TÌM HIỂU các QUY TRÌNH xác ĐỊNH DUNG môi dễ BAY hơi TRONG BAO bì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH HÓA PHÂN TÍCH
TÌM HIỂU CÁC QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH DUNG
MÔI DỄ BAY HƠI TRONG BAO BÌ
Giảng viên hướng dẫn: Th.S LÊ THANH TÂM
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU HOÀI
MSSV: 10319781
Lớp: ĐHPT6LT
Khoá: 2010-2012
TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2012
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH HÓA PHÂN TÍCH
TÌM HIỂU CÁC QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH DUNG
MÔI DỄ BAY HƠI TRONG BAO BÌ
Giảng viên hướng dẫn: Th.S LÊ THANH TÂM
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU HOÀI
MSSV: 10319781
Lớp: ĐHPT6LT
Khoá: 2010-2012
TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2012
ii
i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô Trung Tâm Công
Nghệ Hóa, bộ môn Hóa Phân Tích đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu
làm cơ sở cho nhóm chúng em có được những kiến thức bổ ích nhằm phục vụ cho chuyên
nghành phân tích sau này.
Em cũng xin chân thàn cảm ơn thầy Lê Thanh Tâm đã tận tình chỉ bảo và tạo điều

kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đồ án này.
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo này chắc chắn không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong quý thầy cô, các bạn nhiệt tình đóng góp những ý kiến quý báu để
quyển báo cáo của em được trở nên hoàn thiện tốt hơn.
ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN










Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2012
Giảng viên hướng dẫn
Th.S. Lê Thanh Tâm
iii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2012
Giảng viên phản biện
iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH viii
LỜI MỞ ĐẦU i
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DUNG MÔI DỄ BAY HƠI 1
1.1. Tổng quan về dung môi 1
1.1.1. Khái niệm dung môi 1
1.1.2. Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ 2
1.1.3.Tính chất hoá học của dung môi 2

1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dung môi hữu cơ 2
1.1.6. Nguồn phát sinh ô nhiễm VOCs 3
1.1.7. Độc tính của các dung môi hữu cơ dễ bay hơi 3
1.2. Tổng quan về sắc ký khí 4
1.2.1. Giới thiệu về sắc ký khí 4
1.2.2. Thiết bị trong sắc ký khí 4
1.2.3. Kỹ thuật tiêm mẫu Headspace 6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ VÀ MỰC IN 10
2.1. Giới thiệu về bao bì 10
2.1.1. Định nghĩa 10
2.1.2. Chức năng công nghệ và tiêu dùng 10
2.1.3. Một số loại màng bao bì thông dụng 10
2.1.3.2. Polyethylen (PE) 10
2.1.4. Bao bì thực phẩm 11
2.2. Giới thiệu mực in 11
2.2.1. Khái niệm 11
2.2.2. Cấu tạo, phân loại 11
v
2.2.3. Cơ chế bám dính của mực in lên bao bì 12
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH DUNG MÔI DỄ BAY HƠI TRONG BAO BÌ
THỰC PHẨM POLYSTYRENE 12
3.1. Phạm vi nghiên cứu 13
3.2. Phương pháp áp dụng 13
3.3. Đánh giá kỹ thuật chuẩn bị mẫu 13
3.4. Chất phân tích và hóa chất 13
3.5. Thiết bị 15
3.6. Phương pháp kiểm tra vật liệu 15
3.6.1. Chuẩn bị dung dịch chuẩn 15
3.6.2. Chuẩn bị mẫu- kỹ thuật hòa tan 16
3.6.3. Điều kiện sắc ký khí 16

3.6.4. Phân tích và định lượng 16
3.6.5. Quản lý chất lượng phép đo 17
3.7. Phương pháp HS-SPME 17
3.7.1. Chuẩn bị dung dịch chuẩn 17
3.7.2. Dạng thực phẩm và điều kiện tẩy rửa 18
3.7.3. Chuẩn bị mẫu 18
3.7.5. Thiết bị 19
3.7.6. Phân tích và định lượng 19
3.7.7. Tối ưu hóa các tham số SPME 20
3.8. Phương pháp xác định 20
3.8.1. Đặc điểm 20
3.8.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 21
3.8.4. Độ chính xác 22
3.9. Phân tích dữ liệu 23
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP PHÁT TRIỂN VÀ PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG XÁC
ĐỊNH HỢP CHẤT HỮU CƠ DỄ BAY HƠI TRONG BAO BÌ THỰC PHẨM
POLYSTYRENE 24
4.1. Phương pháp phát triển xác định hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong bao bì thực
phẩm bằng phương pháp hòa tan 24
4.1.1. Xác định các vật liệu bao bì 24
vi
4.1.2. Kiểm tra vật liệu 25
4.1.3. Phương pháp xác nhận 28
4.2. Áp dụng SPME trong nghiên cứu sự chuyển dịch VOCs trong bao bì thực phẩm
Polystyrene 34
4.2.1. Điều kiện thiết bị 34
4.2.2. LOD và LOQ 34
4.2.3. Tuyến tính 35
4.2.4. Độ chính xác 38
KẾT LUẬN 39

KIẾN NGHỊ 40
TÀI LIỆU THAN KHẢO 41
vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Công thức mực điển hình 12
Bảng 3.1 Danh mục chất phân tích và nội chuẩn 14
Bảng 3.2 Danh mục hóa chất 14
Bảng 3.3.Chuẩn bị dung dịch hiệu chuẩn cho thử nghiệm di chuyển 18
Bảng 3.4.Đánh giá các thông số SPME 20
Bảng 3.5. Bước sóng riêng trong mẫu polystyrene 24
Bảng 4.1: So sánh hiệu quả chiết đối với những kỹ thuật chiết khác nhau 26
Bảng 4.2. Nồng độ chất phân tích trong các mẫu thu được bằng phương pháp nội chuẩn
(ISTD) và thêm chuẩn (SA) 28
Bảng 4.3: Nồng độ thu hồi từ 10 loại mẫu 29
Bảng 4.5. Dữ liệu cho mỗi hợp chất thử nghiệm dựa trên tỷ lệ tín hiệu nhiễu 30
Bảng 4.7. Các thông số của hồi quy bình phương nhỏ nhất của 4 hợp chất thử nghiệm ở 7
nồng độ khác nhau 31
Bảng 4.8. Nồng độ của chất phân tích trong các mẫu PS khác nhau 33
Bảng 4.9. Dữ liệu cho mỗi hợp chất thử nghiệm dựa trên tín hiệu nhiễu 35
Bảng 4.10. Tóm tắt các kết quả thử nghiệm tuyến tính bằng cách sử dụng HS-SPME 37
Bảng 4.11. Mức nồng độ khác nhau áp dụng để thử nghiệm độ chính xác 38
Bảng 4.12. Đánh giá độ chính xác phương pháp chiết thu hồi, p = 3 39
viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Sơ đồ máy sắc ký khí 4
Hình 1.2. Cột nhồi và cột mao quản 5
Hình 1.3. Ống chiết Headspace tĩnh 7
Hình 1.4. Sơ đồ chiết mẫu tự động Headspace vào GC 7
Hình1.5. Cấu hình cổ điển của thiết bị P&T GC mao dẫn 8
Hình 3.1. Cốc polystyrene với vàch đánh dấu1 cm 19

Hình 3.2. Phổ FTIR của PS bowl (a) và PS container (b) 25
Hình 4.1. So sánh phản ứng bằng kỹ thuật chiết khác nhau, p = 6 26
Hình 4.2. GC-FID tách chất phân tích ở 10µg/mL trên một cột DB-WAX, 30m, ID
0,25mm, độ dày 0,25µm. Peaks: 1 = Toluene, 2 = ethylbenzene, 3 = iso-propylbenzene, 4
= n-Propylbenzene, 5 = 1,4-Diethylbenzene (ISTD) 27
Hình 4.3. Biểu đồ lượng dư cho (a) Toluene, (b) ethylbenzene; (c) iso-Propylbenzene và
(d) n-Propylbenzene với giới hạn ± t (0.05, np-2) 32
Hình 4.4. HS-SPME method. Peak: 1 = Toluene (45 ppb); 2 = Ethylbenzene (15 ppb); 3 =
iso-Propylbenzene (5 ppb); 4 = n-Propylbenzene (5 ppb); 5 = 1,4-Diethylbezene (ISTD, 5
ppb) 34
Hình 4.5. Biểu đồ tuyến tính chất phân tích (a) Toluene, (b) ethylbenzene, (c) iso-
Propylbenzene; (d) n-Propylbenzene và với giới hạn ± t (0.05, np-2), 37
i
LỜI MỞ ĐẦU
Bao bì là một loại sản phẩm công nghiệp đặc biệt được dùng để bao gói và chứa
đựng, nhằm bảo vệ giá trị sử dụng của hàng hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận
chuyển, xếp dỡ, bảo quản, tiêu dùng sản phẩm. Bao bì ngày càng trở nên phổ biến và được
ứng dụng trong mọi lĩnh vực đời sống, sản xuất và tiêu dùng
Trong sản xuất bao bì công nghiệp, vật liệu được tráng mực in mà thường chứa nhiều
chất có hại, các dung môi hữu cơ dễ bay hơi. Do vậy việc xác định và kiểm soát lượng
dung môi dễ bay hơi trong bao bì giữ vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực thực
phẩm.
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DUNG MÔI DỄ BAY HƠI
1.1. Tổng quan về dung môi
1.1.1. Khái niệm dung môi
Dung môi là chất lỏng có khả năng hòa tan chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí để tạo
thành hỗn hợp phân tán đồng nhất ở mức phân tử hay ion gọi là dung dịch. Dung môi
thông dụng mà chúng ta gặp hàng ngày là nước. Dung môi thường dùng có điểm sôi thấp
và dễ dàng bay hơi

Phân loại dung môi.
1.1.1.1. Phân loại theo hợp chất hóa học.
Dựa theo cấu tạo hóa học, các dung môi thông thường thuộc vào loại các hợp chất
sau: hydrocacbon béo và thơm, các dẫn xuất clo và nitro của chúng, các ancol, axit
cacboxylic, este, amit, nitril, ete, xeton và sulfonic.
1.1.1.2. Phân loại theo các hằng số vật lý
Những dung môi có nhiệt độ sôi dưới 100
0
C ở 760 mmHg gọi là dung môi có nhiệt
độ sôi thấp, còn với nhiệt độ sôi cao hơn 150
0
C gọi là dung môi có nhiệt độ sôi cao.
Những dung môi có hằng số điện môi cao có tác dụng như những dung môi phân ly.
Đôi khi người ta còn gọi dung môi phân cực và ngược lại là những dung môi có hằng số
điện môi thấp gọi là dung môi không phân cực.
1.1.1.3. Phân loại theo tính chất axit-bazơ.
Axit là những chất cho proton, còn bazơ là những chất nhận proton. Khi axit HA hoà
tan trong dung môi bazơ thì cân bằng acid bazơ được thiết lập
1.1.1.4. Phân loại theo tương tác trực tiếp với chất tan.
Theo Packer, có thể chia dung môi thành dung môi không proton lưỡng cực và
proton lưỡng cực dựa vào tương tác đặc biệt với các anion và cation. Trước hết phải kể đến
tính lưỡng cực và khả năng tạo liên kết hydro. Có thể bổ sung thêm vào hai nhóm một
nhóm thứ ba, nhóm dung môi không proton phân cực
1.1.1.5. Phân loại theo nguồn gốc dung môi.
2
Dựa theo cách phân loại này, dung môi được chia thành hai nhóm: dung môi có
nguồn gốc dầu khoáng và dung môi có nguồn gốc từ thực vật, động vật (hay còn gọi là
dung môi sinh học)…
1.1.2. Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ.
Tính chất vật lý của dung môi là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn dung môi trong

các ứng dụng. Trước tiên, dung môi phải ở trạng thái lỏng dưới áp suất và nhiệt độ mà nó
được sử dụng.
Các tính chất nhiệt động của dung môi như: mật độ, áp suất bay hơi, nhiệt trị và sức
căng bề mặt, độ nhớt, khả năng khếch tán, khả năng dẫn nhiệt. Tính dẫn điện, tính chất
quang học, từ tính và momen lưỡng cực, hằng số điện môi.
Ngoài ra, các đặc điểm và phân tử của dung môi như: kích thước, bề mặt, thể tích của
phân tử dung môi cũng được khảo sát.
1.1.3.Tính chất hoá học của dung môi.
Tính trơ về mặt hoá học là điều kiện tiên quyết để sử dụng một chất lỏng như dung
môi. Hydrocacbon dãy béo và dãy thơm là những chất hoá học trơ và thoả mãn điều kiện
này. Alcol là chất bền vững về mặt hoá học nhưng lại phản ứng với kim loại kiềm, kim loại
kiềm thổ và nhôm tạo muối.
Este và xeton là những chất hoá học khá bền vững trong điều kiện bình thường.
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dung môi hữu cơ.
1.1.4.1. Độ tan trong nước.(ASTM D1722).
Chỉ tiêu này xác định độ tan của dung môi trong nước. Mẫu đo được pha loãng 10
lần với nước và hỗn hợp này được kiểm định vẩn đục. Nếu mẫu không xuất hiện điểm vẩn
đục thì mẫu được đánh giá là qua thử nghiệm.
1.1.4.2. Chỉ số Kauri – butanol. (ASTM D1133).
Phép đo giá trị Kauri – butanol là phép đo điểm vẩn đục để đánh giá độ mạnh của
dung môi hydrocacbon. Giá trị Kauri – butanol của một dung môi thể hiện lượng tối đa
dung môi có thể thêm vào một dung dịch nhựa Kauri (một loại nhựa copal) trong rượu
butylic mà không gây ra vẩn đục. Nhựa Kauri tan ngay vào rượu butylic nhưng không tan
trong dung môi hydrocacbon, dung dịch nhựa sẽ chỉ tồn tại trong một giới hạn pha loãng.
1.1.4.3. Độ nhớt
3
Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là mà sát nội tại của chất lỏng và
cản trở sự chảy của chất lỏng.
Nguyên nhân gây ra độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo các chất lỏng.
Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và tỷ trọng của nó (cả hai được xác định ở

cùng nhiệt độ và áp suất).
1.1.4.4. Tính ăn mòn
Thử nghiệm ăn mòn tấm đồng được sử dụng để xác định khả năng ăn mòn tấm đồng
của dung môi. Thử nghiệm này nhằm đánh giá sự có mặt của axit trong dung môi sinh học.
1.1.5. Ứng dụng
Dung môi hữu cơ được sử dụng rộng rãi để hòa tan và phân tán chất béo, trong dầu,
sáp, bột màu, sơn dầu, cao su và các chất khác.
Thường được sử dụng trong sơn,vecni, sơn mài, sáp, chất đánh bóng sàn nhà và giày,
keo, nhiên liệu, chất chống đông, tẩy dầu mỡ, làm sạch và các làm khô mực in. Các sản
phẩm dược phẩm và thuốc trừ sâu, chất bảo quản, quy trình phòng thí nghiệm
1.1.6. Nguồn phát sinh ô nhiễm VOCs
Nguồn phát sinh ô nhiễm VOCs do đốt không triệt để xăng dầu, các dung môi hữu cơ
tự bay hơi, bay hơi của xăng dầu và hoá chất rơi vãi. Nhìn chung, xăng và sơn là hai thứ
phát xả VOCs nhiều nhất. Chúng ít gây độc mãn tính mà chủ yếu gây độc cấp tính như
chóng mặt, say nôn, sưng mắt, co giật, ngạt viêm phổi. Chỉ một số ít chất có khả năng gây
độc mãn tính như ung thư máu, bệnh thần kinh.
Ngoài ra, các sản phẩm mỹ phẩm, dầu mỏ, nhựa, keo dán công nghiệp, thuốc trừ sâu
và công nghệ in cũng là những nguồn phát sinh dung môi hữu cơ dễ bay hơi d9o61i với
môi trường
1.1.7. Độc tính của các dung môi hữu cơ dễ bay hơi
1.1.7.1. Con đường xâm nhập dung môi vào
Hầu hết các dung môi hữu cơ bay hơi ở nhiệt độ thường và được hấp thụ qua da,
phổi và mắt
1.1.7.2. Ảnh hưởng một số dung môi hữu cơ dễ bay hơi trong bao bì
Hợp chất VOCs hiện diện trong các bao bì nhựa có thể ảnh hưởng sức khỏe con
người.
4
Ethylbenzene là một hóa chất tổng hợp quan trọng được sản xuất với số lượng
lớn như là một tiền chất styrene và polystyrene. Nó được hấp thu qua da, phổi và đường
tiêu hóa và gây kích thích mắt, da và niêm mạc. Ethylbenzene là chất gây ung

thư được biết đến dựa trên các nghiên cứu trên động vật nhưng bằng chứng không đầy đủ ở
người. IARC phân loại ethylbenzen như chất gây ung thư nhóm 2B
1.2. Tổng quan về sắc ký khí
1.2.1. Giới thiệu về sắc ký khí
Sắc ký khí được dùng để phân tích các chất tương đối dễ bay hơi (t
s
≤ 350
0
C) và bền
nhiệt. Pha động là khí mang, các khí này gần như trơ ở nhiệt độ cột sắc ký như He, N
2
, Ar,
N
2
Pha tĩnh là các chất bền nhiệt không bốc hơi ở nhiệt độ cột sắc ký. Trong sắc ký khí
thì pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương tác cần thiết để cấu tử được tách ra
khỏi nhau. Sự thay đổi pha tĩnh hoặc các thông số làm việc sẽ ảnh hưởng đến lực tương tác
gây nên sự tách
1.2.2. Thiết bị trong sắc ký khí
Hình 1.1. Sơ đồ máy sắc ký khí
1.2.2.1. Khí mang (pha động)
Khí được chọn làm khí mang phải đáp ứng các yêu cầu: trơ với cấu tử khảo sát, tỷ
khối nhỏ để làm tăng vận tốc khi mang, tồn tại ở dạng tinh khiết. Khi xét quan hệ giữa
chiều cao đĩa lý thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng khí mang, lựa chọn khí mang cho
cực tiểu càng trải rộng càng tốt
Các loại khí mang thường dùng là He, N
2
, Ar, N
2
Khí hydro thương mại đủ tiêu chuẩn cho sắc ký khí. Khi sử dụng hydro làm khí

mang nên cần dùng N
2
làm khí bảo vệ thổi qua cột trước.
5
Khí He là khí trơ hóa học rất thích hợp cho sắc ký khí ở nhiệt độ cao, khi sử dụng
detector ion hóa bằng tia phóng xạ phải là khí không có hoạt tính hóa học được dùng cho
sắc ký ở nhiệt độ cao.
Khí N
2
không nguy hiểm, giá rẻ và dễ dàng làm tinh khiết nên N
2
sử dụng rất nhiều
trong sắc ký khí
1.2.2.2. Cột sắc ký
Người ta chia cột sắc ký khí làm 2 loại cột tách:
Cột nhồi có chiều dài L: 0.5–3m, đường kính trong 2–4mm¸ bằng thủy tinh hay kim
loại (inox) hoặc thêm teflon, bên trong cột được nhồi đầy với hạt rắn tinh cầu, diện tích
riêng > 1m
2
/g (d
p
= 100-120mesh = 150-250µm). Hạt được phủ một lớp chất lỏng khó bay
hơi. Hiệu năng cột càng lớn khi đường kính d
p
càng nhỏ
Cột mở (cột mao quản) thường được làm bằng fused silica có tính bền về mặt vật lý
và trơ về mặt hóa học, với đường kính trong 0.1-0.53mm, cột mao quản có chiều dài 12-
30/60/100m. Cột mao quản chia làm 3 loại cột: cột WCOT, cột PLOT, cột SCOT
Hình 1.2. Cột nhồi và cột mao quản
1.2.2.3. Chất rắn hấp phụ (pha tĩnh)

Pha tĩnh sử dụng cho sắc ký khí phải đáp ứng yêu cầu: ít bay hơi, bền nhệt, trơ về
mặt hoá học, pha tĩnh và cột cần có độ phân cực tương tự nhau
Gồm 2 dạng: pha tĩnh rắn và pha tĩnh lỏng
1.2.2.4. Phương pháp tiêm mẫu
Injector hay buồng tiêm là vị trí tại đó mẫu sẽ được hóa hơi và đưa vào cột sắc ký
theo sự lôi cuốn dòng khí mang. Các loại buồng tiêm mẫu được chia làm 2 nhóm chính là
6
injector cho cột nhồi và in jector cho cột mao quản. trong mỗi nhóm lại chia thành nhiều
loại khác nhau tuỳ thuộc mục đích phân tích, loại mẫu và thể tích mẫu tiêm
1.2.3. Kỹ thuật tiêm mẫu Headspace
Headspace là không gian khí trên mẫu trong một lọ sắc ký. Các thành phần mẫu dễ
bay hơi khuếch tán vào giai đoạn khí, tạo thành khí Headspace. Phân tích headspace là
phân tích các thành phần có mặt trong khí đó.
1.2.3.1. Ứng dụng
Phân tích hàm lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) trong chất lỏng, rắn bằng
cách gia nhiệt ở nhiệt độ thấp. Trong công nghiệp, kỹ thuật tiêm mậu Headspace thường
được dùng trong phân tích dư lượng dung môi trong các sản phẩm in, nhựa, keo dán
1.2.3.2. Nguyên tắc
Trước khi tiêm mẫu lỏng hoặc rắn được cho vào một ống đựng mẫu kín, mẫu thường
chiếm dưới 50% thể tích ống và ống thường có thể tích 10 hoặc 20mL. Ống đựng mẫu
được đặt trong một lò gia nhiệt có thể kiểm soát nhiệt độ chính xác tới hơn 1
0
C hoặc tốt
hơn. Sau đó, ống được giữ ở nhiệt độ gia nhiệt trong một thời gian nhất định, sau đó phần
hơi được hút ra và tiêm mẫu vào cổng tiêm mẫu. Có thể tiêm mẫu bằng tay với syring khí
hoặc tiêm mẫu tự động bằng hệ thống chuyên dụng.
Nhiệt độ lò gia nhiệt thường khoảng 35-200
0
C
1.2.3.3. Phương pháp chiết Headspace

Một tính năng quan trọng của phân tích VOCs là trong nhiều trường hợp chất phân
tích là lần đầu tiên chuyển sang pha khí hơi và sau đó được phân tích bởi một thiết bị. Sắc
ký khí (GC) là phương pháp công cụ được lựa chọn cho việc tách và phân tích các hợp
chất dễ bay hơi.
Tuy nhiên, việc phân tích trở nên khó khăn khi các chất phân tích bị hòa tan hay hấp
phụ trong một mẫu phức tạp như mỹ phẩm, polyme, dược phẩm hay nguyên vật liệu. Yêu
cầu trích xuất các chất phân tích và xác định chính xác khối lượng hoặc nồng độ của chúng
Các phương pháp chiết Headspce bao gồm: chiết Headspace tĩnh (SHE), chiết
Headspace động (purge & trap), chiết vi pha rắn (SPME), chiết suất màng và chiết chất
lỏng. Sự lựa chọn của kỹ thuật phụ thuộc vào loại mẫu, thông tin yêu cầu (về số lượng
hoặc chất lượng), độ nhạy, cần tự động hóa và giá thành.
Phương pháp chiết Headspace tĩnh (SHE)
7
Phương pháp chiết Headspace tĩnh còn được gọi là chiết cân bằng Headspace. Đây là
một trong những kỹ thuật phổ biến nhất cho các phân tích định tính và định lượng của các
hợp chất hữu cơ dễ bay hơi từ nhiều mẫu.
Phân tích Headspace tĩnh bao gồm hai giai đoạn. Đầu tiên, mẫu lỏng hay rắn được
đưa vào một ống kín thể tích 10 hoặc 20mL được điều khiển ở nhiệt độ không đổi cho đến
khi đạt trạng thái cân bằng giữa hai pha. Sau đó, phần phân ước của pha khí trong lọ theo
dòng khí mang vào cột và được phân tích theo cách thông thường.
Việc chuyển mẫu vào cột có thể được thực hiện bằng một số cách: bằng tay như sử
dụng ống tiêm kín khí, hoặc tự động bằng cách áp lực lên lọ mẫu và kiểm soát thời gian
hoặc lượng pha khí của headspace vào cột.
Hình 1.3. Ống chiết Headspace tĩnh
Hình 1.4. Sơ đồ chiết mẫu tự động Headspace vào GC
Phương pháp chiết HeadSpace động
8
Kỹ thuật headspace động chủ yếu là phương pháp chiết khí liên tục và phân biệt
thành phần mẫu dễ bay hơi từ nền bởi một dòng liên tục của khí trơ phía trên mẫu lỏng hay
rắn hoặc bằng sự sục khí qua thủy tinh kết dính mật độ lỗ cao qua mẫu lỏng, tốt nhất là qua

dung dịch nước. Kỹ thuật này được gọi là làm sạch và bẫy (P&T). Bề mặt tiếp xúc lớn cần
thiết để chuyển nhanh chóng lượng từ nền mẫu (nước) để làm sạch khí và các đĩa thủy tinh
cho ra các bong bóng khí nhỏ.
Ý tưởng cơ bản của P&T là tách hoàn toàn hơi cần phân tích từ mẫu để sẳn sàng
phân tích định lượng trong khí chiết cuối cùng. Như vậy quá trình chiết triệt để theo cấp số
nhân và do đó mất một thời gian. Các hơi được làm sạch phải có mặt trong khí chiết loãng
và tập trung trong một cái bẫy. Điều này có thể là một cái bẫy lạnh, hộp kín với vật liều
hấp phụ được sử dụng mà từ đó các hợp chất bị giữ lại thoát ra nhờ giải hấp nhiệt và
chuyển vào cột bởi dòng khí mang.
Tốc độ cao cần thiết để đạt được chiết hoàn toàn từ mẫu trong thời gian ngắn nhất.
Điều này đòi hỏi một cái bẫy đủ khả năng để tránh chọc thủng trong thời gian chiết. Quả là
một cái bẫy như vậy có chung kích thước của một cột ngắn và chấp nhận tỷ lệ dòng chảy
so sánh, ví dụ 20-40mL/phút để cho hấp phụ và giải hấp. Tenax, một polymer xốp là vật
liệu hấp phụ phổ biến. Nó là chất hấp phụ yếu, đặc biệt là cần phải bảo quản để tránh sự
phá hủy của các hợp chất bay hơi. Lượng bị phá hủy được phát hiện bởi Kroupaetal trong
khoảng nhiệt độ từ 10
0
C đến 170
0
C.
Sự bảo quản cần thiết nếu cái bẫy nhồi với nhiều chất giải hấp khác nhau trong nhóm
cùng gốc với tính hấp phụ tăng dần, tạo thành chương trình hấp phụ các chất dễ bay hơi
nơi các hợp chất dễ bay hơi nhất bị hấp phụ cuối cùng vào vật liệu hấp phụ vào vật liệu
mạnh nhất và kết thúc quá trình đa hấp thụ. Các hợp chất bị giữ lại sau đó bị khử bởi nhiệt
và quay lại cột mao dẫn nhưng thường bị giữ lại tập trung trong một cái bẫy nhiệt độ thấp
Hình1.5. Cấu hình cổ điển của thiết bị P&T GC mao dẫn
9
1.2.3.4. Phương pháp chiết vi pha rắn (SPME)
Việc chuyển mẫu vào cột có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động bằng cách áp
lực lên lọ mẫu và kiểm soát thời gian hoặc lượng pha khí của headspace vào cột. Thay vì

chuyển trực tiếp phần khí headspace vào cột, kỹ thuật mới bao gồm việc thêm các bẫy hấp
phụ.
1.2.3.5. Detector
Một số detector sử dung trong sắc ký khí:
Detector ion hóa ngọn lửa (FID)
Detector cộng kết điện tử (ECD)
Detector độ dẫn nhiệt (TCD)
Detector quang hóa ngọn lửa FPD
10
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ VÀ MỰC IN
2.1. Giới thiệu về bao bì
2.1.1. Định nghĩa
Bao bì là một loại sản phẩm công nghiệp đặc biệt được dùng để bao gói và chứa
đựng, nhằm bảo vệ giá trị sử dụng của hàng hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận
chuyển, xếp dỡ, bảo quản và tiêu thụ sản phẩm.
2.1.2. Chức năng công nghệ và tiêu dùng
Chức năng bảo quản và bảo vệ hàng hóa: Bao bì là để bảo vệ hàng hóa, hạn chế
những tác động của các yếu tố môi trường đến hàng hóa trong suốt quá trình từ khi hàng
hóa được sản xuất ra cho đến khi hàng hóa được tiêu thụ. Bao bì được sử dụng để bao gói
và chứa đựng hàng hóa, nó là yếu tố đầu tiên, trực tiếp tiếp xúc với hàng hóa, nhằm đảm
bảo hàng hóa về chất lượng và số lượng…và ngăn cách sản phẩm với môi trường
2.1.3. Một số loại màng bao bì thông dụng
2.1.3.1. Polystyrene (PS)
Được sản xuất từ dầu thô bằng phương pháp trùng hợp styrene. PS thì hoàn toàn
trong suốt nhưng tính ngăn cản độ ẩm và khí thấp. PS cứng nhưng độ kháng va đập thấp vì
thế người ta thường trộn nó với loại cao su tổng hợp butadien để tăng thêm độ bền va
chạm.
2.1.3.2. Polyethylen (PE)
Hiện nay PE trở thành quan trọng nhất trong tất cả các loại vật liệu nhựa. PE được
phân loại thành các nhóm chính sau:

- LDPE - PE mật độ thấp, tỉ trọng 0.91- 0.925g/cm
3
- MDPE (LLDPE: Linear) - PE mật độ trung bình, tỉ trọng 0.926 - 0.940g/cm
3
- HDPE - PE mật độ cao, tỉ trọng 0.941- 0.965g/cm
3
2.1.3.3. Polypropylen (PP)
11
Là một loại nhựa olefin khác. Nó cứng hơn PE, có độ chịu căng giãn tốt hơn và trong
suốt hơn. Giá trị của tính thấm hơi ẩm thấp. Do độ kết tinh cao, nhiệt độ làm mềm khoảng
150
o
C nên nó được sử dụng thành công khi tiệt trùng các sản phẩm y khoa trong nồi hấp…
2.1.4. Bao bì thực phẩm
Bao bì thực phẩm đóng một vai trò quan trọng thúc đẩy an toàn vận chuyển, phân
phối và lưu trữ thực phẩm. Bao bì làm cho thức ăn tiện lợi hơn cho việc bảo đảm an toàn
vệ sinh thực phẩm, thay đổi hóa sinh và thời gian sử dụng các loại thực phẩm đóng gói dài
hơn. Trong xã hội hiện đại, vật liệu đóng gói cũng được sử dụng cho việc chuẩn bị thực
phẩm và thực phẩm đóng gói được đặt trong lò nướng, lò vi sóng, và thậm chí cả trong
nước sôi. Kết quả là, đóng gói sẽ trở thành một yếu tố không thể thiếu trong lĩnh vực thực
phẩm.
2.2. Giới thiệu mực in
2.2.1. Khái niệm
Mực in là một chất màu được pha chế từ nhiều thành phần khác nhau dùng để tạo ra
sự tương phản về màu sắc trên vật liệu in qua khuôn in, nó phải phù hợp với phương pháp
in và tính chất của vật liệu in.
2.2.2. Cấu tạo, phân loại
Mực in offset là một hỗn hợp lỏng quánh ở dạng huyền phù, mịn. Thành phần cấu
tạo gồm có: hạt màu (pigment), chất liên kết, phụ gia.
2.2.2.1. Pigment

Pigment là các chất màu tạo ra màu sắc cho cho mực in, nếu không có pigment thì
không tạo ra mực in, màu của pigment là màu của mực. Pigment là những hợp chất hữu cơ
hoặc vô cơ có màu, có công thức hoá học khác nhau và chúng có đặc điểm chung là không
thấm nước, không tan trong nước, cồn, kích thước siêu mịn (trong in offset đường kính hạt
pigment nhỏ hơn 1mm), đồng thời pigment hầu như không tan trong dung môi hữu cơ,
không có ái lực với vật liệu, với các nguyên vật liệu sản xuất mực. Pigment quyết định các
tính chất quang học và bền màu của mực in.
2.2.2.2. Chất liên kết
Chất liên kết là các chất lỏng tự nhiên hoặc tổng hợp có tính nhớt dính, có khả năng
dàn thành màng mỏng trên bề mặt vật liệu in và bám dính chắc vào đó. Thành phần của
12
chất liên kết bao gồm: chất tạo màng (amino formandehit, phenol formandehit, dầu thực
vật, bitum, xenlăc), dung môi hữu cơ hoà tan chất tạo màng (rượu, cồn, dầu khoáng).
2.2.2.3. Chất phụ gia
Các chất phụ gia: là các chất cho thêm vào mực để làm tăng tính in của mực
như: làm tăng- giảm tốc độ khô, tăng hay giảm độ bám dính của mực, tăng hay giảm khả
năng ngấm của mực trên bề mặt vật liệu.
Thành phần các chất phụ gia bao gồm:
- Chất dầu khô: các muối kim loại như Co, Mg, các loại dầu làm thay đổi độ dính.
- Các chất ngấm: neocan làm tăng độ ngấm của mực.
- Các chất dầu mỡ: làm tăng độ bám dính, độ bóng của mực
Các chất phụ gia được sử dụng phụ thuộc vào đặc trưng của từng quá trình in.
Lựa chọn mực in tùy thuộc vào phương pháp in, thiết bị in, tính chất bề mặt vật liệu
in, tính chất sản phẩm in.
Bảng 2.1. Công thức mực điển hình
Vật liệu màng Thành phần (%V)
Pigment 12 – 15
Nhựa và amin 15 – 25
Cồn 2 – 5
Phụ gia 6 – 10

Nước 45 – 65
Các thông số kỹ thuật của mực: độ nhớt 25 – 30 st, pH: 8 – 9, sức căng bề mặt 35 –
38 dyn/cm
2.2.3. Cơ chế bám dính của mực in lên bao bì
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH DUNG MÔI DỄ BAY HƠI
TRONG BAO BÌ THỰC PHẨM POLYSTYRENE
13
3.1. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu bao gồm phương pháp phát triển , phương pháp xác định và
phương pháp áp dụng để thử nghiệm mẫu. Chất phân tích được quan tâm là các dung môi
hữu cơ dễ bay hơi VOCs cụ thể là toluene, ethylbenzene, iso propylbenzene và n-
propylbenzene.
3.2. Phương pháp áp dụng
Phương pháp rất đơn giản và dễ dàng để thực hiện như phương pháp hòa tan và
phương pháp hòa tan kết tủa. Polymer được hòa tan trong dung môi hữu cơ phù hợp như
dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA), hoặc dichloromethane (DCM).
Một phần dung dịch mẫu được tiêm trực tiếp vào GC-FID bằng cách sử dụng cột mao dẫn
và chương trình nhiệt thích hợp. Trong phương pháp hòa tan kết tủa, methanol được thêm
vào để kết tủa các polymer, và một lượng nhỏ chất bề mặt được tiêm vào GC.
3.3. Đánh giá kỹ thuật chuẩn bị mẫu
Việc chiết các hợp chất dễ bay hơi thường được thực hiện bằng cách sử dụng
Headspace (purge&trap), hoặc kỹ thuật làm sạch và bẫy. Trong khi đối với một hợp chất
dễ bay hơi và không bay hơi, chiết lỏng-lỏng (LLE) và chiết pha rắn (SPE) thường được sử
dụng. Một số kỹ thuật chiết cổ điển như: chiết Soxhlet và chiết siêu âm vẫn còn được sử
dụng. Tất cả những kỹ thuật có hiệu quả, nhưng có những hạn chế.
3.4. Chất phân tích và hóa chất
Các dung môi bay hơi được lưa chọn cho nghiên cứu này:
toluene, ethylbenzene (EB), iso-propylbenzene (IPB) và n-propylbenzene (NB)
Dung dịch hiệu chuẩn nội bộ (ISTD): 1,4 diethylbenzene
Nước khử ion hóa đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng một hệ thống lọc nước aqua

MAX-ultra