Pyrolysis of Different Tea Bag Papers Using the Pyroprobe

Význam tématu

Analytická pyrolytická GC-MS poskytuje rychlý a spolehlivý přístup k charakterizaci polymerních složek v potravinářských obalech, jako je papír čajových sáčků. Tato metoda je důležitá pro vývoj nových materiálů, zajištění shody s předpisy, sledování kvality a forenzní analýzu zbytkových organických látek.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo porovnat polymerní složení papírů ze čtyř různých čajových sáčků (označených L, W, B a C) pomocí pyrolytického štěpení při 600 °C a následné analýzy GC-MS. Výzkum se zaměřil na identifikaci celulózových a syntetických vláken a přídatných komponent jako kofein nebo monomery plastů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro pyrolytické štěpení byl použit CDS Model 6150 Pyroprobe s následujícími parametry:

• Teplota pyrolyzéru: 600 °C, doba 30 s
• Rozhraní: 300 °C, přenosová trubice: 325 °C

Produkty pyrolyzy byly separovány a identifikovány na GC-MS:

• Kolona: 5 % fenyl, 30 m × 0,25 mm
• Carrier: helium, split 75:1
• Injektor: 320 °C
• Teplotní program: 40 °C (2 min), 10 °C/min do 300 °C (15 min)
• Rozsah hmotnostního spektra: 35–600 amu

Hlavní výsledky a diskuse

Vzorky L a W obsahují převážně abakovou celulózu (klíčový produkt levoglucosan) spolu s polymery polystyrenu (styren, styrenový trimer) a akrylovými vlákny (methyl a butyl methakrylát). Rozdíl mezi nimi spočívá v přítomnosti kofeinu ve vzorku W, což bylo ovlivněno předchozím spařením sáčku.

Papír B vykázal kromě celulózy i fragmenty polyesteru (polyethylentereftalát) a alifatické polymery polyethylenu (charakteristický triplicitní vzorec diene, alkane, alkene). Navíc byly detekovány vinylbenzoát a kyselina benzoová.

Papír C obsahuje oligomery polypropylenu včetně trimerů a vyšších homologů.

Výsledky prokazují rozdílné polymerní složení jednotlivých výrobců a poukazují na možnost sledovat zdroj materiálu či úpravy papíru.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá identifikace polymerních složek v potravinářských obalech.
• Podpora výzkumu a vývoje nových kompozitních materiálů.
• Kontrola kvality a souladu s legislativou.
• Forenzní analýza zbytkových látek (kofein a aditiva).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace pyrolytické GC-MS s databázemi reálných vzorků a pokročilé softwarové analýzy pomocí strojového učení. Další rozvoj může spočívat ve zvyšování automatizace přípravy vzorků, multikomponentní kvantifikaci a kombinaci s infračervenou spektroskopií pro komplexní charakterizaci materiálů.

Závěr

Analytická pyrolytická GC-MS s Pyroprobe 6150 prokázala vysokou citlivost a selektivitu při identifikaci celulózových a syntetických vláken v papíru čajových sáčků. Metoda umožňuje detailní porovnání složení obalových materiálů, což je přínosné pro vývoj produktů, regulaci a forenzní aplikace.

Reference

• CDS Application Note #184a Pyrolysis GC-MS of Pharmaceutical Packaging
• Sam, K. Multistep Thermal Characterization of Liquid-Filled Capsules and Medication Packaging Using GC/MS. American Laboratory, April 2018.
• Wampler, T. A Simple Polymer Identification Scheme Based on Pyrolysis-GC/MS. PCI Magazine, August 2008.