Zasada działania spektrometrii FT-NIR w analizie wilgotności i tłuszczu w przemyśle spożywczym
- Szczegóły
Spektrometria w podczerwieni to wszechstronna metoda dająca bardzo duże możliwości analityczne w różnych gałęziach przemysłu spożywczego. Obecnie jest szeroko stosowana w przemyśle spożywczym do nieniszczącej analizy jakościowej i ilościowej surowców, materiałów w trakcie przetwarzania oraz produktów gotowych na wszystkich etapach produkcji.
Technologia FT-NIR jest szybka, opłacalna, nieniszcząca i bezpieczna, ponieważ nie wymaga stosowania chemikaliów, rozpuszczalników ani gazów. Polega na pomiarze absorpcji światła bliskiej podczerwieni przez próbkę przy różnych długościach fal, rejestrując wibracje molekularne wszystkich cząsteczek zawierających grupy C-H, N-H lub O-H.
Zastosowanie spektroskopii FT-NIR w różnych kategoriach produktowych
Poniżej opisane zostały główne kategorie produktowe, dla których opracowane są gotowe aplikacje (pakiety kalibracyjne) do kompleksowej, automatycznej analizy:
- Napoje: Wiele surowców wykorzystywanych w produkcji napojów można badać za pomocą spektroskopii FT-NIR. Większość analizowanych produktów to ciecze badane w transmisji przy użyciu kwarcowej komory przepływowej o ścieżce optycznej 1 mm (1000 μm), która jest trwała i odporna na zużycie.
- Czekolada i wyroby piekarnicze: Nasze analizatory NIR pozwalają w kilka sekund przeanalizować wiele składników, umożliwiając szybkie działania mające na celu utrzymanie najwyższej jakości czekolady i wyrobów piekarniczych.
- Przyprawy i dodatki: Produkty te, niezależnie od tego, czy mają formę płynną, półstałą czy stałą, można analizować za pomocą spektrometru optycznego NIR, pod warunkiem właściwego przygotowania próbek i doboru odpowiedniej metody pomiaru. Bruker oferuje technologię pomiarów transfleksyjnych, która rejestruje zarówno światło rozproszone, jak i przenikające, co zapewnia doskonałą powtarzalność wyników.
- Oleje jadalne i tłuszcze: Producenci olejów jadalnych i żywności potrzebują szybkich, nieniszczących metod analizy tłuszczów i olejów w celu kontroli jakości i procesów. Ważne parametry oceny to m.in. Rozwiązania FT-NIR firmy Bruker umożliwiają szybką i łatwą analizę jakości olejów bez konieczności przygotowywania próbek. Wystarczy wlać olej do 8-milimetrowej szklanej fiolki i umieścić ją w spektrometrze.
- Przemysł młynarski: Bruker oferuje rozwiązania dla przemysłu młynarskiego, umożliwiające analizę pszenicy, różnych typów mąki oraz produktów ubocznych przy użyciu spektroskopii FT-NIR.
- Mięso i wędliny: Spektroskopia FT-NIR to sprawdzona metoda analizy do określania zawartości wilgotności, tłuszczu, białka i soli w różnych rodzajach mięsa i wędlin. Jest niezwykle szybka - czas analizy wynosi poniżej 30 sekund - a także opłacalna i bezpieczna, ponieważ nie wymaga stosowania niebezpiecznych chemikaliów.
- Produkty mleczarskie: Analizatory mleczarskie Bruker, wykorzystujące spektroskopię MIR i NIR oraz technologię rozpraszania światła, wyznaczają nowy standard w rutynowej kontroli jakości. Umożliwiają one szybkie i precyzyjne testowanie surowców, produktów pośrednich i gotowych, zarówno w formie płynnej, jak i stałej. Typowe parametry, które można mierzyć, to zawartość tłuszczu, białka, laktozy i substancji stałych. W przypadku mleka można także analizować bardziej szczegółowe wskaźniki, takie jak zawartość mocznika (MUN), azotu czy temperaturę krzepnięcia.
- Przekąski: W ostatnich dekadach powstała ogromna liczba przekąsek, takich jak chipsy, krakersy czy produkty ekstrudowane, wzbogaconych różnorodnymi smakami. Produkcja smacznych, zdrowych i powtarzalnych jakościowo przekąsek wymaga wysokiej jakości surowców oraz kontroli na każdym etapie procesu. Spektroskopia FT-NIR umożliwia szybką analizę składników odżywczych, takich jak tłuszcze, węglowodany, białka, wilgotność, sól oraz zawartość energii, a także określenie poziomu tłuszczów nasyconych i nienasyconych.
- Produkcja cukru: Produkcja cukru z trzciny lub buraków wymaga precyzyjnej kontroli na każdym etapie. Spektroskopia FT-NIR pozwala szybko i nieniszcząco analizować kluczowe parametry, takie jak Brix, Pol, wilgotność czy zawartość popiołu, bez potrzeby przygotowywania próbek ani stosowania odczynników. Dzięki możliwości pomiarów w czasie rzeczywistym metoda ta oszczędza czas i koszty.
Analiza wilgotności - FAQ
Co oznacza NIR w opisie miernika wilgotności? Oznaczenie NIR pochodzi od angielskiego „Near Infra Red”, czyli „bliska podczerwień”. Oznaczenie to mówi, że pomiar wilgotności odbywa się z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego z zakresu 1100-2500 nm.
Czy jest możliwy pomiar rozkładu wilgotności? Tak, pomiar rozkładu wilgotności jest realizowany za pomocą specjalnych, wielosensorowych mierników RF. Wilgotnościomierze tego typu mają oznaczenie IMPS i są stosowane głównie w procesach produkcji płyt gipsowych i sklejek oraz płytek ceramicznych.
Przeczytaj także: Badania nad olejem kokosowym i suchością pochwy
Czy można zmierzyć wilgotność materiału znajdującego się wewnątrz zbiornika? Tak, taki pomiar jest możliwy przy wykorzystaniu wilgotnościomierza RF. Sensor generuje pole elektromagnetyczne wnikające w głąb materiału na określoną głębokość, zależną od rodzaju tego materiału, zawartości wilgoci itp. Wszelkie zmiany wilgotności mające miejsce w zakresie „widzenia” sensora mogą więc być mierzone.
Czym różni się metoda pomiaru wilgotności NIR od metody RF? Pomiar wilgotności metodą NIR jest pomiarem bezkontaktowym - wilgotnościomierz NIR jest umieszczany w odległości do 400 mm od mierzonego materiału. Możliwy jest pomiar wilgotności tylko na powierzchni produktu, dlatego istotne jest, aby mierzony materiał był jednorodny. Pomiar wilgotności metodą RF jest zwykle pomiarem kontaktowym - sensor pomiarowy styka się z mierzonym materiałem. Sensor mierzy wilgotność produktu w całej jego objętości (od powierzchni na głębokość zależną od zasięgu sygnału pomiarowego).
Jak pomiar wilgotności wpływa na efektywność procesu produkcji? Wilgotnościomierze NIR i RF w sposób ciągły dostarczają informacji co do wilgotności produktu. Dzięki temu można na bieżąco wpływać na przebieg procesu i utrzymywać wilgotność na pożądanym poziomie. Przykładowo, w procesie suszenia, kontroluje się wilgotność produktu na wyjściu suszarni, dzięki temu nie dopuszcza się do „przesuszenia” materiału i niepotrzebnego zużycia energii dostarczanej do suszarni.
Jakie metody wykorzystuje się do pomiaru wilgotności? Urządzenia do pomiaru wilgotności wykorzystują dwie różne metody: metodę NIR pomiaru w bliskiej podczerwieni oraz metodę RF pomiaru stałej dielektrycznej.
Zalety analizatorów NIR
- Szybkość: Analizatory NIR pozwalają na szybkie uzyskiwanie wyników - kilka lub kilkanaście cech jednocześnie w ciągu sekund. Dla przykładu badanie pszenicy pod kątem: wilgotności, białka, glutenu, liczby opadania, skrobi, włókna surowego, popiołu i sedymentacji Zelenego trwa niespełna 45 sekund.
- Brak kosztów: Nie ma kosztów związanych z wykonywaniem analiz w bliskiej podczerwieni.
- Brak odpadów: Przy analizach NIR nie powstają odpady. Jest to tzw. analiza niezniszczeniowa.
- Sterowanie jakością: Użytkownicy analizatorów NIR dysponują możliwością sterowania jakością w zakładach produkcyjnych.
Przykładowa aplikacja - Pomiar mleka
Aplikacja do pomiaru mleka, umożliwia pomiar zawartości: białka, tłuszczu (całkowitego oraz z podziałem na kwasy tłuszczowe nasycone i nienasycone), wilgotności, zawartości laktozy.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Przenośny analizator NIR
Ten przenośny analizator NIR waży jedynie 2 kg i jest używany w miejscu produkcji do analizy wilgotności, białka, tłuszczu/oleju i innych parametrów w mięsie, oliwkach, nasionach oleistych, tytoniu, kawie, próbkach gleby i wielu innych matrycach.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
tags: #nir #tłuszcz #i #wilgotność #zasada #działania
