Plastične-surovine za hrano: čisti, reciklirani in predelani materiali

Identifikacija plastičnih surovin-razreda za živila: 3 osnovne metode razlikovanja za neobdelane, reciklirane in predelane materiale. Pri nadzoru kakovostiživilska-razredPP plastične surovine, natančno razlikovanje med neobdelanimi, recikliranimi in predelanimi materiali, so ključni korak pri zagotavljanju varnosti izdelkov in stabilnosti kakovosti. Čeprav so si te tri vrste materialov po videzu podobne, imajo pomembne razlike v molekularni strukturi, kemični sestavi in ​​fizikalnih lastnostih. Na podlagi najnovejših nacionalnih standardov in industrijskih praks bodo v nadaljevanju podrobno opisane tri glavne metode identifikacije in njihovi operativni postopki.

1.1 Definicije in razlike med neobdelanimi, recikliranimi in predelanimi materiali

Virgin material se nanaša na PP material, neposredno polimeriziran iz petrokemičnih surovin, za katerega je značilna pravilna molekularna struktura in visoka čistost. Ta vrsta materiala še nikoli ni bila uporabljena, ima celotno molekularno verigo, eno samo kemično sestavo in vsi kazalniki učinkovitosti izpolnjujejoživilska-razredstandardi. Virgin PP ima zelo urejeno izotaktično strukturo, z vsemi metilnimi stranskimi skupinami, ki se nahajajo na isti strani glavne verige in tvorijo vijačno obliko, s kristaliničnostjo 50%-80% in območjem tališča 160-176 stopinj.

Reciklirani material se nanaša na odpadke PP, ki so bili po uporabi preprosto zdrobljeni in očiščeni, predvsem iz ostankov, okvarjenih izdelkov ali po-plastičnih izdelkov iz proizvodnega procesa. Čeprav ta vrsta materiala ohranja osnovno strukturo PP, lahko vsebuje ostanke dodatkov, pigmentov, nečistoč in produktov razgradnje, ki nastanejo med uporabo. Molekularne verige recikliranih materialov so lahko delno pretrgane, porazdelitev molekulske mase pa je širša, kar vodi do sprememb v parametrih delovanja.

1.2 Primerjalna analiza parametrov delovanja

Kar zadeva fizikalne lastnosti, obstajajo pomembne razlike med tremi vrstami materialov. Gostota je najbolj intuitiven indikator razlikovanja. Gostota neobdelanega PP je običajno v območju 0,90–0,915 g/cm³, medtem ko je gostota recikliranega PP na splošno v območju 0,9–0,91 g/cm³. Razlika med obema je majhna, vendar jo je vseeno mogoče razlikovati z natančnimi instrumenti. Natezna trdnost je še en pomemben parameter. Natezna trdnost neobdelanega PP lahko doseže 30-40 MPa, medtem ko je natezna trdnost recikliranega materiala le 20-30 MPa, kar je 20-30 % nižje kot pri neobdelanem materialu.

Kar zadeva toplotne lastnosti, ima čisti PP en sam, čist in gladek talilni vrh v svoji talilni krivulji z najvišjo temperaturo med 165-169 stopinjami. Krivulja taljenja recikliranega materiala običajno kaže več vrhov taljenja, okoli 132 stopinj in 165 stopinj, zaradi različnih tališč PP iz različnih virov. Poleg tega se zaradi več korakov obdelave stopnja pretoka taline (MFR) recikliranega materiala znatno poveča, kar je posledica prekinitve molekularne verige, ki povzroči zmanjšanje molekulske mase.

Razlike v kemični sestavi so bolj zapletene. Kemična sestava deviškega PP je razmeroma preprosta, v glavnem vsebuje polimer PP in majhno količino dodatkov, kot so antioksidanti. Reciklirani in predelani materiali lahko vsebujejo različna onesnaževala, vključno s težkimi kovinami (katerih vsebnost je lahko za več kot dva reda velikosti višja kot pri neobdelanem materialu), ostanke pesticidov, sredstva za utrjevanje, lepila, bakterije, viruse in druge škodljive snovi. Prisotnost teh onesnaževal ne vpliva samo na učinkovitost materiala, ampak, kar je še pomembneje, lahko predstavlja potencialno nevarnost za varnost hrane.

2.1 Metoda testiranja fizične zmogljivosti

Preizkušanje fizične zmogljivosti je najosnovnejša in pogosto uporabljena metoda identifikacije, ki večinoma vključuje merjenje gostote, testiranje indeksa pretoka taline in termično analizo.
Merjenje gostote je prvi korak pri identifikaciji PP materialov. V skladu z nacionalnimi standardi GB/T 1033.1-2008 in ISO 1183-1:2019 je zahtevana gostota za živilski-PP 0,90–0,91 g/cm³. Posebne metode vključujejo metodo potopitve, metodo tekočinskega piknometra in metodo kolone z gradientom gostote. Med temi metodami je najnatančnejša metoda stolpca z gradientom gostote. Vključuje postavitev vzorca v natančno pripravljeno gradientno raztopino n-heptan-etanol in določanje vrednosti gostote na podlagi njegovega položaja suspenzije. Preskus je treba izvesti v okolju s konstantno temperaturo 23±0,5 stopinje, da se odpravijo napake pri toplotnem raztezanju. Sodobni laboratoriji pogosto uporabljajo avtomatske denzimetre, ki združujejo Arhimedov princip s tehnologijo merjenja frekvence vibracij, kar izboljša natančnost testiranja na ±0,0001 g/cm³.

V praksi je gostota neobdelanega PP običajno stabilna v območju 0,905-0,910 g/cm³, medtem ko lahko reciklirani materiali kažejo večja odstopanja zaradi morebitne vključitve druge plastike ali nečistoč. Sprememba gostote recikliranih materialov je bolj zapletena, odvisno od njihovega izvora in tehnologije predelave. Opozoriti je treba, da samo testiranje gostote ne more popolnoma razlikovati med tremi vrstami materialov; za celovito presojo je treba kombinirati druge metode.

Preskus stopnje pretoka taline (MFR) je ključni indikator za ocenjevanje procesne fluidnosti materialov. V skladu s standardom GB/T 3682 se indekser pretoka taline uporablja za merjenje količine materiala, ekstrudiranega skozi standardno matrico v 10 minutah pri določeni temperaturi (običajno 230 stopinj) in obremenitvi (2,16 kg), pri čemer je enota g/10 min. Hitrost pretoka taline PP za -razred živil je na splošno nadzorovana v območju 2-10 g/10 min, medtem ko je območje za PP za splošno uporabo 0,5–30 g/10 min.

Preskus stopnje pretoka taline je še posebej učinkovit pri razlikovanju med neobdelanimi in recikliranimi materiali. Študije so pokazale, da se po večkratnih ciklih predelave PP zaradi strižnih sil prekine veriga, kar povzroči zmanjšanje molekulske mase in znatno povečanje vrednosti MFR. Vrednost MFR neobdelanega PP je razmeroma stabilna, medtem ko je vrednost MFR recikliranega materiala lahko nekajkrat višja od vrednosti neobdelanega materiala. Na primer, serija neobdelanega PP ima lahko MFR 5 g/10 min, medtem ko ima lahko recikliran material, obdelan 5-krat, MFR 15-20 g/10 min. Upoštevati je treba, da je vzorec spreminjanja PE-LD nasproten; njegova MFR se zmanjša z naraščajočimi cikli obdelave, ker je PE-LD večinoma podvržen reakcijam navzkrižnega povezovanja in ne reakcijam cepitve verige. Termična analiza, vključno z diferencialno skenirajočo kalorimetrijo (DSC) in termogravimetrično analizo (TGA), je ena najučinkovitejših metod za identifikacijo PP materialov. DSC natančno določi tališče, kristalizacijsko temperaturo, kristaliničnost in čas indukcije oksidacije (OIT) materiala z merjenjem razlike toplotnega toka med vzorcem in referenčno vrednostjo. TGA analizira toplotno stabilnost in obnašanje materiala pri razgradnji z merjenjem spremembe mase vzorca s temperaturo ali časom.

Pri testiranju DSC ima čisti PP običajno en sam, oster vrh taljenja z najvišjo temperaturo med 165-169 stopinjami in visoko kristaliničnostjo. Reciklirani PP zaradi razcepa molekularne verige in širše porazdelitve molekulske mase kaže širši vrh taljenja na krivulji DSC in lahko kaže več vrhov taljenja. Na primer, reciklirani PP lahko kaže majhen vrh okoli 132 stopinj (verjetno zaradi komponent z nizko molekulsko maso ali druge plastike) in glavni vrh okoli 165 stopinj. Poleg tega je kristaliničnost recikliranega PP običajno nižja kot pri neobdelanem PP zaradi poškodbe strukture molekularne verige, ki jo povzroči več ciklov obdelave.

Analiza TGA lahko razkrije razlike v toplotni stabilnosti materialov. Virgin PP ima običajno temperaturo termične razgradnje nad 300 stopinj, postopek razgradnje pa je relativno preprost. Reciklirani PP zaradi prisotnosti različnih dodatkov in nečistoč izkazuje bolj zapleteno obnašanje pri toplotni razgradnji, potencialno se začne razkrajati pri nižjih temperaturah in kaže več stopenj izgube teže med razgradnjo. Posebej je treba omeniti, da se preostala masa recikliranega PP zelo razlikuje in se giblje od 0,2 % do 66 %, medtem ko je preostala masa neobdelanega PP običajno med 0,2 % in 0,5 %.

2.2 Metode analize kemijske sestave

Analiza kemične sestave je najnatančnejša metoda za identifikacijo PP materialov, ki vključuje predvsem tehnike, kot so infrardeča spektroskopija, elementarna analiza in kromatografija.
Infrardeča spektroskopija (FTIR) je najpogosteje uporabljena metoda kemične analize. FTIR lahko natančno analizira funkcionalne skupine in značilnosti molekularne strukture materiala ter hitro prepozna vrsto osnovnega materiala PP (homopolimer/kopolimer) in vrsto dodatkov s primerjavo značilnih absorpcijskih vrhov. Tipični infrardeči spekter PP kaže štiri ostre vrhove pri 2960-2800 cm⁻¹, ki ustrezajo C-H razteznim nihanjem CH, CH₂ in CH3; vrhovi pri 1460 cm⁻¹ in 1376 cm⁻¹ ustrezajo upogibnim nihanjem C-H; vrh pri 1165 cm⁻¹ predstavlja zunaj-ravninske zibajoče upogibne vibracije metilne skupine; pas 998 cm⁻¹ pa je povezan z 11-13 ponavljajočimi se enotami in se lahko uporablja kot kristalni pas za izračun kristaliničnosti.

Pri razlikovanju med neobdelanimi in recikliranimi materiali je ključ do FTIR opazovanje vrha absorpcije C=O v območju 1600-1750 cm⁻¹. Študije so pokazale, da vsi vzorci PP kažejo šibke vrhove absorpcije C=O v tem območju, kar je lahko posledica oksidacije recikliranih materialov ali prisotnosti dodatkov, ki vsebujejo karbonilne funkcionalne skupine. Intenzivnost vrha C=O pri neobdelanem PP je šibka in stabilna, medtem ko je intenziteta vrha C=O recikliranega materiala bistveno močnejša zaradi procesa oksidacije. Poleg tega lahko ATR-FTIR zazna tudi recikliran PE-LD. Recikliran material, obdelan 6-krat, kaže nov metilni karakteristični vrh (2950,7 cm⁻¹), vendar metilni karakteristični vrh ni očiten v recikliranem materialu, obdelanem samo enkrat, kar kaže na določene omejitve te metode.

Operativni postopek za analizo FTIR je razmeroma preprost. Najprej se vzorec razreže na primerno velikost in položi na dodatek ATR (Attenuated Total Reflectance) infrardečega spektrometra s Fourierjevo transformacijo. Območje skeniranja je nastavljeno na 4000-400 cm⁻¹, ločljivost je 4 cm⁻¹, število skeniranj pa je običajno 32. S primerjavo s standardno spektralno knjižnico je mogoče hitro določiti osnovno sestavo materiala. Za kompleksne vzorce se lahko uporabi tudi dvodimenzionalna infrardeča spektroskopija za identifikacijo različnih komponent z analizo sprememb v spektru.

Elementna analiza se uporablja predvsem za odkrivanje težkih kovin in drugih škodljivih elementov v materialih. PP za -razred živil ima stroge zahteve glede vsebnosti težkih kovin, pri čemer je vsebnost kadmija manjša ali enaka 0,005 mg/kg, vsebnost živega srebra manjša ali enaka 0,01 mg/kg in vsebnost svinca manjša ali enaka 0,01 mg/kg. Metode detekcije običajno uporabljajo masno spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS) z mejo detekcije 0,001 mg/kg ali atomsko absorpcijsko spektrometrijo (AAS).

Elementna analiza je pomembna metoda za razlikovanje med neobdelanimi in recikliranimi materiali. Študije so pokazale, da je vsebnost težkih kovin v neobdelanih PP materialih zelo podobna, z relativnim odstopanjem največ 57 %, medtem ko je vsebnost težkih kovin v recikliranih materialih pogosto za več kot dva reda velikosti višja kot pri neobdelanih materialih. To je zato, ker lahko reciklirani materiali med postopkom recikliranja pridejo v stik z različnimi viri onesnaženja, vključno z industrijskimi odpadki in gospodinjskimi odpadki, kar povzroči kopičenje težkih kovin. Če se pri dejanskem testiranju ugotovi, da je vsebnost težkih kovin v vzorcu nenormalno visoka, se na splošno lahko ugotovi, da gre za recikliran material ali mešanico, ki vsebuje recikliran material.

Kromatografska analiza vključuje plinsko kromatografijo-masno spektrometrijo (GC-MS) in-tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC), ki se večinoma uporabljata za odkrivanje hlapnih organskih spojin, ostankov monomerov in dodatkov v materialih. GC-MS se lahko uporablja za analizo hlapnih organskih spojin in ostankov monomerov, medtem ko se HPLC uporablja za analizo migracije ne-hlapnih aditivov. Zlasti tehnologija plinske kromatografije-masne spektrometrije (HS-GC-MS) je bila vključena v nacionalni standard GB/T 46019.2-2025, posebej za identifikacijo recikliranega polipropilena.

Metoda HS-GC-MS vključuje naslednji postopek: odtehtajte 1,5 g vzorca (natančno na 0,1 mg) in ga postavite v 20 ml vialo s prostornino headspace. Dodajte 20 μL delovne raztopine D8-naftalena (0,3 ug/mL) kot interni standard. Po uravnoteženju pri 150 stopinjah 30 minut izvedite analizo. Retenzijski indeks vsake hlapne komponente se izračuna z ekstrakcijo retenzijskega časa n-alkanov, relativna površina vrha pa se izračuna z interno standardno normalizacijo površine vrha. Raziskovalci so analizirali 170 vzorcev neobdelanega PP in 119 vzorcev recikliranega PP, izločili 25 značilnih hlapnih komponent in vzpostavili identifikacijski model, ki temelji na algoritmu naključnega gozda, z več kot 95-odstotno natančnostjo.

2.3 Metode opazovanja mikrostrukture in morfologije

Opazovanje mikrostrukture in morfologije je metoda za identifikacijo PP materialov z vidika molekularne ravni in mikroskopske morfologije, ki vključuje predvsem diferencialno vrstično kalorimetrijo, mikroskopijo s polarizirano svetlobo in vrstično elektronsko mikroskopijo.

Diferencialna skenirajoča kalorimetrija (DSC) ne more samo izmeriti parametrov toplotne učinkovitosti materiala, ampak tudi prepoznati vrsto materiala z analizo njegovega vedenja pri taljenju in kristalizaciji. DSC lahko zagotovi značilne parametre toplotne učinkovitosti materiala, kot so temperatura posteklenitve, tališče in kristaliničnost. Ti parametri so zelo pomembni za razlikovanje med neobdelanimi in recikliranimi materiali. V praksi se stehta 5–10 mg vzorca in ga položi v aluminijasto posodo za vzorce, temperatura pa se poveča s sobne temperature na 20 stopinj nad tališčem pri hitrosti segrevanja 10 stopinj/min in posname se krivulja DSC.

Krivulja DSC neobdelanega PP običajno kaže en sam, oster vrh taljenja s simetrično obliko, temperatura taljenja pa je med 165-169 stopinj. Krivulja DSC recikliranega materiala pa kaže bistveno drugačne značilnosti: vrh tališča se razširi, lahko se pojavi več vrhov taljenja (npr. pri 132 stopinjah in 165 stopinjah), oblika vrha je asimetrična in temperatura tališča se zniža. Na primer, v eni študiji so se tališča vzorcev od št. 4 do št. 1 zaporedno zniževala in vsi so bili pod 170 stopinjami, prav tako se je zaporedno zmanjševala kristaliničnost. Vzorec št. 5 je prav tako pokazal vrh hladne kristalizacije med postopkom segrevanja, kar kaže, da se je mobilnost molekulskih verig povečala z naraščajočo temperaturo in da so se segmenti verige prerazporedili v kristale.

Za identifikacijo je pomemben tudi izračun kristaliničnosti. Po formuli Xc=ΔHm/ΔH0 × 100 % (kjer je ΔHm talilna entalpija vzorca, ΔH0 pa talilna entalpija 100 % kristalnega PP, 240,5 J/g), je mogoče izračunati kristaliničnost materiala. Kristalinost neobdelanega PP je običajno med 60-80 %, medtem ko se lahko kristaliničnost recikliranega materiala zmanjša na 40-60 % zaradi uničenja strukture molekularne verige. S primerjavo sprememb v kristaliničnosti je mogoče ugotoviti, ali je bil material podvržen več korakom obdelave. Polarizacijska mikroskopija omogoča neposredno opazovanje morfologije sferulita in velikosti PP, s čimer se določijo kristalizacijske značilnosti materiala. Virgin PP zaradi svoje visoke pravilnosti molekularne verige tvori enotne sferulite s popolno morfologijo. Reciklirani PP pa ima širšo porazdelitev molekulske mase, kar ima za posledico sferulite različnih velikosti in nepravilnih oblik. Zlasti pri opazovanju dvolomnega pojava sferulitov, deviški PP kaže jasen malteški vzorec navzkrižnega izumrtja, medtem ko je vzorec izumrtja recikliranega PP lahko zamegljen ali nepopoln.

Analiza z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) lahko opazuje morfologijo površine in presečno strukturo materiala. Prečni-prerez neobdelanega PP kaže enakomerne lastnosti duktilnega loma, gladko površino in brez očitnih napak. Prerez-recikliranega PP lahko kaže značilnosti krhkega loma, hrapavo površino in različne napake, kot so praznine, razpoke in nečistoče. SEM se lahko uporablja tudi za analizo energijske disperzivne spektroskopije (EDS) za odkrivanje elementarne sestave materiala, kar je še posebej učinkovito za identifikacijo onesnaževal.

Raziskovalci so za analizo morfologije in elementarne sestave vzorcev uporabili kombinacijo poljske emisijske vrstične elektronske mikroskopije (SEM) in energijsko disperzivne spektroskopije (EDS), s čimer so zagotovili natančno analizo mikroskopske sestave in morfologije vzorcev. Ta metoda lahko razkrije subtilne razlike, nevidne s prostim očesom, kot so drobni delci nečistoč, površinske oksidne plasti in sledi obdelave. Zlasti pri vzorcih, ki vsebujejo majhno količino recikliranega materiala, jih makroskopske metode morda ne bodo mogle prepoznati, vendar lahko analiza SEM-EDS razkrije nenormalno porazdelitev elementov.

3.1 Sistematično načrtovanje identifikacijskega procesa

Na podlagi treh zgoraj opisanih osnovnih metod lahko oblikujemo sistematičen identifikacijski postopek, da zagotovimo natančno razlikovanje med neobdelanimi, recikliranimi in predelanimi materiali. Ta postopek uporablja tri{1}}sistem identifikacije: "predhodni pregled - v-poglobljeni analizi - celovita določitev".

Prva stopnja: Predhodni pregled. Najprej opravite vizualni pregled in preizkus gostote. Visoko-kakovosten primarni material mora imeti enakomerno mat teksturo, čisto barvo (večinoma umazano-belo ali prosojno), brez nečistoč, črnih madežev ali otipa zrnatosti in brez ostrega vonja. Testiranje gostote uporablja metodo stolpca gradienta gostote ali samodejni denzimeter za primerjavo gostote vzorca s standardno vrednostjo (0,90-0,91 g/cm³). Če vrednost gostote odstopa od standardnega območja za več kot ±0,005 g/cm³, se na splošno lahko določi kot nedeviški material.

Hkrati se izvede preskus hitrosti pretoka taline (MFR). Vrednost MFR neobdelanega PP mora biti znotraj standardnega območja in razmeroma stabilna. Če je vrednost MFR neobičajno visoka (več kot dvakratna standardna vrednost), gre morda za recikliran material.

Druga raven:-poglobljena analiza. Podrobnejšo analizo vzorcev opravimo po predhodnem presejanju. Najprej se izvede analiza FTIR, ki se osredotoča na intenzivnost vrha absorpcije C=O v območju 1600–1750 cm⁻¹. Če je vrh C=O znatno povečan, to pomeni, da je material morda oksidiran in je verjetno recikliran material. Nato se izvede analiza DSC za opazovanje oblike, števila in temperature vrhov taljenja. Če se pojavi več vrhov taljenja ali je temperatura taljenja znatno nižja, skupaj s spremembami kristaliničnosti, lahko dodatno potrdi, ali gre za recikliran material.

Tretja raven: celovita presoja. Za vzorce, ki jih še ni mogoče določiti, se za končno potrditev uporabi metoda HS-GC-MS. V skladu z nacionalnim standardom GB/T 46019.2-2025 je presoja narejena z analizo 25 značilnih hlapnih komponent v kombinaciji z modelom naključnega gozdnega algoritma. Ta metoda ima natančnost nad 95 % in lahko učinkovito razlikuje med čistim PP in recikliranim PP. Hkrati se izvaja elementarna analiza za odkrivanje vsebnosti težkih kovin. Če je vsebnost težkih kovin več kot dva reda velikosti višja od običajnega razpona, se lahko določi kot recikliran material.
V praksi je priporočljivo uporabiti več metod za medsebojno preverjanje. Na primer, najprej uporabite indeks gostote in pretoka taline za predhodni pregled, nato uporabite FTIR in DSC za potrditev in na koncu uporabite HS-GC-MS za arbitražo. Ta kombinacija metod se lahko izogne ​​omejitvam ene same metode in izboljša natančnost identifikacije.

3.2 Standardni sistem za presojo rezultatov

Vzpostavitev standarda za presojo znanstvenih rezultatov je ključnega pomena za zagotavljanje točnosti identifikacije. Na podlagi nacionalnih standardov in industrijskih praks lahko vzpostavimo naslednji sistem standardov presoje.

Merila za presojo fizikalnih lastnosti:

• Gostota: Virgin PP je 0,905–0,910 g/cm³, recikliran material lahko niha v območju 0,900–0,915 g/cm³, recikliran material pa ima večjo variacijo gostote zaradi svoje kompleksne sestave.
• Stopnja pretoka taline (MFR): vrednost MFR neobdelanega PP mora biti znotraj standardnih specifikacij (običajno 2–10 g/10 min), vrednost MFR recikliranega materiala je lahko nekoliko višja, vrednost MFR recikliranega materiala pa je lahko 2–5-krat višja od vrednosti neobdelanega materiala.
• Tališče: Tališče neobdelanega PP je 165-169 stopinj, tališče recikliranega materiala ostane v bistvu nespremenjeno, tališče recikliranega materiala pa se lahko zmanjša za 5-10 stopinj in lahko se pojavi več vrhov taljenja.
• Kristaličnost: kristaliničnost neobdelanega PP je 60-80 %, kristaliničnost recikliranega materiala pa 40-60 %.

Merila za presojo kemične sestave:

• Značilni vrhovi FTIR: največja intenzivnost C=O (1600–1750 cm⁻¹), šibkejša v neobdelanem materialu, znatno močnejša v recikliranem materialu; metilni značilni vrh (2950 cm⁻¹), se pojavi po več korakih obdelave.
• Vsebnost težkih kovin: Vsebnost težkih kovin v neobdelanem materialu je izredno nizka (relativni odklon < 57 %), vsebnost težkih kovin v recikliranem materialu pa je lahko za več kot dva reda velikosti višja kot v neobdelanem materialu.
• Hlapne komponente: HS-GC-MS zazna 25 značilnih komponent in obstajajo pomembne razlike v vrstah in vsebnosti komponent med čistimi in recikliranimi materiali.

Merila za presojo mikrostrukture:

• Vrh taljenja DSC: primarni material kaže en sam oster vrh, medtem ko reciklirani material kaže širšo obliko vrha in ima lahko več vrhov.
• Morfologija sferulita: primarni material ima enotno velikost sferulita in popolno morfologijo, medtem ko ima recikliran material različne velikosti sferulita in nepravilno morfologijo.
• Morfologija površine: Prerez neobdelanega materiala je gladek in enoten, medtem ko je prerez recikliranega materiala hrapav in ima lahko napake.

Po dejanski presoji je treba celovito upoštevati več kazalnikov. Na primer, če vzorec hkrati izpolnjuje naslednje pogoje: gostota znotraj standardnega območja, normalna vrednost MFR, en vrh taljenja pri DSC, šibek vrh C=O pri FTIR in nizka vsebnost težkih kovin, potem se ocenjuje kot neobdelani material. Če vzorec pokaže znatno povečanje vrednosti MFR, več vrhov pri DSC, izboljšane vrhove C=O pri FTIR in visoko vsebnost težkih kovin, se ugotovi, da gre za recikliran material. Za vzorce, ki so med tema dvema skrajnima vrednostma, je potrebna analiza HS-GC-MS v kombinaciji z naključnim modelom gozda za končno določitev.

3.3 Omejitve metode in točke nadzora kakovosti

Čeprav imajo zgornje metode visoko natančnost, ima vsaka metoda svoje omejitve, ki jih je treba upoštevati pri praktičnih aplikacijah.

• Omejitve testiranja gostote:Čeprav je testiranje gostote preprosto in hitro, zagotavlja le omejene informacije. Gostota različnih vrst PP (kot sta homopolimer in kopolimer) se lahko nekoliko razlikuje, nekateri dodatki (kot so polnila) pa lahko pomembno vplivajo na vrednost gostote. Zato se lahko testiranje gostote uporablja le kot predhodna presejalna metoda in se ne more uporabiti kot končna osnova za določitev.

• Omejitve testiranja hitrosti pretoka taline:Na testiranje MFR močno vplivata temperatura in strižna zgodovina, majhne spremembe preskusnih pogojev pa lahko povzročijo odstopanja v rezultatih. Poleg tega bodo na vrednost MFR vplivali tudi nekateri modifikatorji (kot so mehčala). Zato je treba pri izvajanju testiranja MFR strogo nadzorovati preskusne pogoje in izvesti več vzporednih preskusov.
• Omejitve analize FTIR:Metoda ATR-FTIR deluje dobro za identifikacijo recikliranih materialov PE-LD, vendar ima omejitve pri prepoznavanju recikliranih materialov PP, zlasti recikliranih materialov, ki so bili podvrženi enemu ciklu obdelave, ki morda ne kaže bistvenih razlik. Poleg tega lahko FTIR zagotovi samo informacije o funkcionalni skupini in ne more določiti specifične kemijske strukture.

Zahteve za metodo HS-GC-MS:Čeprav ima ta metoda visoko natančnost, zahteva sofisticirano opremo in visoko usposobljene operaterje. Potrebuje plinski kromatograf-masnega spektrometra z virom EI, vzorčevalnik prostora, ki deluje pri temperaturi najmanj 150 stopinj, in profesionalno analitično programsko opremo ter dobro-usposobljene operaterje.

 

Za zagotovitev točnosti rezultatov identifikacije je treba vzpostaviti celovit sistem nadzora kakovosti:

Kontrola reprezentativnosti vzorca:Strogo upoštevajte standarde vzorčenja (kot je ISO 2859), da zagotovite, da odvzeti vzorci natančno odražajo značilnosti celotne serije materiala. Za zrnate materiale je treba vzorce vzeti iz več točk na različnih lokacijah, jih enakomerno premešati in nato testirati.

Kalibracija in vzdrževanje instrumenta:Vso opremo za testiranje je treba redno kalibrirati. Elektronske tehtnice, univerzalni preskusni stroji in druga merilna oprema zahtevajo letno kalibracijo s strani zakonsko priznane meroslovne ustanove. Preizkuševalce hitrosti pretoka taline in temperaturo toplotnega popačenja je treba umeriti-doma ali s strani tretje osebe vsakih šest mesecev. Elementi umerjanja vključujejo natančnost temperature, natančnost vrednosti sile in stabilnost hitrosti. Poročila o umerjanju je treba arhivirati za prihodnjo uporabo, da se zagotovi sledljivost preskusnih podatkov.

Nadzor okoljskih razmer:Testno okolje mora izpolnjevati standardne zahteve, saj lahko temperatura, vlaga in čistoča vplivajo na rezultate testa. Na primer, testiranje gostote zahteva stalno temperaturo okolja 23±0,5 stopinje; Analizo FTIR je treba izvajati v suhem okolju, da preprečimo motnje vodne pare; in mikrobiološko testiranje je treba opraviti v čisti sobi.

Snemanje in sledljivost:Vse postopke testiranja in rezultate je treba podrobno zabeležiti, vključno s podatki o vzorcu, pogojih testiranja, neobdelanimi podatki, postopkom izračuna in končnimi rezultati. Zapisi morajo biti jasni, točni, sledljivi in ​​hranjeni določeno obdobje.

Z vzpostavitvijo celovitega sistema nadzora kakovosti je mogoče čim bolj povečati prednosti različnih identifikacijskih metod, kar zagotavlja natančno razlikovanje med primarnimi, recikliranimi in predelanimi plastičnimi surovinami PP-razreda za živila, kar zagotavlja zanesljivo tehnično podporo za nadzor kakovosti izdelkov. V praktičnih aplikacijah je treba izbrati ustrezno kombinacijo metod na podlagi posebnih okoliščin, pri čemer je treba zagotoviti natančnost ter upoštevati stroške in učinkovitost testiranja. Za PP za -razred živil, material z izjemno visokimi varnostnimi zahtevami, je priporočljiva uporaba več metod za celovito identifikacijo za zagotovitev kakovosti izdelkov in varnosti hrane.