Revêtement de boîte de conditionnement en acier Yixing Feihong
1. Pourquoi des canettes enduites?
Les canettes d'aliments et de boissons conservent le goût et les valeurs nutritionnelles de leur garniture pendant plusieurs années. En raison de ces longues durées de stockage, les interactions entre l'emballage et l'aliment doivent être minimisées. Les boîtes sont généralement recouvertes d'une couche organique qui protège l'intégrité de la boîte des effets de l'aliment et empêche les réactions chimiques entre le métal de la boîte et l'aliment. Pour répondre aux exigences techniques et légales, les revêtements de boîtes doivent résister aux processus de production et de stérilisation (1, 3), être universellement applicables à tous les types d'aliments et de boissons (2), empêcher la migration chimique dans les aliments en quantités qui mettent en danger la santé humaine (4), adhèrent à la boîte même après une déformation non intentionnelle (5), résistent aux types d'aliments agressifs et protègent le métal des boîtes (6), et préservent l'aliment et maintiennent ses propriétés organoleptiques pendant plusieurs années (7).
2. Les données de production et de marché peuvent-elles
Les canettes sont constituées de trois matériaux différents: aluminium, acier revêtu d'étain (fer blanc) et acier revêtu de chrome électrolytique (ECCS). Les corps de canettes sont soit formés sous forme de canettes soudées 3 pièces (3PC), de canettes 2 pièces étirées et redessinées (DRD) ou de canettes 2 pièces étirées et repassées (D& I). Indépendamment du matériau et du processus de production, la plupart des boîtes sont revêtues à l'intérieur et à l'extérieur de films de 1 à 10 µm d'épaisseur. Les revêtements sont généralement appliqués sur les deux côtés des feuilles de métal planes ou des bobines par revêtement au rouleau avant la formation des boîtes. Alternativement, les revêtements sont pulvérisés sur des boîtes préformées. Les boîtes en fer blanc sont utilisées sans revêtement interne pour les jus et fruits de couleur claire et acides (par exemple, ananas, poires, pêches), car l'étain s'oxyde plus facilement que les aliments, évitant ainsi le noircissement et les changements de saveur causés par l'oxydation des fruits. Les boîtes de conserve sont généralement stérilisées sous pression avec les conditions exactes en fonction du type d'aliment. Cependant, les canettes de boisson peuvent être pasteurisées ou stérilisées dans les canettes scellées ou remplies dans des conditions aseptiques.
Plus de 300 milliards de canettes de boisson sont produites chaque année dans le monde. En 2014, 90% des canettes de boissons étaient en aluminium; les 10% restants étaient constitués d'acier. En outre, on estime que 75 milliards de boîtes de conserve ont été vendues dans le monde en 2011. En 2013, environ 30 milliards de dollars et 9 milliards de dollars américains ont été gagnés dans le monde avec des boîtes de boissons et de nourriture, respectivement. En 2011, la capacité de production mondiale de revêtements de boîtes était estimée à 800'000 tonnes, ce qui correspond à une valeur de marché de 2,8 milliards d'euros.
3. Revêtements: propriétés et alternatives
De nombreux revêtements de boîte sont disponibles dans le commerce, mais la plupart d'entre eux sont basés sur un nombre limité de fonctionnalités chimiques (tableau). Les revêtements contiennent différents additifs, par exemple des agents pour augmenter le glissement de surface ainsi que la résistance à l'abrasion et aux rayures des revêtements de boîtes de conserve, des lubrifiants, des agents anti-moussants, des adhésifs, des capteurs d'acides chlorhydriques et des pigments.
Les revêtements à base d'époxy ont la part de marché la plus élevée de plus de 90%. Cependant, les fabricants et les entreprises alimentaires ont commencé à remplacer les revêtements époxy à base de BPA par des alternatives en raison de preuves toxicologiques, de discussions publiques et de récentes décisions réglementaires. Les revêtements acryliques et polyester sont actuellement utilisés comme alternatives de première génération aux revêtements époxy et, plus récemment, des revêtements époxy polyoléfines et sans BPA ont été développés. D'autres inventions comprennent des systèmes de capture de BPA et des revêtements de finition. La plupart de ces revêtements alternatifs sont plus chers que les revêtements époxy et peuvent ne pas encore présenter le même ensemble de caractéristiques en ce qui concerne leur stabilité et leur applicabilité universelle.
Revêtements époxy
Dans les années 50, les résines époxy ont été introduites comme revêtements pour les canettes en aluminium et en acier. Leur stabilité, leur fonction de protection et leurs propriétés techniques en ont fait le matériau de revêtement le plus couramment utilisé. La plupart des revêtements époxy sont synthétisés à partir de bisphénol A (BPA, CAS 80-05-7) et d'épichlorhydrine formant des résines époxy bisphénol A-diglycidyl éther. De nombreux mélanges différents de revêtements époxy ont été développés, les revêtements époxy-phénoliques constituant le sous-groupe le plus important. D'autres résines mélangées sont, par exemple, des époxy amines, des acrylates et des anhydrides.
Oléorésines
Les premiers revêtements de boîte étaient constitués d'oléorésines, qui sont des mélanges d'huile et de résine extraites de plantes. Les oléorésines sont plutôt flexibles et faciles à appliquer, mais n'adhèrent pas bien aux surfaces métalliques, ont une résistance à la corrosion limitée et nécessitent de longs temps de durcissement. De plus, ils peuvent modifier les propriétés organoleptiques des aliments.
Vinyle
Les revêtements de vinyle sont synthétisés à partir de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle. Ils sont très flexibles et stables dans des conditions acides et alcalines, mais ils n'adhèrent pas bien au métal et ne résistent pas aux températures élevées. Les revêtements de vinyle nécessitent des plastifiants et des stabilisants et sont souvent mélangés avec d'autres résines. Les organosols vinyliques sont préparés à partir de suspensions de résine dans un solvant organique. Les organosols offrent une résistance chimique, une stabilité thermique et des propriétés d'adhérence comparativement plus élevées que les revêtements en vinyle.
Phénolique
Les résines phénoliques sont composées de phénols et d'aldéhydes. Ils sont très résistants à la corrosion et protègent les bidons des taches de sulfure. Les phénoliques ont une faible flexibilité, n'adhèrent pas bien au métal et peuvent changer l'odeur et la saveur des aliments. Ils sont appliqués comme revêtements pour les fûts et les seaux, mais les résines phénoliques non mélangées ne sont pas utilisées dans les boîtes de conserve et de boissons. Cependant, les phénoliques sont des réticulants courants (par exemple dans les résines époxydes) et augmentent leur résistance.
Acrylique
Les résines acryliques sont le plus souvent synthétisées à partir d'acrylate d'éthyle. Ils ont une apparence propre et présentent une résistance à la corrosion et aux taches de sulfure, mais ils sont cassants et peuvent changer le goût et l'odeur des aliments.
Polyester
L'acide isophtalique (IPA) et l'acide téréphtalique (TPA) sont les principaux acides carboxyliques utilisés dans les revêtements en polyester. Les résines de polyester sont faciles à manipuler pendant le processus de production et adhèrent bien à la surface métallique, mais elles ne sont généralement pas stables dans des conditions acides et ont une mauvaise résistance à la corrosion. En variante, des revêtements en polyéthylène téréphtalate (PET) sont utilisés pour stratifier des canettes de boisson, mais des adhésifs sont nécessaires pour lier le PET sur le métal.
Polyoléfines
Des revêtements à base de dispersions de polyoléfines sont récemment arrivés sur le marché. Selon le fabricant, le revêtement de polyoléfine final présente une protection contre la corrosion, une adhérence et une flexibilité sans affecter la saveur de l'aliment.
4. Règlement
U.S.
Les revêtements polymères et résineux sont couverts sous21 CFR 175.300. Ce code répertorie les substances de départ autorisées et spécifie les conditions d'essai et les limites de migration. Les revêtements de canettes répondant à ces spécifications sont conformes à la loi. En mai 2015, l'Office of Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA) de Californie a ajouté le BPA auliste des produits chimiquesconnu pour causer des dommages à la reproduction sousProposition 65. Les fabricants, distributeurs et détaillants doivent désormais informer les consommateurs de produits contenant du BPA avec un avertissement clair et raisonnable concernant les risques chimiques (FPFsignalé).
L'Europe
Les revêtements en boîte ne sont pas réglementés par une législation européenne, maismesures nationalessont en place aux Pays-Bas,Belgique, la République tchèque, la Grèce, l'Italie, la Slovaquie, la France et l'Espagne. Il existe des réglementations harmonisées pour les produits chimiques spécifiques connus pour migrer des revêtements de boîtes pour le bisphénol A diglycidyl éther (BADGE) et ses dérivés (règlement de la CommissionCE 1895/2005) et pour l'étain inorganique (règlement de la CommissionCE 242/2004). Un projet de règlement de la Commission sur l'utilisation du BPA dans les vernis et les revêtements suggère actuellement une limite de migration spécifique de 0,05 mg / kg d'aliments (FPFsignalé). En France, l'utilisation du BPA est interdite dans les FCM y compris tous les emballages, contenants et ustensiles destinés à entrer en contact direct avec les aliments (LOIn° 2010-729) (FPFsignalé).
5. Migration, exposition& biosurveillance
La plupart des études portant sur la migration chimique des boîtes de conserve se sont concentrées sur le BPA, le BADGE et leurs dérivés. En particulier, la quantité de données sur le BPA fournit une bonne base pour les estimations de l'exposition. Cependant, le total des migrations depuis les boîtes peut également contenir des oligomères, des catalyseurs, des accélérateurs de réaction, des huiles comestibles époxydées, des résines amino, des résines acryliques, divers esters, cires, lubrifiants et métaux. De plus, les substances ajoutées non intentionnellement (NIAS) telles que les impuretés, les sous-produits de réaction et les produits de dégradation font généralement partie du migrate. Les estimations de l'exposition pour ces mélanges, souvent complexes, sont beaucoup plus difficiles, voire impossibles à calculer, car de nombreux NIAS sont des substances inconnues ou non identifiées.
Il existe une corrélation entre l'exposition humaine au BPA et la consommation d'aliments en conserve et, dans une bien moindre mesure, de boissons en conserve. En 2012, une étude a montré que le BADGE et ses dérivés ont été détectés dans tous les échantillons testés aux États-Unis et en Chine et que les concentrations urinaires dépassaient de 3 à 4 fois celles du BPA.
6. Effets sur la santé
Les revêtements de boîtes libèrent généralement un mélange chimique complexe dans les aliments et seuls quelques migrants ont été minutieusement testés. Il existe de nombreuses données de toxicité pour le BPA couvrant de nombreux paramètres différents tels que les effets sur la reproduction et le développement ainsi que les effets neurologiques, immunomodulateurs, cardiovasculaires et métaboliques. En 2004, il a été jugé que BADGE ne soulevait pas de problème de génotoxicité, de cancérogénicité, de reprotoxicité et de toxicité pour le développement. Cependant, des études plus récentes ont indiqué certains effets sur les paramètres reprotoxiques et développementaux.
De nombreuses substances migratrices sont totalement inconnues, mais elles peuvent fortement contribuer à la toxicité du migrant. En 2006, les effets cytotoxiques des migrations des revêtements à base d'époxy et de polyester ont été testés à l'aide d'une série de tests. Les résultats de l'un de ces essais ont montré que seulement environ 0,5% des effets cytotoxiques mesurés dans le migrate à partir des revêtements époxy pouvaient être attribués à la quantité de BPA, BADGE et BADGE · H2O. Cet exemple illustre l'importance des tests ciblant la migration finale et pas seulement des substances uniques lors de l'évaluation des risques.
