Definice technologie používané v potravinářské výrobě - FTIR
Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) je spektroskopická technika, která využívá přirozeně se vyskytujícího elektromagnetického spektra definovaného vlnovými délkami mezi 2 500 nm a 25 000 nm. Toto je „střední infračervená oblast“, takže můžete slyšet také o metodě označované jako „střední infračervené záření“. Obecně se však jedná o název techniky používané k převodu naměřených dat na použitelný výsledek (Fourierova transformace), který je rozšířený, tedy Fourier Transform Infrared, zkráceně FTIR.
Vzrůstající frekvence
Vzrůstající vlnová délka
Frekvence=1/vlnová délka
Výhoda FTIR
Celkové výhody použití analýzy FTIR spočívají v tom, že poskytuje rychlé analytické údaje pro lepší rozhodování v potravinářských a zemědělských výrobních procesech. To je zvláště užitečné pro testování kapalných vzorků, jako je mléko a víno. Ve srovnání s tradičními analytickými metodami vyžaduje malou nebo žádnou přípravu vzorku a žádné chemikálie nebo spotřební materiál. Je nedestruktivní, uživatelsky příjemná, rychlá, spolehlivá a přesná.
Jak FTIR funguje
• Světlo ze širokopásmového světelného zdroje obsahující celé spektrum vlnových délek, které mají být měřeny, prochází zařízením zvaným interferometr.
• Interferometr modifikuje světlo zvláštním způsobem, aby bylo možné následné zpracování dat.
• Paprsek prochází vzorkem, kde dochází k absorpci závislé na vzorku.
• Světlo je detekováno a předáno do počítače.
• Počítač zpracovává všechna data, aby odvodil, jaká je absorpce na každé vlnové délce, a generuje spektrum odpovídající datům pomocí techniky Fourierovy transformace.
Preferovaná technologie infračervené analýzy
FTIR odvádí tak skvělou práci, že se mezi konstruktéry infračervených přístrojů řadí často mezi preferovanou technologii.
Protože spektra generovaná analyzátorem FTIR jsou založena na mnoha datových bodech, poskytují vysoce přesný spektrální profil analyzovaného vzorku. Přesnost a opakovatelnost výsledků je ve skutečnosti často přinejmenším stejně dobrá, ne-li lepší, než tradiční chemická analýza.
Nejnovější přístroje generace FTIR jsou optimalizovány pro vynikající poměr signálu k šumu. Klíčové mechanické části, jako je kyveta, kde je světlo prosvěcováno velmi tenkou vrstvou vzorku, jsou navrženy tak, aby vydržely opotřebení, které by jinak mohlo způsobit posun optiky. Například analyzátor FOSS MilkoScan 7 může testovat až 600 vzorků mléka za hodinu, týden po týdnu bez úpravy. Důvodem je mimo jiné průmyslová diamantová kyveta v srdci analyzátoru. V tomto ohledu poskytuje FTIR solidní platformu pro standardizované přístroje a vývoj vysoce stabilních kalibrací, které lze použít u více přístrojů.
Kombinace vysoké citlivosti s plným spektrem je FTIR zvláště užitečná pro měření parametrů s nízkými koncentracemi, jako jsou fenolové sloučeniny v hroznech, které přispívají k barvě a chuti vína. Navíc, s mnoha interferometry FTIR, které skenují celé infračervené spektrum a současně sbírají data, lze více parametrů měřit v jednom testu, který obvykle trvá jen několik sekund.
Jako příklad lze uvést jen některé parametry, které lze měřit ze vzorku hotového vína pomocí přístroje FOSS WineScan SO2: alkohol, glukóza/fruktóza, kyselina jablečná, těkavé kyseliny, celkové kyseliny, pH, volný a celkový oxid siřičitý. Poslední dva uvedené parametry představují zvláště chytrou aplikaci FTIR, protože současně měří ve víně většinu parametrů a v plynu měří SO2. SO2 je nejvíce měřeným parametrem ve vinařství a tradiční analýza trvá nejméně 15 minut ve srovnání se třemi minutami s WineScan SO2.
Analytické jednotky FTIR lze použít ke kontrole abnormalit, například ve vzorku mléka, aby se zkontrolovalo, zda nebylo náhodně kontaminováno čisticími roztoky.
Screening mléka na abnormality pomocí FTIR
Další silnou stránkou FTIR je to, že analytické přístroje mohou být také naprogramovány tak, aby kontrolovaly abnormality ve vzorku, například v mléce, aby se zkontrolovalo, zda nebyl kontaminován stopami čisticích roztoků. Screening se provádí současně s měřením složení a není zapotřebí žádné další vybavení ani čas.
Funguje tak, že testuje vzorek mléka proti profilu běžného mléka. Přírodní syrové mléko má zvláštní infračervené spektrum - jedinečnou oblast. Pomocí FTIR analýzy je možné naprogramovat analyzátor tak, aby rozpoznával spektra představující čisté syrové mléko. Pokud dojde k neshodě, zobrazí se varování. To uživatele upozorní na potřebu dalšího testování, aby se určila povaha abnormality.
Koncepce screeningu zavádí novou a pohodlnou možnost testování pro rutinní testování mléka, například pro testování vzorků mléka z hlediska nejrůznějších abnormalit, pro kontrolu, zda nejsou různé typy mléka smíchány, a pro monitorování mléka z hlediska konzistentní kvality finálních mléčných produktů.
Proč používat něco jiného: FTIR versus NIR
FTIR spektroskopie je v zásadě velmi podobná spektroskopii Near Infrared (NIR), ale pracuje na delších vlnových délkách, kde jsou chemické informace ze vzorků specifičtější.
Přestože citlivost a rozsah nabízený delšími vlnovými délkami nabízí mnoho výhod, při testování většího počtu vzorků naráží na přirozenou bariéru. Důvodem je, že světlo může proniknout pouze do velmi tenkého vzorku (30 - 50 µm kapalina). NIR může v závislosti na vlnové délce proniknout až do 20 mm vzorku, což zvyšuje účinnost NIR pro pevné vzorky.
Šest prvků dobrého přístroje FTIR
Stabilní výkon v čase, zpětná kompatibilita a robustnost aplikačního prostředí jsou jen některé z úvah při výběru přístroje FTIR. Shrnuli jsme zde hlavní oblasti, které je třeba zvážit.
1. Optický výkon v celé střední infračervené vlnové délce
Široký rozsah vlnových délek umožňuje testovat mnoho věcí od tuku a bílkovin po pokročilejší testování, jako je screening abnormalit v mléce. Stejný vysoký výkon na všech vlnových délkách je však nezbytný pro zajištění spolehlivých výsledků.
2. Flexibilní a snadno použitelný
FTIR se stále více používá ve výrobní oblasti, obvykle v kontrolní místnosti. Personál ve výrobě musí provádět testy rychle a snadno s nízkým rizikem lidské chyby. Správné možnosti vkládání vzorku, například bez přípravy vzorku nebo s malou přípravou a automatické čištění po testování, umožňují operátorovi vložit vzorek a odejít poté, co je výsledek změřen.
3. Robustní kalibrace a 100%ní kompatibilita kalibrace
Nové řešení by mělo být 100%ně zpětně kompatibilní s předchozími typy přístrojů, aby bylo snadné využít stávající kalibrační data a přenést je bez ztráty funkčnosti kalibrace. Ready-made kalibrace umožňují simultánní analýzu hlavních parametrů ve vzorcích, například kalibrace jsou založeny na rozsáhlé databázi FOSS FTIR vytvořené sběrem dat po mnoho let.
4. Tovární standardizace
U každého přístroje, který opouští továrnu, by měla být standardizována: intenzita světla, šířka pásma a přesnost vlnové délky, aby byla zajištěna úplná konzistence mezi přístroji. Kromě toho, jakmile je přístroj v provozu, jsou k řízení jeho výkonu a zajištění toho, aby se v průběhu času nevyskytovaly žádné odchylky, zapotřebí externí nebo zabudované měřící standardy. To udržuje nepřetržitou kontrolu.
5. Robustnost pro prostředí analýzy
Přístroj FTIR by měl být navržen pro uživatelské prostředí, např. pokud je určen pro testování hroznů na váze pro platební účely, měl by být schopen odolat kolísání teploty, vlhkosti a určitému množství vibrací.
6. Síťové připojení pro efektivní správu nástrojů
Skutečná síť je mnohem víc než připojení k internetu. Mělo by vám umožnit nahlédnout do přístroje a zkontrolovat jeho výkon a provést úpravy nebo aktualizace kalibrací. Toto je nutné pro umožnění vzdálené správy a dohled nad více přístroji z jednoho místa. Všechny aktualizace a kalibrace mohou být prováděny centrálně pro lepší výkon přístroje a pohodlí. To nejen šetří váš čas, ale jak se ukázalo také významně snižuje náklady.
In-line FTIR, nová hranice
Zatímco in-line NIR je již zavedeným konceptem pro přísnou kontrolu kvality a ekonomiky výroby, úloha zavedení FTIR do výrobní linky se až donedávna ukazovala jako problematická.
Vývoj provedený FOSS nyní překonal technologické bariéry, které umožňují použití FTIR pro testování tekutého mléka přímo in-line v procesním toku, aby bylo možné provádět kontinuální měření každých několik sekund. To poskytuje operátorům mnohem ostřejší obraz kolísání v průběhu procesu, například obsahu bílkovin v mléce, které proudí do procesu výroby sýrů. Operátoři mohou podle toho podniknout včasná opatření, aby splnili výrobní cíle.
Produkty FOSS využívající FTIR - některé příklady:
 |
 |
 |
|
MilkoScan™ FT1
MilkoScan FT1 nabízí nejnovější testování tekutého mléka, které analyzuje hlavní složky produktů v mléce, jakož i screening na abnormality mléka - najednou. Výsledky analýzy lze použít pro platby, zajištění bezpečnosti surovin, výpočet hmotnostní bilance pro účely standardizace a ověření konečných produktů.
|
MilkoScan™ 7
MilkoScan 7 je plně automatický analyzátor mléka v souladu s IDF a AOAC) pro zpeněžování mléka a kontrolu užitkovosti krav. Poskytuje rychlé, spolehlivé a přesné testování syrového mléka včetně řady nových možností, jako je profil mléka, volné mastné kyseliny, analýza močoviny nebo kaseinu.
|
WineScan™ SO2
Měřením více parametrů hroznového moštu a vína, včetně volného a celkového SO2, je WineScan SO2 výkonným nástrojem pro vinaře. Poskytuje příležitosti ke zlepšení kvality a snížení rizik ve výrobě, například při optimalizaci sklizně, odstranění problémů při kvašení, rizika snížení kvality v tancích a zamezení zvýšení těkavých kyselin v sudech.
|
Zdroj: FOSS
Oficiální distributor laboratorní techniky FOSS v ČR a SR