Zboża i ziarna są głównymi źródłami energii dla ludzi i są głęboko zintegrowane z naszym codziennym życiem. Pszenica, na przykład, jest jednym z trzech najważniejszych zbóż na świecie i stanowi podstawowy produkt spożywczy, bogaty w węglowodany, białka i niezbędne mikroelementy. Zanim ziarna pszenicy zostaną zmielone na mąkę do produkcji takich produktów jak chleb, herbatniki i inne produkty spożywcze, niezbędne jest rygorystyczne sprawdzenie ich jakości. Ten krok zapewnia, że kolejne przetwarzanie spełnia wysokie standardy.

Ziarna pszenicy są testowane pod kątem zawartości wilgoci, poziomu białka, siły glutenu, składu aminokwasów, zawartości skrobi oraz wszelkich niedoskonałości, które są kluczowymi czynnikami w określaniu ich przydatności do przechowywania i przetwarzania. Charakterystyka pszenicy determinuje jej najlepsze zastosowanie—twarda pszenica i odmiany o wysokiej zawartości białka, znane z silnego glutenu, są idealne do chleba i produktów fermentowanych ze względu na ich zdolność do zapewnienia struktury i stabilności. Tymczasem miękka pszenica i odmiany o niskiej zawartości białka są lepiej dostosowane do ciast, ciastek i makaronów. Dla zarówno rolników, jak i kupujących, ocena jakości pszenicy przy użyciu tych kluczowych wskaźników zapewnia sprawiedliwe ceny i optymalne wykorzystanie. Analizator zbóż w bliskiej podczerwieni IAT jest preferowanym narzędziem do dokonywania tych niezbędnych ocen z szybkością i precyzją, umożliwiając podejmowanie świadomych decyzji, które przynoszą korzyści całemu łańcuchowi dostaw.

Istnieją różne metody oceny jakości ziaren pszenicy, ale wiele chemicznych i fizycznych podejść wymaga wstępnego przygotowania próbek oraz użycia toksycznych odczynników. Na przykład analiza białka często opiera się na metodzie Kjeldahla, która zajmuje 5-6 godzin na test. Ze względu na rozmiar sprzętu i dużą ilość potrzebnych odczynników chemicznych, te testy mogą być przeprowadzone tylko w warunkach laboratoryjnych. Stwarza to znaczne ograniczenia zarówno pod względem czasu, jak i miejsca, utrudniając zaspokojenie potrzeb szybkiego testowania na miejscu i wyceny podczas procesu zakupu.

Podobnie, testowanie jakości glutenu, takie jak ręczne płukanie glutenu, może prowadzić do znacznych różnic w wynikach – nawet do 2 punktów procentowych lub więcej, w zależności od techniki operatora. W rezultacie, metody testowania laboratoryjnego wymagają wysoko wykwalifikowanego personelu i stabilnego sprzętu. Jednakże, wiarygodność tych testów jest często podważana przez błędy ludzkie, zmienność sprzętu i różnice metodologiczne. Dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania przenośnego, szybkiego, nieniszczącego, dokładnego i wysoce powtarzalnego urządzenia testującego, aby sprostać wyzwaniom związanym z procesem zakupu, gdzie jakość pszenicy jest często oceniana wyłącznie na podstawie odmiany, tekstury i doświadczenia.

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIR) zyskała uznanie jako wiodąca technologia do oceny jakości pszenicy, głównie ze względu na jej przystępność cenową, szybkość, precyzję i nieniszczący charakter testów. Ta innowacyjna metoda jest szeroko stosowana w środowiskach badawczych oraz w przemyśle zbożowym w celu zapewnienia wiarygodnych ocen jakości. Przenośne analizatory ziarna NIR są powszechnie stosowane do pomiaru kluczowych parametrów, takich jak wilgotność, skrobia i zawartość białka w ziarnach pszenicy, oferując cenne informacje do optymalizacji warunków przechowywania i ułatwiając szybką klasyfikację specjalistycznych odmian pszenicy.

Biorąc pod uwagę zróżnicowane wymagania dotyczące oceny jakości na różnych etapach przetwarzania pszenicy — od przechowywania, przez mielenie, po produkcję żywności — istnieje rosnąca potrzeba zbadania obecnych zastosowań technologii NIR w testowaniu pszenicy. Ponadto, zrozumienie skuteczności NIR w wykrywaniu określonych składników w ziarnach jest kluczowe dla zwiększenia jej użyteczności i dokładności. W miarę jak technologia NIR będzie się rozwijać, jej rola w poprawie efektywności i niezawodności oceny jakości pszenicy stanie się jeszcze bardziej znacząca, wspierając cały łańcuch dostaw.

Światło bliskiej podczerwieni (NIR) było pierwszym obszarem niewidzialnego światła, który został odkryty, z długościami fal znajdującymi się pomiędzy obszarami widzialnymi i średniej podczerwieni, obejmującymi zakres od 780 do 2526 nm. W tym zakresie długości fal substancje zawierające wiązania wodorowe (O-H, C-H, S-H, N-H itp.) wykazują absorpcję harmoniczną i kombinacyjną. Spektroskopia NIR mierzy charakterystyczną absorpcję substancji w obszarze bliskiej podczerwieni, aby wygenerować widmo zawierające informacje o próbce. Ta technika jest obecnie używana głównie do jakościowej i ilościowej analizy związków organicznych. Chociaż sygnały NIR są łatwe do uzyskania, podobnie jak te w widmie światła widzialnego, ich słabsza absorpcja w obszarze podczerwieni oraz obecność nakładających się pasm widmowych sprawiają, że są one skomplikowane w interpretacji. Powszechne przyjęcie spektroskopii NIR stało się możliwe dzięki rozwojowi zaawansowanych metod chemometrycznych, które umożliwiły lepszą analizę i interpretację. Dzięki swoim unikalnym cechom, spektroskopia NIR stała się cennym narzędziem ze względu na swoje szybkie, nieniszczące możliwości testowania oraz zdolność do pomiaru wielu parametrów bez konieczności wstępnej obróbki próbek, co czyni ją idealną do szybkiego i niezawodnego testowania ziarna i zbóż, od kontroli jakości po bezpieczeństwo żywności.

Spektrometry NIR to sprzęt umożliwiający zastosowanie spektroskopii NIR w określaniu jakości pszenicy. Różne typy spektrometrów NIR są zaprojektowane do specyficznych zastosowań. Instrumenty dyspersyjne i interferometryczne są najczęściej używanymi urządzeniami NIR na rynku. Spektrometry interferometryczne, zazwyczaj modele transformacji Fouriera, to wysokiej klasy, kosztowne instrumenty najlepiej nadające się do precyzyjnych analiz laboratoryjnych. Dyspersyjne instrumenty NIR powszechnie używane w warunkach produkcyjnych obejmują spektrometry z pojedynczym punktem lub detektorami matrycowymi ze stałą siatką oraz spektrometry NIR z akustyczno-optycznym filtrem strojeniowym (AOTF-NIR). Jednakże, główny element dyspersyjny w instrumentach AOTF jest kosztowny, co sprawia, że detekcja oparta na AOTF jest droższa. Ogólnie rzecz biorąc, spektrometry z pojedynczym punktem lub detekcją matrycową ze stałą siatką są bardziej powszechnie używane.

IAT (SINGAPORE) TECHNOLOGY PTE. LTD. (IAT) to innowacyjna firma technologiczna specjalizująca się w spektrometrach NIR i oferująca dostosowane rozwiązania dla przemysłu. Od momentu założenia, IAT stało się wiodącym dostawcą profesjonalnych produktów i usług NIR, koncentrując się na badaniach i rozwoju, produkcji oraz sprzedaży. Dzięki znacznym inwestycjom w badania i rozwój oraz zespołowi, w którym ponad 50% członków posiada tytuł magistra lub doktora. Aby sprostać silnemu zapotrzebowaniu na przenośne, szybkie i opłacalne testy jakości w zakupie ziarna i produktów rolnych, IAT wykorzystało technologię MEMS wraz z siatką stałą + DMD mikroluster i podejście do detekcji w jednym punkcie. To podejście doprowadziło do opracowania przenośnego analizatora ziarna NIR IAS-5100, zaprojektowanego, aby efektywnie sprostać potrzebom współczesnej kontroli jakości w rolnictwie.

IAS-5100 Przenośny Analizator NIR

The IAS-5100 posiada innowacyjne urządzenie do mieszania z rozproszonym odbiciem bocznym, które trzykrotnie zwiększa dokładność analizy próbek granulowanych, zapewniając wiarygodne wyniki, którym zarówno kupujący, jak i sprzedający mogą ufać w celu uczciwych transakcji i opłacalnych decyzji. Jego intuicyjny ekran dotykowy i funkcja analizy jednym kliknięciem pozwalają użytkownikom na łatwe przeprowadzanie testów bez konieczności profesjonalnego szkolenia. Kompaktowy, lekki i zasilany bateryjnie, IAS-5100 jest idealny do użytku w miejscach zakupu, w pojazdach lub w terenie. Jego rozległa baza danych detekcyjnych, opracowana na podstawie wieloletnich danych próbek, gwarantuje precyzyjną i dokładną analizę. IAS-5100 przede wszystkim mierzy wilgotność, białko, gluten i zawartość popiołu w pszenicy, co czyni go idealnie dopasowanym do klasyfikacji, sortowania i wyceny w zakupach pszenicy.

Zawartość wilgoci w ziarnach pszenicy, określana jako stosunek masy wody do całkowitej masy ziarna, ma kluczowe znaczenie dla przetwarzania, transportu i przechowywania. Optymalny poziom wilgotności osiąga się poprzez suszenie ziarna tuż poniżej progu, w którym mikroorganizmy mogą się rozwijać, co zapewnia bezpieczniejsze przechowywanie oraz lepsze zachowanie świeżości, jadalności, zdolności kiełkowania i jakości nasion. Nadmiar wilgoci prowadzi do marnowania pojemności i zwiększonej aktywności enzymów, powodując rozkład składników odżywczych, wyższe temperatury oraz problemy, takie jak rozwój pleśni i infestacja owadami. Z drugiej strony, zbyt mała wilgotność może sprawić, że ziarna staną się kruche, wpływając na jakość żywności i żywotność nasion. Dlatego dokładny pomiar i kontrola zawartości wilgoci są niezbędne w całym procesie przechowywania i transportu ziarna.

Biorąc to pod uwagę, zastosowanie spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIR) do wykrywania podczas transportu i przechowywania ziarna ma znaczące znaczenie. IAS-5100, opracowany przez IAT, jest przenośny i kompaktowy, co czyni go dobrze dostosowanym do wykrywania podczas transportu i przechowywania. W miarę jak społeczeństwo się rozwija, rośnie zapotrzebowanie na automatyzację i bezobsługowe operacje w transporcie i przechowywaniu. Aby sprostać temu zapotrzebowaniu, IAT opracował spektrometr zaprojektowany do wygodnego, online, rzeczywistego wykrywania w czasie rzeczywistym, wykorzystujący technologię stałej siatki + detektorów matrycowych. Umożliwia to czas wykrywania tak krótki, jak milisekundy na próbkę, spełniając potrzeby online, rzeczywistego wykrywania w czasie rzeczywistym. System może być również dostosowany do konkretnych warunków operacyjnych, w tym wymagań dotyczących ochrony przeciwwybuchowej, projektowania sond i rozwiązań do wykrywania wielojednostkowego.

Analiza ziarna koncentruje się głównie na wykrywaniu składników odżywczych. IAS-5100 jest zaprojektowany do dużych upraw ziarnistych, obejmujących nie tylko pszenicę, ale także soję, rzepak, nasiona słonecznika, ryż i ryż niełuskany. Główne wskaźniki wykrywania obejmują wilgotność, białko, tłuszcz, skrobię, popiół i wartość kwasową, które są kluczowe dla kontroli jakości. IAT posiada profesjonalny i doświadczony zespół aplikacyjny, który regularnie aktualizuje modele ziarna, aby sprostać potrzebom wykrywania większej liczby odmian, szerszych regionów i różnych lat zbiorów. Ponadto dostępne jest opracowanie modeli na zamówienie, aby spełnić określone wymagania klientów.

Rozwój instrumentów spektroskopii NIR ewoluuje, oferując większą stabilność, niezawodność i szybkość. W warunkach produkcji przemysłowej, integracja detekcji NIR online z włóknami optycznymi i internetem umożliwia monitorowanie jakości produktów w czasie rzeczywistym, oferując precyzyjne rozwiązanie do kontroli jakości. W analizie ziarna, zastosowanie technologii NIR w ocenie jakości znacząco poprawiło wydajność produkcji i jakość produktów, przyczyniając się do bezpieczniejszego przechowywania ziarna i poprawy bezpieczeństwa żywności.

W miarę jak standardy życia i wymagania żywieniowe nadal rosną, wyspecjalizowane zboża, takie jak bogate w składniki odżywcze zboża kolorowe, stają się coraz bardziej powszechne. Te zboża zawierają wyższe poziomy antocyjanów, karotenoidów i innych składników odżywczych w porównaniu ze zwykłą pszenicą, co czyni je bardziej odżywczymi i atrakcyjnymi wizualnie. Jednak obecność tych pigmentów może wpływać na widma absorpcji NIR, prowadząc do znaczących odchyleń w pomiarach wskaźników jakości, takich jak skrobia, białko i wilgotność. Dlatego optymalizacja sprzętu NIR lub modeli predykcyjnych w celu poprawy oceny jakości takich wyspecjalizowanych pszenic ma ogromne znaczenie.

IAT jest poświęcone ciągłemu rozwojowi instrumentów spektroskopii NIR i rozwojowi modeli, aby sprostać potrzebom rynku. Wykorzystując obecne możliwości i napędzając innowacje, IAT zobowiązuje się do rozwoju globalnej branży NIR.

Źródło： https://millermagazine.com/blog/ensuring-optimal-grain-quality-the-future-of-wheat-testing-5849