Plastične sirovine za hranu{0}}: djevičanski, reciklirani i reciklirani materijali

Identifikacija plastičnih sirovina za hranu-: 3 osnovne metode diferencijacije za devičanske, reciklirane i reciklirane materijale. U kontroli kvalitetahrana{0}}vrstaPP plastične sirovine, precizno razlikovanje između devičanskih, recikliranih i recikliranih materijala je ključni korak u osiguravanju sigurnosti proizvoda i stabilnosti kvaliteta. Iako su ove tri vrste materijala slične po izgledu, imaju značajne razlike u molekularnoj strukturi, hemijskom sastavu i fizičkim svojstvima. Na osnovu najnovijih nacionalnih standarda i industrijskih praksi, u nastavku će biti opisane tri osnovne metode identifikacije i njihove operativne procedure.

1.1 Definicije i razlike djevičanskih, recikliranih i recikliranih materijala

Djevičanski materijal odnosi se na PP materijal direktno polimeriziran iz petrokemijskih sirovina, karakteriziran pravilnom molekularnom strukturom i visokom čistoćom. Ova vrsta materijala nikada nije korišćena, ima kompletan molekularni lanac, jedinstven hemijski sastav, a svi pokazatelji performansi zadovoljavajuhrana{0}}vrstastandardima. Virgin PP ima visoko uređenu izotaktičku strukturu, sa svim metil bočnim grupama koje se nalaze na istoj strani glavnog lanca, formirajući spiralni oblik, sa kristalinom od 50%-80% i rasponom tačke topljenja od 160-176 stepeni.

Reciklirani materijal odnosi se na PP otpad koji je jednostavno zdrobljen i očišćen nakon upotrebe, uglavnom od ostataka, neispravnih proizvoda ili plastičnih proizvoda nakon{0}}potrošačke proizvodnje iz procesa proizvodnje. Iako ova vrsta materijala zadržava osnovnu strukturu PP-a, može sadržavati preostale aditive, pigmente, nečistoće i produkte razgradnje koji nastaju tokom upotrebe. Molekularni lanci recikliranih materijala mogu biti djelimično prekinuti, a distribucija molekulske težine je šira, što dovodi do promjena u parametrima performansi.

1.2 Komparativna analiza parametara performansi

U pogledu fizičkih svojstava, postoje značajne razlike između tri vrste materijala. Gustina je najintuitivniji indikator za razlikovanje. Gustina čistog PP je obično u rasponu od 0,90-0,915 g/cm³, dok je gustina recikliranog PP uglavnom u rasponu od 0,9-0,91 g/cm³. Razlika između njih je mala, ali se ipak može razlikovati pomoću preciznih instrumenata. Vlačna čvrstoća je još jedan važan parametar. Vlačna čvrstoća čistog PP-a može doseći 30-40 MPa, dok je zatezna čvrstoća recikliranog materijala samo 20-30 MPa, 20-30% niža od one kod sirovog materijala.

Što se tiče termičkih svojstava, netaknuti PP pokazuje jedan, čist i glatki vrh topljenja na svojoj krivulji topljenja, sa vršnom temperaturom između 165-169 stepeni. Kriva topljenja recikliranog materijala obično pokazuje višestruke vrhove topljenja, oko 132 stepena i 165 stepeni, zbog različitih tačaka topljenja PP iz različitih izvora. Osim toga, zbog višestrukih koraka obrade, brzina protoka taline (MFR) recikliranog materijala značajno se povećava, što je rezultat lomljenja molekularnog lanca što dovodi do smanjenja molekularne težine.

Razlike u hemijskom sastavu su složenije. Hemijski sastav čistog PP je relativno jednostavan, uglavnom sadrži PP polimer i malu količinu aditiva kao što su antioksidansi. Reciklirani i reciklirani materijali mogu sadržavati različite zagađivače, uključujući teške metale (čiji sadržaj može biti za više od dva reda veličine veći od onog u izvornom materijalu), ostatke pesticida, sredstva za učvršćivanje, ljepila, bakterije, viruse i druge štetne tvari. Prisustvo ovih zagađivača ne samo da utječe na performanse materijala već, što je još važnije, može predstavljati potencijalnu prijetnju sigurnosti hrane.

2.1 Metoda ispitivanja fizičkih performansi

Testiranje fizičkih performansi je najosnovnija i najčešće korištena metoda identifikacije, koja uglavnom uključuje mjerenje gustine, ispitivanje indeksa tečenja taline i termičku analizu.
Mjerenje gustine je prvi korak u identifikaciji PP materijala. Prema nacionalnim standardima GB/T 1033.1-2008 i ISO 1183-1:2019, zahtjev za gustinom PP za hranu{10}} je 0,90-0,91 g/cm³. Specifične metode uključuju metodu uranjanja, metodu tečnog piknometra i metodu stupca gradijenta gustine. Među ovim metodama, metoda stupca gradijenta gustoće je najpreciznija. To uključuje stavljanje uzorka u precizno pripremljenu otopinu gradijenta n-heptan-etanol i određivanje vrijednosti gustine na osnovu položaja suspenzije. Test se mora provesti u okruženju konstantne temperature od 23±0,5 stepeni da bi se eliminisale greške termičkog širenja. Moderne laboratorije široko koriste automatske denzimetre, koji kombinuju Arhimedov princip sa tehnologijom merenja frekvencije vibracija, poboljšavajući tačnost ispitivanja na ±0,0001 g/cm³.

U praksi je gustina čistog PP obično stabilna u rasponu od 0,905-0,910 g/cm³, dok reciklirani materijali mogu pokazati veća odstupanja zbog mogućeg uključivanja druge plastike ili nečistoća. Varijacija gustine recikliranih materijala je složenija, ovisno o njihovom izvoru i tehnologiji obrade. Treba napomenuti da samo ispitivanje gustoće ne može u potpunosti razlikovati tri vrste materijala; druge metode se moraju kombinovati za sveobuhvatnu prosudbu.

Test brzine protoka taline (MFR) je ključni indikator za procjenu fluidnosti obrade materijala. Prema standardu GB/T 3682, indeksator toka taline se koristi za mjerenje količine materijala ekstrudiranog kroz standardnu ​​matricu za 10 minuta na određenoj temperaturi (obično 230 stepeni) i opterećenju (2,16 kg), s jedinicom u g/10 min. Brzina protoka taline PP za hranu -općenito se kontroliše u rasponu od 2-10 g/10min, dok je raspon za PP opće namjene 0,5-30 g/10min.

Test brzine protoka taline je posebno efikasan u razlikovanju između neobrađenih i recikliranih materijala. Istraživanja su pokazala da nakon više ciklusa obrade, PP podliježe cijepanju lanca zbog sila smicanja, što dovodi do smanjenja molekularne težine i značajnog povećanja MFR vrijednosti. MFR vrijednost čistog PP je relativno stabilna, dok MFR vrijednost recikliranog materijala može biti nekoliko puta veća od vrijednosti početnog materijala. Na primjer, serija čistog PP može imati MFR od 5 g/10 min, dok reciklirani materijal obrađen 5 puta može imati MFR od 15-20 g/10 min. Treba napomenuti da je obrazac promjene PE-LD suprotan; njegov MFR opada sa povećanjem ciklusa obrade, jer PE-LD uglavnom prolazi kroz reakcije umrežavanja, a ne reakcije cijepanja lanca. Termička analiza, uključujući diferencijalnu skenirajuću kalorimetriju (DSC) i termogravimetrijsku analizu (TGA), jedna je od najefikasnijih metoda za identifikaciju PP materijala. DSC precizno određuje tačku topljenja, temperaturu kristalizacije, kristalnost i vrijeme indukcije oksidacije (OIT) materijala mjerenjem razlike u protoku topline između uzorka i referentne vrijednosti. TGA analizira termičku stabilnost i ponašanje materijala prilikom raspadanja mjerenjem promjene mase uzorka s temperaturom ili vremenom.

U DSC testiranju, prvi PP obično pokazuje jedan, oštar vrh topljenja sa vršnom temperaturom između 165-169 stepeni i visokom kristalinom. Reciklirani PP, zbog cijepanja molekularnog lanca i šire distribucije molekulske težine, pokazuje širi vrh topljenja u svojoj DSC krivulji i može pokazati višestruke vrhove topljenja. Na primjer, reciklirani PP može pokazati mali vrh oko 132 stepena (moguće zbog komponenti male molekularne težine ili druge plastike) i glavni vrh oko 165 stepeni. Nadalje, kristalinitet recikliranog PP-a je obično niži od kristalnosti čistog PP-a, zbog oštećenja strukture molekularnog lanca uzrokovanog višestrukim ciklusima obrade.

TGA analiza može otkriti razlike u termičkoj stabilnosti materijala. Virgin PP tipično ima temperaturu termičke razgradnje iznad 300 stepeni, a proces razlaganja je relativno jednostavan. Reciklirani PP, zbog prisustva raznih aditiva i nečistoća, pokazuje složenije ponašanje termičke razgradnje, potencijalno počinje da se razgrađuje na nižim temperaturama i pokazuje više faza gubitka težine tokom raspadanja. Posebno je vrijedno napomenuti da zaostala masa recikliranog PP uvelike varira, u rasponu od 0,2% do 66%, dok je zaostala masa devičanskog PP obično između 0,2% i 0,5%.

2.2 Metode analize hemijskog sastava

Analiza hemijskog sastava je najpreciznija metoda za identifikaciju PP materijala, uglavnom uključujući tehnike kao što su infracrvena spektroskopija, elementarna analiza i hromatografija.
Infracrvena spektroskopija (FTIR) je najčešće korišćena metoda hemijske analize. FTIR može precizno analizirati funkcionalne grupe i karakteristike molekularne strukture materijala i brzo identifikovati tip PP osnovnog materijala (homopolimer/kopolimer) i vrstu aditiva upoređivanjem karakterističnih apsorpcionih pikova. Tipični infracrveni spektar PP pokazuje četiri oštra vrha na 2960-2800 cm⁻¹, što odgovara C-H vibracijama istezanja CH, CH₂ i CH₃; vrhovi na 1460 cm⁻¹ i 1376 cm⁻¹ odgovaraju C-H vibracijama savijanja; vrh na 1165 cm⁻¹ predstavlja vibraciju savijanja metilne grupe van ravnine; a pojas od 998 cm⁻¹ se odnosi na 11-13 ponavljajućih jedinica i može se koristiti kao kristalna traka za izračunavanje kristalnosti.

U razlikovanju između neobrađenih i recikliranih materijala, ključ za FTIR je posmatranje apsorpcije C=O u području od 1600-1750 cm⁻¹. Studije su pokazale da svi uzorci PP pokazuju slabe apsorpcione vrhove C=O u ovoj regiji, što može biti posljedica oksidacije recikliranih materijala ili prisustva aditiva koji sadrže karbonilne funkcionalne grupe. C=O vršni intenzitet početnog PP je slab i stabilan, dok je C=O vršni intenzitet recikliranog materijala značajno jači zbog procesa oksidacije. Osim toga, ATR-FTIR također može otkriti reciklirani PE-LD. Reciklirani materijal obrađen 6 puta pokazuje novi karakteristični vrh metila (2950,7 cm⁻¹), ali karakteristični vrh metila nije očigledan u recikliranom materijalu obrađenom samo jednom, što ukazuje na određena ograničenja ove metode.

Operativna procedura za FTIR analizu je relativno jednostavna. Prvo, uzorak se reže na odgovarajuću veličinu i stavlja na ATR (Attenuated Total Reflectance) dodatak infracrvenog spektrometra Fourierove transformacije. Opseg skeniranja je postavljen na 4000-400 cm⁻¹, rezolucija je 4 cm⁻¹, a broj skeniranja je obično 32. Poređenjem sa standardnom spektralnom bibliotekom, osnovni sastav materijala se može brzo odrediti. Za složene uzorke, dvodimenzionalna infracrvena spektroskopija se također može koristiti za identifikaciju različitih komponenti analizom promjena u spektru.

Elementarna analiza se uglavnom koristi za otkrivanje teških metala i drugih štetnih elemenata u materijalima. PP za hranu{1}} ima stroge zahtjeve za sadržaj teških metala, sa sadržajem kadmijuma manjim ili jednakim 0,005 mg/kg, sadržajem žive manjim ili jednakim 0,01 mg/kg i sadržajem olova manjim ili jednakim 0,01 mg/kg. Metode detekcije obično koriste masenu spektrometriju induktivno spregnute plazme (ICP-MS), sa granicom detekcije od 0,001 mg/kg, ili atomsku apsorpcionu spektrometriju (AAS).

Elementarna analiza je važna metoda za razlikovanje neobrađenih i recikliranih materijala. Istraživanja su pokazala da je sadržaj teških metala u netaknutim PP materijalima vrlo sličan, s relativnim odstupanjem od ne više od 57%, dok je sadržaj teških metala u recikliranim materijalima često više od dva reda veličine veći od onih u sirovim materijalima. To je zato što reciklirani materijali mogu doći u kontakt sa različitim izvorima zagađenja tokom procesa recikliranja, uključujući industrijski otpad i otpad iz domaćinstva, što dovodi do akumulacije teških metala. U stvarnom testiranju, ako se utvrdi da je sadržaj teških metala u uzorku nenormalno visok, općenito se može utvrditi da se radi o recikliranom materijalu ili mješavini koja sadrži reciklirani materijal.

Kromatografska analiza uključuje gasnu hromatografiju-masenu spektrometriju (GC-MS) i tečnu hromatografiju visokih-tečnih učinaka (HPLC), koje se uglavnom koriste za otkrivanje isparljivih organskih jedinjenja, rezidualnih monomera i aditiva u materijalima. GC-MS se može koristiti za analizu isparljivih organskih jedinjenja i rezidualnih monomera, dok se HPLC koristi za analizu migracije neisparljivih aditiva. Konkretno, tehnologija masene spektrometrije gasne hromatografije (HS-GC- MS) u otvorenom prostoru uključena je u nacionalni standard GB/T 46019.2-2025, posebno za identifikaciju recikliranog polipropilena.

HS-GC-MS metoda uključuje sljedeću proceduru: Izvagajte 1,5 g uzorka (tačno do 0,1 mg) i stavite ga u bočicu od 20 mL. Dodajte 20 μL radne otopine D8-naftalena (0,3 ug/mL) kao interni standard. Nakon ekvilibracije na 150 stepeni tokom 30 minuta, izvršite analizu. Indeks zadržavanja svake isparljive komponente izračunava se izdvajanjem vremena zadržavanja n-alkana, a relativna površina pika se izračunava internim standardom normalizacije površine pika. Istraživači su analizirali 170 neobrađenih PP uzoraka i 119 recikliranih PP uzoraka, izdvojili 25 karakterističnih hlapljivih komponenti i uspostavili identifikacijski model zasnovan na algoritmu slučajne šume, s preciznošću od preko 95%.

2.3 Metode posmatranja mikrostrukture i morfologije

Opservacija mikrostrukture i morfologije je metoda za identifikaciju PP materijala sa molekularne razine i perspektive mikroskopske morfologije, uglavnom uključujući diferencijalnu skenirajuću kalorimetriju, mikroskopiju polariziranog svjetla i skenirajuću elektronsku mikroskopiju.

Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC) ne može samo izmjeriti parametre toplinske performanse materijala, već i identificirati tip materijala analizom njegovog ponašanja pri topljenju i kristalizaciji. DSC može pružiti karakteristične termičke parametre materijala, kao što su temperatura staklastog prijelaza, tačka topljenja i kristalnost. Ovi parametri su od velikog značaja za razlikovanje devičanskih i recikliranih materijala. U praksi se 5-10 mg uzorka izvaga i stavi u aluminijsku posudu za uzorke, a temperatura se poveća sa sobne temperature na 20 stepeni iznad tačke topljenja pri brzini zagrijavanja od 10 stepeni/min, te se bilježi DSC kriva.

DSC kriva čistog PP obično pokazuje jedan, oštar vrh topljenja simetričnog oblika, a temperatura topljenja je između 165-169 stepeni. DSC kriva recikliranog materijala, međutim, pokazuje značajno različite karakteristike: vrh topljenja se širi, mogu se pojaviti višestruki vrhovi topljenja (npr. na 132 stepena i 165 stepeni), oblik vrha je asimetričan, a temperatura topljenja opada. Na primjer, u jednoj studiji, tačke topljenja uzoraka od #4 do #1 su se uzastopno smanjivale, i svi su bili ispod 170 stepeni, a kristalinitet se takođe smanjivao uzastopno. Uzorak #5 je također pokazao hladni vrh kristalizacije tokom procesa zagrijavanja, što ukazuje da se pokretljivost molekularnih lanaca povećava s povećanjem temperature, a segmenti lanca preuređeni u kristale.

Proračun kristalnosti je također važan za identifikaciju. Prema formuli Xc=ΔHm/ΔH0 × 100% (gdje je ΔHm entalpija topljenja uzorka, a ΔH0 entalpija topljenja 100% kristalnog PP, 240,5 J/g), može se izračunati kristalnost materijala. Kristaliničnost čistog PP obično je između 60-80%, dok se kristalinitet recikliranog materijala može smanjiti na 40-60% zbog razaranja strukture molekulskog lanca. Upoređujući promjene u kristaliničnosti, moguće je utvrditi da li je materijal prošao više koraka obrade. Polarizujuća mikroskopija omogućava direktno posmatranje morfologije sferulita i veličine PP, čime se određuju karakteristike kristalizacije materijala. Virgin PP, zbog svoje visoke pravilnosti molekularnog lanca, formira ujednačene sferulite sa potpunom morfologijom. Reciklirani PP, međutim, ima širu distribuciju molekularne težine, što rezultira sferulitima različitih veličina i nepravilnih oblika. Naročito kada se promatra fenomen dvostrukog prelamanja sferulita, djevičanski PP pokazuje jasan malteški uzorak unakrsnog izumiranja, dok obrazac izumiranja recikliranog PP-a može biti zamagljen ili nepotpun.

Analizom skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) se može uočiti površinska morfologija i struktura poprečnog{0}}presjeka materijala. Poprečni-presjek prvog PP-a pokazuje ujednačene karakteristike duktilnog loma, glatku površinu i bez očiglednih nedostataka. Poprečni presjek recikliranog PP-a može pokazati karakteristike krhkog loma, hrapavu površinu i razne defekte kao što su šupljine, pukotine i nečistoće. SEM se takođe može koristiti za analizu energetske disperzivne spektroskopije (EDS) za otkrivanje elementarnog sastava materijala, što je posebno efikasno za identifikaciju zagađivača.

Istraživači su koristili kombinaciju polja emisione skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetske disperzivne spektroskopije (EDS) da analiziraju morfologiju i elementarni sastav uzoraka, dajući preciznu analizu mikroskopskog sastava i morfologije uzoraka. Ova metoda može otkriti suptilne razlike nevidljive golim okom, kao što su sitne čestice nečistoća, površinski slojevi oksida i tragovi obrade. Posebno za uzorke koji sadrže malu količinu recikliranog materijala, makroskopske metode ih možda neće moći identificirati, ali SEM-EDS analiza može otkriti abnormalnu raspodjelu elemenata.

3.1 Dizajn procesa sistematske identifikacije

Na osnovu tri osnovne metode opisane iznad, možemo dizajnirati sistematski proces identifikacije kako bismo osigurali tačnu diferencijaciju između devičanskih, recikliranih i recikliranih materijala. Ovaj proces koristi sistem identifikacije na tri-nivoa: "preliminarni skrining - u-dubina analiza - sveobuhvatno određivanje".

Prvi nivo: Preliminarni skrining. Prvo izvršite vizualnu inspekciju i ispitivanje gustoće. Visok-kvalitetni izvorni materijal treba da ima ujednačenu mat teksturu, čistu boju (uglavnom gotovo-bijelu ili prozirnu), bez nečistoća, crnih mrlja ili granularnog osjećaja i bez oštrog mirisa. Testiranje gustine koristi metodu kolone gradijenta gustine ili automatski denzimetar za upoređivanje gustine uzorka sa standardnom vrednošću (0,90-0,91 g/cm³). Ako vrijednost gustine odstupa od standardnog raspona za više od ±0,005 g/cm³, općenito se može odrediti kao nedjevičanski materijal.

Istovremeno se vrši ispitivanje brzine protoka taline (MFR). MFR vrijednost čistog PP bi trebala biti unutar standardnog raspona i relativno stabilna. Ako je MFR vrijednost neuobičajeno visoka (više od dvostruko veća od standardne vrijednosti), možda je riječ o recikliranom materijalu.

Drugi nivo:-dubinska analiza. Detaljnija analiza se vrši na uzorcima nakon preliminarnog pregleda. Prvo se provodi FTIR analiza, fokusirajući se na intenzitet apsorpcionog vrha C=O u području od 1600-1750 cm⁻¹. Ako je C=O pik značajno povećan, to ukazuje da je materijal možda prošao oksidaciju i vjerovatno je reciklirani materijal. Zatim se vrši DSC analiza kako bi se uočio oblik, broj i temperatura vrhova topljenja. Ako se pojave višestruki vrhovi topljenja ili je temperatura topljenja znatno niža, u kombinaciji s promjenama kristalnosti, to može dodatno potvrditi da li je riječ o recikliranom materijalu.

Treći nivo: Sveobuhvatno prosuđivanje. Za uzorke koji se još uvijek ne mogu odrediti, HS-GC-MS metoda se koristi za konačnu potvrdu. Prema nacionalnom standardu GB/T 46019.2-2025, presuda se donosi analizom 25 karakterističnih promjenjivih komponenti u kombinaciji s modelom algoritma slučajnog šuma. Ova metoda ima tačnost od preko 95% i može efikasno razlikovati netaknuti PP i reciklirani PP. Istovremeno se vrši elementarna analiza kako bi se otkrio sadržaj teških metala. Ako je sadržaj teških metala više od dva reda veličine veći od normalnog raspona, može se odrediti kao reciklirani materijal.
U praktičnom radu preporučuje se korištenje više metoda za međusobnu provjeru. Na primjer, prvo koristite gustinu i indeks protoka taline za preliminarni skrining, zatim koristite FTIR i DSC za potvrdu i na kraju koristite HS-GC-MS za arbitražu. Ova kombinacija metoda može izbjeći ograničenja jedne metode i poboljšati točnost identifikacije.

3.2 Standardni sistem procjene rezultata

Uspostavljanje standarda procjene naučnih rezultata ključno je za osiguranje tačnosti identifikacije. Na osnovu nacionalnih standarda i industrijske prakse, možemo uspostaviti sljedeći sistem standarda prosuđivanja.

Kriteriji procjene fizičkih svojstava:

• Gustina: Virgin PP je 0,905-0,910 g/cm³, reciklirani materijal može fluktuirati u rasponu od 0,900-0,915 g/cm³, a reciklirani materijal ima veću varijaciju gustine zbog svog složenog sastava.
• Brzina protoka taline (MFR): MFR vrijednost čistog PP treba biti unutar standardnih specifikacija (obično 2-10 g/10 min), MFR vrijednost recikliranog materijala može biti nešto viša, a MFR vrijednost recikliranog materijala može biti 2-5 puta veća od vrijednosti devičanskog materijala.
• Tačka topljenja: Tačka topljenja čistog PP je 165-169 stepeni, tačka topljenja recikliranog materijala ostaje u osnovi nepromenjena, a tačka topljenja recikliranog materijala može se smanjiti za 5-10 stepeni, a mogu se pojaviti višestruki vrhovi topljenja.
• Kristaliničnost: Kristaliničnost čistog PP je 60-80%, a kristalnost recikliranog materijala je 40-60%.

Kriteriji procjene hemijskog sastava:

• FTIR karakteristični vrhovi: C=O vršni intenzitet (1600-1750cm⁻¹), slabiji u izvornom materijalu, znatno jači u recikliranom materijalu; karakteristični vrh metila (2950 cm⁻¹), pojavljuje se nakon više koraka obrade.
• Sadržaj teških metala: Sadržaj teških metala u početnom materijalu je izuzetno nizak (relativno odstupanje < 57%), a sadržaj teških metala u recikliranom materijalu može biti više od dva reda veličine veći od onog u prvobitnom materijalu.
• Hlapljive komponente: HS-GC-MS detektira 25 karakterističnih komponenti, a postoje značajne razlike u vrstama i sadržaju komponenti između nebitnih i recikliranih materijala.

Kriteriji procjene mikrostrukture:

• DSC topeći vrh: Djevičanski materijal pokazuje jedan oštar vrh, dok reciklirani materijal pokazuje širi oblik vrha i može imati više vrhova.
• Morfologija sferolita: Djevičanski materijal ima ujednačenu veličinu sferulita i potpunu morfologiju, dok reciklirani materijal ima različite veličine sferolita i nepravilnu morfologiju.
• Morfologija površine: Poprečni-presjek prvobitnog materijala je gladak i ujednačen, dok je poprečni -presjek recikliranog materijala hrapav i može imati defekte.

Po stvarnoj prosudbi, potrebno je sveobuhvatno razmotriti više indikatora. Na primjer, ako uzorak istovremeno ispunjava sljedeće uslove: gustina unutar standardnog opsega, normalna MFR vrijednost, pojedinačni vrh topljenja u DSC, slab C=O vrh u FTIR-u i nizak sadržaj teških metala, tada se smatra da je neispravan materijal. Ako uzorak pokaže značajno povećanje MFR vrijednosti, višestruke pikove u DSC-u, poboljšane C=O pikove u FTIR-u i visok sadržaj teških metala, utvrđuje se da se radi o recikliranom materijalu. Za uzorke koji spadaju između ova dva ekstrema, potrebna je HS-GC-MS analiza, u kombinaciji sa slučajnim šumskim modelom za konačno određivanje.

3.3 Ograničenja metoda i kontrolne tačke kvaliteta

Iako gore navedene metode imaju visoku tačnost, svaka metoda ima svoja ograničenja koja treba uzeti u obzir u praktičnim primjenama.

• Ograničenja ispitivanja gustine:Iako je testiranje gustoće jednostavno i brzo, ono pruža samo ograničene informacije. Gustoća različitih tipova PP (kao što su homopolimer i kopolimer) može se neznatno razlikovati, a neki aditivi (kao što su punila) mogu značajno utjecati na vrijednost gustine. Stoga se ispitivanje gustine može koristiti samo kao preliminarna metoda skrininga i ne može se koristiti kao konačna osnova za određivanje.

• Ograničenja ispitivanja brzine protoka taline:Na MFR testiranje uvelike utiču temperatura i istorija smicanja, a male promene u uslovima ispitivanja mogu dovesti do odstupanja u rezultatima. Osim toga, neki modifikatori (kao što su plastifikatori) također će utjecati na MFR vrijednost. Stoga, prilikom provođenja MFR testiranja, uvjeti ispitivanja moraju biti strogo kontrolirani i potrebno je izvršiti više paralelnih testova.
• Ograničenja FTIR analize:ATR-FTIR metoda dobro funkcionira za identifikaciju PE-LD recikliranih materijala, ali ima ograničenja u identifikaciji PP recikliranih materijala, posebno recikliranih materijala koji su prošli jedan ciklus obrade, koji možda neće pokazati značajne razlike. Osim toga, FTIR može pružiti samo informacije o funkcionalnoj grupi i ne može odrediti specifičnu hemijsku strukturu.

Zahtjevi za HS-GC-MS metodu:Iako ova metoda ima visoku preciznost, zahtijeva sofisticiranu opremu i visoko kvalifikovane operatere. Za to je potreban gasni hromatograf-maseni spektrometar sa EI izvorom, uređaj za uzorkovanje prostora koji radi na temperaturi od najmanje 150 stepeni, profesionalni analitički softver i dobro{3}}obučeni operateri.

 

Da bi se osigurala tačnost rezultata identifikacije, mora se uspostaviti sveobuhvatan sistem kontrole kvaliteta:

Kontrola reprezentativnosti uzorka:Strogo se pridržavajte standarda uzorkovanja (kao što je ISO 2859) kako biste osigurali da uzeti uzorci tačno odražavaju karakteristike cijele serije materijala. Za granulirane materijale, uzorke treba uzeti sa više tačaka na različitim lokacijama, ravnomjerno pomiješati i zatim testirati.

Kalibracija i održavanje instrumenata:Sva oprema za testiranje mora se redovno kalibrirati. Elektronske vage, univerzalne mašine za ispitivanje i druga mjerna oprema zahtijevaju godišnju kalibraciju od strane zakonom priznate mjeriteljske institucije. Testere brzine protoka taline i testere temperature toplotne distorzije treba kalibrirati u-kući ili od strane treće strane svakih šest mjeseci. Stavke kalibracije uključuju tačnost temperature, tačnost vrijednosti sile i stabilnost brzine. Izvještaji o kalibraciji moraju biti arhivirani za buduću upotrebu kako bi se osigurala sljedivost testnih podataka.

Kontrola stanja okoline:Okruženje za testiranje treba da ispunjava standardne zahteve, jer temperatura, vlažnost i čistoća mogu uticati na rezultate ispitivanja. Na primjer, ispitivanje gustine zahtijeva okruženje konstantne temperature od 23±0,5 stepeni; FTIR analizu treba provesti u suvom okruženju kako bi se izbjegle smetnje vodene pare; a mikrobiološka ispitivanja treba obaviti u čistoj prostoriji.

Snimanje i sljedivost:Svi procesi i rezultati testiranja treba da budu detaljno zabeleženi, uključujući informacije o uzorcima, uslove testiranja, neobrađene podatke, proces izračunavanja i konačne rezultate. Evidencija treba da bude jasna, tačna, sledljiva i da se čuva određeni period.

Uspostavljanjem sveobuhvatnog sistema kontrole kvaliteta, prednosti različitih metoda identifikacije mogu se maksimizirati, osiguravajući preciznu diferencijaciju djevičanskih, recikliranih i regeneriranih PP plastičnih sirovina za hranu -razreda PP, pružajući pouzdanu tehničku podršku za kontrolu kvaliteta proizvoda. U praktičnim primenama, odgovarajuću kombinaciju metoda treba izabrati na osnovu specifičnih okolnosti, obezbeđujući i tačnost i uzimajući u obzir troškove i efikasnost testiranja. Za PP za hranu-, materijal sa izuzetno visokim sigurnosnim zahtjevima, preporučuje se korištenje više metoda za sveobuhvatnu identifikaciju kako bi se osigurao kvalitet proizvoda i sigurnost hrane.