The development of chemometric methods based on molecular spectroscopy for the standardization of production processes and product traceability of personal care and cleaning products

Abstract

Personal care and cleaning products are the main consumer goods. Changes in our heath caused by all of the chemicals that we exposed to everyday if these products are not produced according to the regulations and determined formulations. Because of this reason, quality control of the product formulation quantitatively is very important. There are some analytical methods for the determination of anion active matter, nonionic matter and total active matter in the product mixture. However, these techniques are expensive and do not give accurate results. The purpose of this thesis principally based on development of rapid, accurate and practical infrared spectroscopic technique based on multivariate chemometrics data analysis methods for the standardization of production processes and product traceability of personal care and cleaning products. In this thesis, two different products are studied which are namely liquid soap and shower gel. Fourier Transform Infrared spectroscopy coupled with Attenuated Total Reflectance accessory based chemometrics multivariate calibration models were developed for the quantitative determination of liquid soap and shower gel compounds. Genetic Inverse Least Squares was used as the chemometrics method for the development of multivariate calibration models in the quantitative determination of liquid soap and shower gel compositions. Standard error of cross validation and standard error of prediction values for content of the liquid soap samples were found 0.26% and 0.21 % (w/w %), respectively. Standard error of cross validation and standard error of prediction values for content of the shower gel samples were found 0.27 % and 0.30 % (w/w %), respectively.

Kişisel bakım ve temizlik ürünleri ana tüketim maddelerindendir. Eğer bu ürünler regülasyonlara ve belirlenen formülasyonlara uygun üretilmezlerse her gün maruz kaldığımız bu kimyasallar sağlık problemlerine yol açabilir. Bu sebeple ürün formülasyonlarının kontrol edilebilmesi önemlidir. Ürün karışımındaki anyon aktif madde, katyonik aktif madde, noniyonik aktif madde ve toplam aktif madde içeriğini belirlemek için analitik metotlar bulunmaktadır. Ancak bu teknikler pahalıdır ve kesin sonuçlar verememektedir. Bu projenin esas amacı kişisel bakım ve temizlik ürünleri üretim süreçlerinin standardizasyonu ve ürün izlenebilirliği için kızılötesi spektroskopiye dayalı çok değişkenli kemometrik veri analizi ile hızlı, kesin ve pratik metotlar geliştirmektir. Bu projede, sıvı sabun ve duş jeli olarak 2 ayrı ürün çalışılmıştır. Sıvı sabun ve duş jeli bileşenlerinin miktarsal tayini için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi kullanılarak alınan spektral verilere kemometrik çok değişkenli kalibrasyon metotları uygulanarak yeni bir analitik metot geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çok değişkenli kalibrasyon metotlerından biri olan genetik algoritma tabanlı ters en küçük kareler yöntemi kullanılarak çok değişkenli kalibrasyon modelleri oluşturulmuş ve bu modeller bağımsız kalibrasyon ve validasyon data seti ile test edilmiştir. Sıvı sabun bileşenine ait kalibrasyon ve validasyon setlerine ait hata değerleri %0,26 ve %0,21 aralığında tanımlanmıştır. Duş jeli bileşenine ait kalibrasyon ve validasyon setlerine ait hata değerleri %0,27 ve %0,30 aralığında tanımlanmıştır.