Szigorú minőségbiztosítás a tejiparban

Az FT-NIR (Fourier-transzformációs közeli infravörös) spektroszkópia a tejipari minőségbiztosítás kiemelt eszköze, amely gyors, roncsolásmentes és megbízható mérést tesz lehetővé folyékony, szilárd és félszilárd termékek esetében. A technológia lehetővé teszi a kulcsparaméterek, mint a szárazanyag, zsír, fehérje, laktóz és só tartalom pontos meghatározását, miközben minimalizálja a mintaelőkészítést és a manuális hibák kockázatát. A Bruker / Optrum készülékek (MPA III, TANGO-R II, MOVE-T) moduláris felépítésüknek köszönhetően lefedik a tejipari folyamatok teljes spektrumát, a laboratóriumi elemzésektől a gyártósori vizsgálatokig.

FT-NIR készülékek

Az FT-NIR spektroszkópia működési elve

Az FT-NIR (Fourier-transzformációs közeli infravörös spektroszkópia) egy olyan molekulaspektroszkópiai technika, amely az infravörös fény és a minta kölcsönhatása révén teszi lehetővé kulcsfontosságú paraméterek mennyiségi meghatározását.

A mérés első lépése a háttérfelvétel, amely során a fény nem találkozik mintával. Ezt követően a mintát a fényútba helyezve a molekulák rezgési és forgási energiái a megfelelő hullámhosszú fényt elnyelik, és magasabb energiaállapotba kerülnek. A háttér és a minta spektrumának különbségéből meghatározható az egyes komponensek minőségi és mennyiségi jellemzője.

A közép- (MIR) és a közeli infravörös (NIR) tartomány közötti lényeges különbség, hogy míg MIR esetén az alaprezgés szintjét gerjesztjük, addig NIR esetén a második vagy harmadik felhangra fókuszálunk. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy összetett mátrixok esetében is releváns kémiai információkat nyerjünk ki.

Az FT-NIR előnyei közé tartozik a gyors mérési idő (néhány másodperc), valamint az, hogy nincs szükség bonyolult mintaelőkészítésre. A mérések transzmissziós vagy reflexiós módszerrel végezhetők, attól függően, hogy folyékony vagy szilárd mintáról van szó.

Kiértékelés kemometriai módszerekkel

Komplex összetételű minták esetében a spektrumok közötti eltérések minimálisak lehetnek, az egyes csúcsok gyakran átlapolódnak, így a hagyományos Lambert–Beer törvény nem alkalmazható. Ilyenkor a kemometriai PLS (Partial Least Squares) módszer kerül előtérbe.

A PLS során a spektrumokat matematikai módszerekkel kezeljük, és nagy elemszámú (20–100 vagy több) spektrumon alapuló kalibrációs modellt hozunk létre. A modellépítés során különféle előfeldolgozási technikákat (pl. vektornormalizáció, min-max normalizáció, deriváltak) alkalmazunk, hogy minimalizáljuk a szórást.
Ennek eredményeként nagy pontossággal határozható meg például a minták szárazanyag-, zsír-, fehérje- vagy sótartalma, de akár más egyéb paraméterek is.

 

Alkalmazási lehetőségek a tejiparban

Az FT-NIR alkalmazása 2020 óta az ISO szabvány része, így ma már a legtöbb tejipari termék vizsgálata ezzel a technikával történik.

Folyadékminták – LSM modul

A folyadékminták elemzéséhez az LSM (Liquid Sampling Module) nyújt segítséget, amely automatizált mintavételt tesz lehetővé, csökkentve az emberi hibák esélyét. Nagy viszkozitású anyagok esetén perisztaltikus pumpa használható. A minta egy folyadékcellán keresztül jut a fényútba, ahol megtörténik a spektrumfelvétel.
Az LSM modul előnyei:

  • automatikus rendszeröblítés a csővezeték élettartamának növelése érdekében,
  • oldószermentes működés,
  • konzisztens mintavételi volumen.

Szilárd minták – Reflexiós modul

A szilárd minták – például sajt, túró, vaj – vizsgálatára a reflexiós modul használható. A mintát aprítva egy üveg vagy polisztirol edénybe helyezzük, amelyet alulról infravörös fény ér. A visszaverődő fényt a diffúz reflexiós integráló gömb gyűjti össze.
A modul motoros forgatóval szerelhető, amely minimalizálja az inhomogenitásból eredő mérési hibákat.

 

Kombinált rendszer: melyik készüléket mikor használjuk?

Az MPA III, a TANGO-R II és a MOVE-T rendszerek együttesen lefedik a tejipari analitikai igények teljes spektrumát:

MPA III

  • ideális, ha egy eszközben akarjuk kombinálni laboratóriumi fejlesztést, kalibrációkészítést és rutin QC vizsgálatokat folyékony, szilárd és félszilárd mintákra.

TANGO-R II

  • kiváló választás, ha egyszerű, gyors, kompakt eszközre van szükség szilárd, félszilárd vagy folyékony minták analíziséhez, korlátozott helyen vagy laboratóriumi környezetben.

MOVE-T

  • specializált eszköz, amely gyors, automatizált vizsgálatot kínál kizárólag folyékony tejipari mintákra, minimalizálva a manuális beavatkozást és karbantartást.

A három rendszer együtt is alkalmazható: a minőségbiztosítás felépíthető egy központi MPA III rendszerre, a TANGO-R II alkalmazható gyors rutinellenőrzéshez a szilárd minták esetében, míg a MOVE-T bevethető folyékony termékek valós idejű vizsgálatára.

Mindhárom készülékhez kiterjedt kalibrációs adatbázis áll rendelkezésre, amely szükség esetén helyi mintákkal is bővíthető. A Bruker szakértői támogatást nyújtanak a referencia-mérések elvégzésében, a modellek felépítésében és az adatok feldolgozásában.
Szerviz- és távdiagnosztikai szolgáltatásaink biztosítják, hogy a berendezések hosszú távon, megbízhatóan működjenek.

Összegzés

A Bruker FT-NIR spektroszkópiai megoldásai a tejipari folyamatok teljes spektrumát lefedik, legyen szó folyékony vagy szilárd termékekről.
A gyors és mintaelőkészítés nélküli mérési lehetőségek, a pontos kemometriai kiértékelés, a széles körű kalibrációs adatbázis és a szakértői támogatás együttesen biztosítják, hogy a minőségellenőrzés hatékony, megbízható és ipari szinten is fenntartható legyen.

FT-NIR spektrométerek a Bruker kínálatában

Tango II

Gyorsabb, egyszerűbb, biztonságosabb.

A TANGO II segítségével felgyorsulnak a rutin FT-NIR vizsgálatok. Pontosan megfelel annak, amit elvárnak az ipari, rutin alkalmazásokra szánt FT-NIR spektrométertől: robusztusság, nagy pontosság és egyszerű kezelés.

MPA III Dairy Analyzer

Teljes tejipar. Egy készülék.

MPA III Dairy Analyzer készülék, a teljes tejipari termékpaletta – szilárd és folyadék – rutin minőségellenőrzéséhez, az új, teljes mértékig szoftveresen vezérelt folyadék mintavevő modullal (LSM II)

MPA III

MPA III, a többfunkciós analizátor

Az MPA III egy hatékony FT-NIR spektrométer a kifinomult kalibrációs módszerek kidolgozására a laboratóriumi vagy folyamati igényekhez, ugyanakkor egyben egy könnyen használható minőségbiztosítási/minőség-ellenőrzési eszköz a rutin feladatokhoz.

MATRIX-F II

Folyamat. Felügyelet. Pontosság.

A MATRIX-F II ideális eszköze a reakciók, valamint a gyártási folyamatok ellenőrzése során felmerülő, fontos paraméterek nyomon követesének.

BEAM

A pontosság és az innováció találkozása.

A BEAM az első olyan dedikált egypontos mérőfejjel felszerelt spektrométer, ami az FT-NIR spektroszkópia minden előnyével rendelkezik. Emelje vele a következő szintre a gyártásközi ellenőrzés vizsgálatait.

MOVE-T

Precizitás minden csepp tejben.

A MOVE-T egy új, kompakt FT-NIR spektrométer, amelyet specifikusan a folyékony tejipari minták analízisére terveztek. Lehetővé teszi a gyors és pontos beltartalmi elemzést, a beérkező nyers tejtől a késztermékekig.