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Type: TESE DIGITAL
Title: Estudo de migração da Benzofenona utilizada em tintas de impressão curáveis por radiação UV destinadas para embalagens de alimentos = Study of the migration of Benzophenone used in UV curable printing inks intended for food packaging
Title Alternative: Study of the migration of Benzophenone used in UV curable printing inks intended for food packaging
Author: Lemos, Aline Brionisio, 1980-
Advisor: Godoy, Helena Teixeira, 1957-
Abstract: Resumo: A impressão em embalagens de alimentos tem uma importância vital na comunicação com o consumidor. As tintas são misturas de polímeros, pigmentos, aditivos e solventes. Podem ser sistemas a base de água ou de solvente, óleo-resinosos ou curáveis por radiação ultravioleta (UV) ou por feixe de elétrons (EB). As tintas curáveis por radiação UV possuem a composição muito similar a uma tinta convencional, sendo a principal diferença a presença de fotoiniciadores os quais são responsáveis pela absorção da radiação UV e são capazes de iniciar a reação de polimerização da tinta formando então o revestimento sólido seco. Apesar de serem fundamentais na formulação, os fotoiniciadores são considerados substâncias com alto potencial de migração do material de embalagem para os alimentos e bebidas, conforme constatado através dos incidentes de contaminação reportados no Sistema de Alerta Europeu. Existem vários tipos de fotoiniciadores disponíveis comercialmente e a Benzofenona (BP) é um dos mais utilizados. Existem alguns fatores que podem interferir na migração de fotoiniciadores como tipo e massa molecular do fotoiniciador, formulação da tinta e gramatura do revestimento, tipo de substrato, tipo de contato entre a embalagem e o alimento (migração por difusão, set-off ou migração por fase gasosa), condições de estocagem do material de embalagem e parâmetros do equipamento de cura UV. O fenômeno set-off é definido como a transferência de componentes da tinta da face externa (impressa) para a interna (que entrará em contato com alimentos) durante a estocagem do material em bobinas ou pilhas. Este estudo teve como objetivos (1) desenvolver e validar métodos para determinação da migração de BP no simulante solução de etanol a 50% (v/v) definido pelas legislações de materiais para contato com alimentos utilizando dois mecanismos de transferência (migração por imersão direta no simulante e set-off). Para simular a transferência por set-off foi necessário construir um equipamento para simulação deste fenômeno sob condições controladas de pressão; (2) estudar a influência dos parâmetros "concentração de fotoiniciador na formulação" e "dose de UV" no potencial de migração de BP e (3) investigar a influência da massa molecular do fotoiniciador no potencial de migração da BP através da comparação entre BP e de um derivado polimérico de BP. O método para determinação da BP foi desenvolvido e validado para dois equipamentos HPLC-DAD e LC-MS/MS. Os limites de quantificação e de detecção obtidos (0,104 mg kg-1 e 0,09 mg kg-1, respectivamente para o HPLC-DAD e 0,06 mg kg-1 e 0,02 mg kg-1, respectivamente para o LC-MS/MS) são adequados para verificar o atendimento ao limite estabelecido pela legislação europeia e suíça (Limite de Migração Específica (LME) = 0,6 mg de BP kg-1). Após a simulação de set-off no equipamento construído, este fenômeno pode ser confirmado através da determinação de BP no simulante solução de etanol a 50% (v/v) que teve contato com amostras impressas e não impressas (mas que tiveram contato com a face impressa sob as condições de pressão descritas no guia do EuPIA) e, como esperado, para estas amostras, os resultados foram menores que os obtidos para as amostras impressas. Com relação à dose de UV, a migração de BP foi crescente com a velocidade, ou seja, maior velocidade da esteira do equipamento de cura, menor a dose UV, mas permaneceu constante para as velocidades mais altas. Com relação à concentração de BP, com o aumento da concentração de fotoiniciador na formulação da tinta, foi observado um aumento da migração de BP. Porém, em algumas situações a migração de BP foi semelhante para as concentrações de 5% e 7,5% de BP. E, finalmente, com relação à massa molecular, foi possível constatar (tanto para os ensaios de imersão dos corpos de prova impressos quanto para os corpos de prova não impressos) que a migração de BP foi bem menor para o fotoiniciador polimérico, sendo comprovado que para componentes com massa molecular maior o fenômeno de transferência de massa é mais lento

Abstract: Packaging printing plays a vital role in the effort to communicate with consumers. Printing inks are mixtures of polymers, pigments, additives and solvents. They are solvent-based, water-borne, oleo-resinous or energy curing (ultraviolet (UV) or electron beam (EB)). UV radiation curable inks are very similar in composition to a conventional ink, the main difference being the presence of photoinitiators which are responsible for absorption of UV radiation and are capable of initiating the polymerization reaction of ink thus forming a dried solid coating. Although photoinitiators are fundamental in the formulation, they are considered substances with high migration potential from the packaging material into food and drink as shown by the contamination incidents reported in the European Alert System. Various types of photoinitiators are commercially available, with Benzophenone (BP) being one of the most widely used. There are some aspects that can interfere in the migration of photoinitiators such as type and molecular weight of the photoinitiator, the ink formulation and ink film weight, type of substrate, type of contact between packaging and food (migration by diffusion, set-off or migration by gas phase), storage conditions of the packaging material and parameters of the UV curing equipment. The phenomenon set-off is defined as the transfer of ink components from the external layer (printed surface) of a packaging material into the inner one when they are in contact during storage of packages in reels or stacks. The objectives of this work were (1) to develop and validate methods for determining BP migration in the Ethanol 50% (v/v) defined as simulant by legislation for food contact materials using two transfer mechanisms (migration by direct immersion in the simulant and set-off). To simulate the transfer by set-off it was necessary to set up an equipment to simulate this phenomenon under controlled pressure conditions; (2) to study the influence of parameters such as "concentration of photoinitiator in the ink formulation" and "UV dose" in migration potential of BP and (3) to investigate the influence of molecular weight of the photoinitiator in the migration potential of BP by comparing BP to a polymer derivative BP. The analytical methods for determining BP were developed and validated for two equipment HPLC-DAD and LC-MS/MS. The limits of detection and quantification (LOD and LOQ) obtained (0.104 mg kg-1 and 0.09 mg kg-1, respectively for HPLC-DAD and 0.06 mg kg-1 and 0.02 mg kg-1, respectively for LC-MS/MS) are suitable for checking compliance with the limit set by European and Swiss legislation (specific migration limit (SML) = 0.6 mg BP kg-1). After the set-off simulation in the assembled equipment, this phenomenon could be confirmed by determining BP in the Ethanol 50% (v/v) which had contact with printed and non-printed samples (but that had contact with the printed surface under pressure conditions described in the EuPIA guidelines) and, as expected for these samples, the results were lower than those obtained for the printed samples. Regarding the UV dose, BP migration increased with the speed, i.e. the higher speeds in the UV curing equipment, lowest UV dose, but it remained constant for higher speeds. Regarding the concentration of BP, with the increasing photoinitiator concentration in the ink formulation, an increase in the BP migration was observed. However, in some situations BP migration was similar for the concentrations of 5% and 7.5% BP. Finally, concerning molecular weight for both samples (printed and non-printed) the migration of BP was lower for the polymeric photoinitiator, and it was demonstrated that for components with higher molecular weight, the mass transfer phenomenon is slower
Subject: Benzofenonas
Fotoiniciador
Migração
Embalagem de alimentos
Cromatografia
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEA - Dissertação e Tese

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