Desenvolvimento de métodos instrumentais de análise aplicado à indústria das resinas naturais

Abstract

A resina natural é substância orgânica resultante do metabolismo secundário de várias espécies vegetais do género Pinus. Por destilação obtém-se colofónia e terebentina que são os principais responsáveis pelo valor económico da resina, uma vez que são utilizados como matérias-primas numa vasta gama de aplicações. A colofónia é utilizada no fabrico dos derivados de resina que, posteriormente, são incorporados em aplicações de diversas indústrias químicas, como por exemplo na indústria dos adesivos, tintas, cosméticos, alimentar, entre outras. Com o mercado extremamente exigente e competitivo, a etapa de análise e caracterização das matérias-primas e dos produtos acabados é crucial para garantir a qualidade e segurança do produto final. No sentido de auxiliar e complementar o controlo de qualidade das matérias-primas e do produto acabado foram aplicadas duas técnicas de caracterização avançada, a espetroscopia de infravermelho (FTIR-ATR) e a cromatografia gasosa acoplada à espetrometria de massa (CG/EM e HS-CG-EM). A técnica de FTIR-ATR foi aplicada no sentido de apoiar a caracterização das matérias-primas no ato de receção, proporcionando uma resposta rápida. A cromatografia gasosa foi direcionada para a caracterização dos derivados de resina na quantificação relativa dos Compostos Orgânicos Voláteis (COVs). Está técnica conjugada com análise multivariada dos resultados permitiu caracterizar e diferenciar as colofónias de diferentes origens. Neste estudo, a técnica de FTIR-ATR mostrou ser um método expedito para controlo de qualidade das matérias-primas, complementado as restantes técnicas no Laboratório de Qualidade da empresa. A técnica de CG-EM apresenta diversas aplicabilidades para o controlo de qualidade, quer das matérias-primas quer do produto acabado. Além disso, demonstrou ser uma mais valia no desenvolvimento de novos produtos.

Natural resin is an organic substance resulting from the secondary metabolism of several plant species of the genus Pinus. Gum rosin is the main product extracted from the natural resin by the distillation process. It is characterized an amorphous, solid, brittle, vitreous, transparent, non-volatile and waterinsoluble material. Gum rosin is used as a raw material in the production of resin derivatives which will subsequently be incorporated into various chemical industries, for example in the adhesives, paints, cosmetics, food industry, among others. With the extremely demanding and competitive market, the analysis and characterization of raw materials and finished products is crucial to ensure the quality and safety of the final product. Two techniques of advanced characterization, infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and gas chromatography (GC / MS, HS-GC-MS) were studied in order to aid and complement the quality control of the raw materials and the finished product. The FTIR-ATR technique was developed to support the characterization of raw materials in the delivery act, providing a fast answer. The gas chromatography was directed to the characterization of the resin derivatives, specifically, in the relative quantification of Volatile Organic Compounds (VOC). On the other hand, this technique together with multivariate analysis of the results allowed to characterize and differentiate the gum rosins from different origins. In this study, the FTIR-ATR technique proved to be an expeditious method for controlling the quality of raw materials, complemented by the techniques realized in the Quality Laboratory. The CG-MS technique has several applicability for the quality control of raw materials and the finished product, however, this technique is more applicable to the research and development of new products.