Quality control of sugarcane juice

Aplikace | 2023 | MetrohmInstrumentace
NIR Spektroskopie
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce
Metrohm

Význam tématu


Sacharóza je klíčovou surovinou v potravinářském i energetickém průmyslu. Kvalita šťávy z cukrové třtiny ovlivňuje výtěžnost cukru, alkoholu či biopaliv. Tradiční metody stanovení parametrů kvality vyžadují časově náročné přípravné kroky a chemické činidla. Near-infrared spectroscopy (NIRS) nabízí rychlou a bezkontaktní alternativu pro multiparametrickou analýzu bez nutnosti operativních úprav vzorku během méně než jedné minuty.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem Application Note AN-NIR-110 bylo vyvinout a ověřit predikční model pro současné stanovení několika klíčových parametrů kvality cukrové třtiny v šťávě: stupně Brix, Pol, čistoty šťávy, redukujících cukrů a celkově vymahatelných cukrů. Studie zkoumala, zda lze pomocí NIRS eliminovat chemickou přípravu a výrazně zkrátit dobu analýzy při zachování přesnosti srovnatelné s referenčními metodami.

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky cukrové šťávy byly měřeny přístrojem Metrohm NIRS DS2500 Liquid Analyzer v rozsahu 400–2500 nm v transmisním režimu. Protokol zahrnoval:
  • DS2500 Holder Flow Cell s optickou délkou 1 mm
  • Peristaltické čerpadlo pro kontinuální plnění měřicí buňky
  • Software Vision Air Complete pro akvizici spekter a kalibraci predikčního modelu

Pro vývoj modelů bylo nasbíráno celkem 100 spekter vzorků, která byla propojena s hodnotami získanými refraktometrem, polarimetrem, iontovou chromatografií a výpočty Pol a TRS.

Hlavní výsledky a diskuse


Vyvinuté kalibrační modely dosáhly následujících klíčových parametrů výkonnosti (R2; SEV):
  • Brix: R2=0,9875; SEV=0,138 °Brix
  • Pol: R2=0,9833; SEV=0,1388 %
  • Čistota šťávy: R2=0,8194; SEV=0,564 %
  • Redukující cukry: R2=0,6497; SEV=0,0249 %
  • Total Recoverable Sugars (TRS): R2=0,9463; SEV=1,9074 %

Modely pro Brix, Pol a TRS vykazují velmi vysokou korelaci a nízkou chybu validace, zatímco predikce redukujících cukrů a čistoty šťávy je středně přesná. Taková výkonnost je srovnatelná s tradičními postupy, ale poskytuje výsledky téměř okamžitě.

Přínosy a praktické využití metody


NIRS umožňuje:
  • Rychlou analýzu více parametrů najednou (do 1 minuty)
  • Eliminaci chemikálií a přípravných kroků
  • Implementaci přímo v provozním prostředí díky robustnímu designu DS2500
  • Snížení nákladů na spotřební materiál a pracovní sílu

Metoda je vhodná pro laboratoře i výrobní linky, kde je vyžadována vysoká produktivita a konzistentní kvalita dat.

Budoucí trendy a možnosti využití


Rozvoj NIRS kalibrací by se mohl zaměřit na:
  • Rozšíření spektra detekovaných parametrů (např. polyfenoly, dusík)
  • Integraci do automatizovaných kontrolních systémů a robotizovaných odběrových linek
  • Vyšší robustnost modelů vůči změnám suroviny a provozním podmínkám
  • Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro zlepšení predikční přesnosti

Závěr


Studie prokázala, že NIRS s přístrojem DS2500 Liquid Analyzer poskytuje rychlou, bezchemickou a víceparametrickou analýzu šťávy z cukrové třtiny s přesností vhodnou pro rutinní kontrolu kvality. Tato technologie představuje efektivní nástroj pro optimalizaci výrobních procesů a snižování nákladů.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Quality control of sugars in fruit juice
Determination of Brix, fructose, glucose, and sucrose with NIRS
Quality control of Bromobutyl rubber
Determination of iodine value and fatty acid profile in palm oil by NIRS