Microwave heating effects on degradation and migration of additives from polypropylene packaging

• The effect of different food types, polymer qualities and microwaves on the overall and specific migration during microwave heating of plastic packaging was investigated to better understand the packaging-food interactions and the effect of microwaves on food packaging. This work focuses on the migration of chemical compounds to food simulants from commercially available polypropylene packages. Packages used were made of polypropylene homopolymer (PP), co-polymer (PP-C) and random co-polymer (PP-R). Polymers matrix changes were monitored by following possible changes in crystallinity after microwave heating. Antioxidants Irgafos 168 and Irganox 1010 were present in all the three PP packages. Other volatiles, primarily degradation products of antioxidants, were also detected and identified in the unaged packages. Significant antioxidant degradation took place during microwave heating of the packages in the fatty food simulants 90/10 isooctane/ethanol and ethanol resulting in the formation and migration of degradation products while no degradation of antioxidants was detected during conventional heating of the packages in the fatty food simulants. Antioxidant Irgafos 168 and Irganox 1010 migration rates were otherwise similar during microwave heating as during conventional heating to the fatty food simulants and antioxidant diffusion coefficients were similar to earlier established values obtained during conventional heating. Antioxidant migration rates from the three polymers to fatty food simulants differed largely with respect to PP type and increased with decreasing degree of crystallinity in the materials, PP-R showing the highest migration rate. Swelling in isooctane food simulant caused the antioxidant diffusion coefficients to increase by factors of 100-1000 at 80 ºC and decreased the temperature dependence of antioxidant migration. It also increased the overall migration to above established overall migration limits during both microwave and conventional heating. Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) was shown to be a valuable new tool for additive migration analysis of compounds not detectable by HPLC or GC-MS.

• Effekten av olika typer av mat, polymermaterial och mikrovågor på total och specifik migrering under mikrovågsvärmning av plastförpackningar undersöktes för att bättre förstå interaktioner mellan förpackningar och mat samt effekten av mikrovågor på förpackningarna. Denna licetiatavhandling behandlar migrering av ämnen till matsimulerande ämnen (food simulants) från vanliga matförpackningar av polypropen, inköpta från matvaruaffärer. Förpackningsmaterialen var polypropen homopolymer (PP), co-polymer (PP-C) och random co-polymer (PP-R). Genom att mäta kristallinitetsgrad i proven före och efter mikrovågsvärmning kunde eventuella förändringar orsakade av värming samt matsimulanterna detekteras. Antioxidanterna Irgafos 168 och Irganox 1010 fanns i samtliga tre förpackningar. Andra flyktiga ämnen, främst nedbrytningsprodukter från antioxidanterna, detekterades och identifierades i de oåldrade förpackningarna. Betydande nedbrytning av antioxidanter inträffade under mikrovågsvärmning av förpackningarna i de feta mat-simulanterna 90/10 isooktan/etanol och etanol, vilket resulterade i bildning och migrering av nedbrytningsprodukter medan ingen betydande nedbrytning av antioxidanter skedde under vanlig värmning i samma simulanter. Migreringshastigheter för antioxidanterna Irgafos 168 och Irganox 1010 var annars samma under mikrovågsvärmning som under vanlig värmning i 90/10 isooktan/etanol och etanol och diffusionskoefficienterna för antioxidanterna var likvärdiga med tidigare uppmätta värden under vanlig värmning. Skillnader i antioxidanternas migreringshastigheter var stora mellan de olika PP-typerna och ökade med minskad andel kristallin fas i materialen, PP-R visade därför högst migreringshastighet. Svällning i isooktan ökade diffusionskoefficienterna med faktorer på 100-1000 under 80 ºC och minskade migreringshastighetens temperaturberoende. Den ökade även global migrering till över satta gränsvärden under både mikrovågsvärmning och vanlig värmning. Elektrospray-joniserings-masspektrometri (ESI-MS) visade sig vara ett användbart verktyg för analys av migrerade högmolekylära ämnen vilka ej var detekterbara med HPLC eller GC-MS.   

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Kemi -- Polymerkemi (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Chemical Sciences -- Polymer Chemistry (hsv//eng)

Nyckelord

Polymer chemistry

Polymerkemi

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

lic (ämneskategori)