Development of Analytical Methods for Additives in Food-Contact Polyethylene Terephthalate (PET)
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utveckling av analytiska metoder för tillsatser i polyetylentereftalat (PET) för livsmedelsförpackningar (Swedish)
Abstract [sv]
Polyetylentereftalat (PET) används ofta i livsmedelsförpackningar, såsom flaskor och matbehållare, på grund av att det är lättviktigt, transparent, flexibelt och formbart. För att förbättra stabiliteten och prestandan hos PET kan olika additiv tillsättas under tillverkningen. Material som används för livsmedelsförpackningar måste uppfylla regulatoriska standarder, varav det viktigaste kravet är att de inte får tillföra giftiga ämnen till maten. Halter av additiv i plaster kan dock förändras under användning och även migrera till livsmedel, vilket gör det nödvändigt att noggrant kontrollera deras förekomst och halter. Syftet med denna studie var att utveckla och optimera en analytisk metod för att identifiera, separera och kvantifiera specifika additiv i PET, däribland 2-aminobensamid, RIANOX 168, Songnox 1010 PW och Songnox 1076 CP. Denna studie genomfördes som en del av ett samarbete mellan Kungliga Tekniska högskolan (KTH) och forskningsinstitutet Norner AS, Norge.
Högpresterande vätskekromatografi (HPLC) användes, med både omvänd fas- och hydrofil interaktionsvätskekromatografi- (HILIC) kolonner för utvecklingen av metoden. För den optimerade HPLC-metoden användes en C8-kolonn (omvänd fas) med en mobilfas bestående av ultrarent vatten, acetonitril och isopropanol och gradienteluering. Metoden resulterade i en effektiv separation och identifiering av samtliga additiv. Därefter utvecklades en extraktionsmetod för att extrahera additiv från PET. Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) användes för att utvärdera extraktionseffektiviteten hos lösningsmedel, däribland toluen:isopropanol (v:v = 60:40), etylacetat och aceton. Optimala extraktionsförhållanden, såsom extraktionstid och temperatur, analyserades också för additiven. Resultaten visade att höjd temperatur (50-60°C) och förlängd extraktionstid (upp till 180 minuter) förbättrade utbytet för de flesta av de analyserade additiven. Utmaningar såsom avdunstning av lösningsmedel uppstod, särskilt för aceton, på grund av dess låga kokpunkt. Mer forskning rekommenderas för att förbättra känsligheten samt undersöka andra extraktionstekniker för att uppnå ett högre utbyte, särskilt för Songnox 1010 PW.
Abstract [en]
Polyethylene terephthalate (PET) is widely used in food contact materials, such as bottles and food containers, due to its lightweight, transparency, flexibility, and moldability. To enhance the stability and performance of PET, various additives can be incorporated during the manufacturing. Materials used for food packaging must comply with regulatory standards, with the most crucial requirement being that they do not introduce toxic substances into the food. However, additive content can change during the usage and also migrate into food, making it essential to monitor their presence and levels. The aim of this study was to develop and optimize an analytical method for identifying, separating, and quantifying specific additives in PET, including 2-aminobenzamide, RIANOX 168, Songnox 1010 PW, and Songnox 1076 CP. This research was conducted as part of a collaboration between KTH Royal Institute of Technology, and the research institute Norner AS in Norway.
High-performance liquid chromatography (HPLC) was employed, utilizing both reverse-phase and hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) columns for the method development. The final optimized HPLC method used a reversed phase C8 column with a mobile phase consisting of ultrapure water, acetonitrile, and isopropanol and gradient elution. This method successfully achieved separation and identification of all additives. Following this, an extraction method was developed to recover additives from PET. Ultrasonic assisted extraction (UAE) was used to evaluate the extraction efficiency of solvents, including toluene:isopropanol (v:v = 60:40), ethyl acetate, and acetone. Optimal extraction conditions, such as extraction time and temperature were also analyzed for the additives. Results showed that increased temperature (50-60°C) and extended extraction time (up to 180 minutes) significantly improved recovery for most of the analyzed additives. Challenges such as solvent evaporation were encountered, particularly with acetone, due to its low boiling point. Further work is recommended to improve sensitivity and explore additional extraction techniques to optimize recovery, particularly for Songnox 1010 PW.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024:404
Keywords [en]
Polyethylene terephthalate (PET), antioxidants, acetaldehyde scavengers, high-performance liquid chromatography (HPLC), ultrasonic assisted extraction (UAE)
Keywords [sv]
Polyetylentereftalat (PET), antioxidanter, acetaldehyd-inhibitor, högpresterande vätskekromatografi (HPLC), ultraljudsassisterad extraktion (UAE)
National Category
Analytical Chemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-357754OAI: oai:DiVA.org:kth-357754DiVA, id: diva2:1921424
Subject / course
Chemistry
Educational program
Degree of Master - Molecular Science and Engineering
Examiners
2024-12-162024-12-16