrale Einflussfaktoren für das Migrationsverhalten fest. Im Informationsaustausch entlang der Wertschöpfungskette ist es notwendig, alle diese Informationen zu kommunizieren, damit sie der Verpackungsmittelhersteller und Abpacker aufnehmen und berücksichtigen kann.

Rolle des Verpackungs- und Etikettendruckers

Die Druckerei übernimmt das Anforderungsprofil der Verpackung aus der Spezifikation des Markenartiklers und übersetzt es in einen Prozess. Dabei legt er das Druckverfahren, das Substrat mit seinen Sperrschichteigenschaften, die geeignete Farbtechnologie und alle geeigneten Materialien fest. Die Druckerei kann in der Druckvorstufe auch bedingt Einfluss auf die übertragene Farbmenge nehmen, indem sie den Farbaufbau für den Auflagendruck festlegt. Das Migrationsrisiko aus Flächenbelegung und Farbschichtdicke muss hierbei der Spezifikation des Markenartiklers entsprechen.

Von ihrem Farblieferanten erhält die Druckerei ein sogenanntes Statement of Composition (SOC), das Angaben über die Stoffe in den gelieferten Druckfarben enthält, die potenziell migrieren können und nach denen in späteren analytischen Tests zu suchen ist beziehungsweise, die zu bewerten sind. Die Daten des Farblieferanten zusammen mit den Daten von Klebemittel- und Folienherstellern ergeben das Gesamtbild für das Migrationspotenzial der eingesetzten Stoffe.

Migrationsarm oder migrationsoptimiert?

Oftmals wird „migrationsarm“ beziehungsweise „low migration“ als Bezeichnung verwendet, um hervorzuheben, dass es sich um ein Farbsystem mit besonders geringer Migrationsneigung handelt. In diesem Artikel werden stattdessen die Begriffe „migrationsoptimiert“ beziehungsweise „migration optimized“ verwendet, die diesen Sachverhalt treffender bezeichnen.

Kontrolle der Verarbeitungsbedingungen

„Ziel des GMP-konformen Herstellungsprozesses durch den Drucker ist die Begrenzung und Kontrolle jeglicher potenzieller Quellen der Kontaminierung“, beschreibt Thomas Schweizer, Head of Product Management bei der Gallus Ferd. Rüesch AG, die Anforderungen.

Für den Druckdienstleister bedeutet das konkret:

1) Es ist eine Druckmaschine zu spezifizieren, die ausschließlich für migrationsoptimierte Aufträge eingesetzt werden darf, sowie alle zulässigen Materialien in einer Materialliste. Diese Liste umfasst alle eingesetzten Druckfarben, Lacke, Klebstoffe, Additive und Reinigungsmittel. 

2) Die migrationsoptimierten Druckfarben müssen separat gelagert werden, um eine Verwechslung oder Kontamination mit konventionellen Farben zu vermeiden.

3) Im Wartungsprotokoll der Druckmaschine stellt der Drucker sicher, dass qualitätsbeeinflussende Maschinenteile, wie die Reflektoren der UV-Trockeneinheit, regelmäßig gereinigt und die UV-Lampen zu einem bestimmten Zeitpunkt vor Erreichen der Lebensdauer ausgetauscht werden. Generell dürfen für die Reinigung der Maschine nur dafür freigegebene Lösungsmittel eingesetzt werden. Allzu oft finden sich nicht zugelassene Reinigungsmittel in den Ergebnissen der Migrationsanalysen.

4) Die Druckgeschwindigkeit im Auflagendruck ist so zu wählen, dass sichergestellt ist, dass die eingesetzten UV-Farben durchgehärtet werden beziehungsweise die Spezifikation für Restlösemittel eingehalten wird. 

5) Die Einhaltung dieser Vorgaben wird durch die Qualitätskontrolle überprüft und 

6) in einem Qualitätssicherungssystem dokumentiert, um sie auf Anfrage belegen zu können. 

7) Zur Qualitätssicherung gehört auch die Dokumentation nachgeschalteter Prozesse der Weiterverarbeitung wie Offline-Laminierung oder die Lagerung von Zwischen- und Fertigerzeugnissen.

Konformitätserklärung

In der Wertschöpfungskette von Markenartikler, Drucker und Hersteller/Inverkehrbringer erlauben die gemeinsamen Grundsätze keine inakzeptable Veränderung der Qualität, des Geruchs oder des Geschmacks von Lebensmitteln durch das Verpackungsmaterial. Die Bestätigung der GMP-konformen Herstellung erfolgt abschließend durch eine Konformitätserklärung, die die Druckerei für das Verpackungs- und Etikettenmaterial ausstellt. Auf Nachfrage muss die Druckerei im Sinne der Rückverfolgbarkeit auch die Einhaltung einzelner Produktionsschritte belegen können.

Migrationstests

Migrationstests oder Modellberechnungen sind eine Absicherung, um zu belegen, dass das gelieferte Material der Spezifikation entspricht. Druckereien wenden sich dafür an spezialisierte Labore, die, mit festgelegten Simulanzien unter definierten Testbedingungen, solche Tests durchführen. Nach einer definierten Zeit des Stoffübergangs wird das Simulanz in einem Gaschromatographen analysiert. Hier ist es wichtig zu wissen, nach welchen Substanzen zu suchen ist. Diese sind in den sogenannten „Statements of Composition“ des Druckfarbenherstellers angegeben. Zu beachten ist, dass die durch GC-Analyse erhaltene Aussage immer nur für das untersuchte Muster, unter den definierten Testbedingungen, gilt.

Migrationsoptimierte Herstellung ist Teamarbeit

Ein niedriges Migrationsergebnis ist nur in Teamarbeit zwischen Markenartikler, Druckerei und Hersteller zu erreichen. Das verdeutlicht die aufgezeigte Komplexität in der Wertschöpfungskette. Alle Beteiligten, vom Rohstofflieferanten über Druckfarbenhersteller, Druckerei und Hersteller des Lebensmittels, müssen dabei die Regeln der guten Herstellungspraxis befolgen. Letztendlich sind alle, als in Verkehrbringer ihrer Produkte, letztendlich dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass die Spezifikation der produzierten Verpackung eingehalten wird und Konsumenten nicht durch daraus migrierende Stoffe gefährdet werden. Durch die Einhaltung dieser Regeln auf jeder Produktionsstufe ist gewährleistet, dass in der Wertschöpfungskette Verpackungsmaterial produziert wird, das diesen Anforderungen zuverlässig entspricht – „Low-Migration“-Produktion beziehungsweise „migrationsoptimierte“ Herstellung ist folglich als eine Disziplin für alle Beteiligten zu sehen.

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