Fita radiocrômica impressa de polímero luminescente para monitoramento de baixas-médias doses de radiação gama (60Co) empregadas na indústria de alimentos.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lopes, Franceline Aparecida
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/7566
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Fita radiocrômica impressa de polímero luminescente para monitoramento de baixas-médias doses de radiação gama (60Co) empregadas na indústria de alimentos.Radiação - dosimetriaAlimentos - conservaçãoPolímeros impressosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.A extensão de vida de prateleira de produtos alimentícios é o principal objetivo do processo de irradiação de alimentos. Portanto, métodos para monitorar esse processo são necessários para atender tanto requisitos de regulamentação, quanto de garantia de qualidade dos produtos irradiados. Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um novo dispositivo orgânico, tipo fita radiocrômica impressa, para monitoramento de baixas (< 1kGy) e médias (1-10kGy) doses de radiação gama (60Co, 1,33MeV). A fita consiste em um dispositivo orgânico multicamadas de polímero luminescente sensível a radiação, o poli[2-metóxi-5-(2’etil-hexilóxi)-p-fenilenovinileno] - MEH-PPV (OC1OC6-PPV), sobre filmes de ftalocianina de cobre - DY220 (C32Cl16CuN8), impressos em papel. Em alguns casos foi adicionado o poli(butileno adipato cotereftalato) (ECOFLEX®) como matriz para impressão de filmes. A sobreposição dos espectros de emissão do DY220 e de absorção do MEH-PPV, na região do verde-vermelho (500 – 600nm), foi usado para a fabricação da fita radiocrômica, que tem suas cores alteradas do vermelho ao verde quando exposta a diferentes doses de radiação. Os efeitos da radiação no MEH-PPV foram avaliados por FTIR, os quais evidenciaram um processo de fotoxidação típico de polímeros conjugados. Filmes multicamadas de MEH-PPV e DY220, foram preparados pelas técnicas Slot die, Screen printing, Blade coating, Spin coating, Drop casting, Wire bar coating e Rotogravura e os filmes investigados por meio de espectroscopia de fotoluminescência, absorção, diagrama de cromaticidade, microscopia de fluorescência, espessura e rugosidade. Filmes produzidos por Blade coating, Wire bar coating e rotogravura foram selecionados por apresentarem melhor uniformidade, facilidade de processamento e possibilidade de obtenção de estruturas multicamadas. Contudo, filmes produzidos pela técnica de rotogravura foram mais compatíveis que os demais para uso como elemento da fita radiocrômica, por ter suas cores drasticamente alteradas quando expostos a radiação. As fitas fabricadas apresentaram relação linear entre as doses e os números de camadas de MEH-PPV e DY220, facilidade de fabricação e leitura de dose, reprodutibilidade, estabilidade com tempo de armazenamento e boa relação custo-benefício. Tal dispositivo apresenta ainda ampla faixa de operação, além de ser ajustável para monitorar doses que vão desde a inibição da germinação (0,05-0,15kGy) até redução de patógenos (1-10kGy), passando por desinfestação de insetos (0,15-0,5kGy), retardo da maturação (0,15-1,0kGy) e extensão da vida de prateleira (1-3kGy), promovendo o controle de super ou subdosagens. A fita surge como um dispositivo inédito que atrela oportunidades da eletrônica impressa com as necessidades da indústria de alimentos.The extension of shelf life of food products is the main objective of the food irradiation process. Therefore, methods for monitoring this process are necessary for satisfying regulatory requirements and quality assurance purposes of irradiated products. This study aimed at developing a new organic device such as a radiochromic printed tape for monitoring low (<1kGy) and medium (1-10kGy) doses of gamma radiation (60Co, 1.33MeV). This tape consists of an organic multilayer device with a radiation- sensitive light-emitting polymer, such as poly[2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)-p-phenylenevinylene] - MEH-PPV (OC1OC6-PPV) on copper phthalocyanine films - DY220 (C32Cl16CuN8), both printed on paper. In some cases, poly (butylene-adipate-co-terephtalate) (Ecoflex®) was added as a printing matrix. The overlap between the DY220 emission and the MEH-PPV absorption spectra in the red-green region (500 - 600nm) was used to manufacture the radiochromic tape, which has its colors altered from red to green when exposed to different gamma radiation doses. The irradiation effects on the MEH-PPV were evaluated by FTIR, showing a typical photo-oxidation process of conjugated polymers. MEH-PPV and DY220 multilayer films were prepared by Slot die, Screen printing, Blade coating, Spin coating, Drop casting, Wire bar coating and Rotogravure printing techniques. Next, the films were investigated using photoluminescence spectroscopy, optical absorption, chromaticity diagram, fluorescence microscopy, thickness and roughness. Films produced by Blade coating, Wire bar coating and Rotogravure printing were selected for presenting better uniformity, easy processing and the possibility of obtaining multilayer structures. However, films produced by rotogravure printing were more compatible than the other ones for use as the radiochromic tape element, since its color is dramatically changed when exposed to radiation. The tapes produced presented a linear relationship between the doses and the ratio between the number of MEH-PPV and DY220 layers, easy manufacturing and reading of the dose, reproducibility, storage stability and cost-effectiveness. The device also presents extensive operating range and is adjustable to monitor doses ranging from inhibition of sprouting (0.05-0.15kGy) to the reduction of pathogens (1-10kGy), going through insect disinfestation (0.15-0.5kGy), delay of ripening (0.15-1.0kGy) and shelf life extension (1-3kGy), promoting over or underdosing control. The tape is considered a new device that links the opportunities for printed electronics to the needs of the food industry.Bianchi, Rodrigo FernandoMantovani, Gerson LuizBianchi, Rodrigo FernandoFerreira, Giovana RibeiroCunha, Luciana Rodrigues daSiqueira Júnior, José RobertoSavedra, Ranylson Marcello LealLopes, Franceline Aparecida2017-04-06T16:34:39Z2017-04-06T16:34:39Z2016info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfLOPES, Franceline Aparecida. Fita radiocrômica impressa de polímero luminescente para monitoramento de baixas-médias doses de radiação gama (60Co) empregadas na indústria de alimentos. 2015. 129 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/7566Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/03/2016 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. 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