Assessment of chocolate with Raman spectroscopy

Význam tématu

Ramanova spektroskopie umožňuje rychlé a nedestruktivní stanovení klíčových parametrů čokolády, jako jsou obsah kakaových složek a cukru. Díky otiskovému spektru lze monitorovat kvalitu surovin, detekovat případné příměsi a optimalizovat výrobní proces.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat využití Ramanovy spektroskopie pro QC různých druhů čokolády. Studie zahrnovala měření spekter čokolád s obsahem kakaa od 20 % (bílá) až po 100 %, analýzu typických pásů a tvorbu prediktivních modelů pro obsah cukru a kakaových složek.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny vzorky byly měřeny přístrojem i-Raman NxG 1064 s vláknovou sondou a držákem s nastavitelnou vzdáleností.

• Excitační vlnová délka: 1064 nm
• Laserový výkon: 5 – 15 %
• Integrační čas: 60 – 120 s
• Příslušenství: standardní vzorkovací sonda, držák se z-osou a regulátorem vzdálenosti
• Software: SpecSuite pro sběr dat a chemometrickou analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace laserového výkonu ukázala, že tmavé čokolády (100 %) podléhají tepelným změnám již při nižších výkonech (10 %), zatímco světlejší varianty tolerují až 15 %. Překročení prahových hodnot způsobilo mírné tavení a posun pásů v oblasti 1060–1100 cm⁻¹.

• Typické pásy kakaa se vyskytují kolem 1300 cm⁻¹ a 1420–1480 cm⁻¹.
• Cukerné pásy jsou patrné v oblasti ~1060–1080 cm⁻¹ a 1460 cm⁻¹.
• PLS model pro obsah kakaa založený na pásmech 1200–1600 cm⁻¹ dosáhl nízké chyby predikce.
• Model pro obsah cukru vykázal ještě lepší přesnost díky výrazným cukerným pásům.

Přínosy a praktické využití metody

Ramanová spektroskopie poskytuje v praxi:

• Rychlé stanovení obsahu kakaa a cukru bez připravy vzorku.
• Nedestruktivní kontrolu kvality a detekci příměsí.
• Možnost online a reálného času monitoringu výrobního procesu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat:

• Použití nižšího excitačního laseru (785 nm) pro potlačení fluorescence.
• Rozšíření datové základny o různé směsi a příchutě pro vylepšení modelů.
• Integraci do jednoúčelových inline systémů v čokoládovnách.
• Automatizaci sběru dat a pokročilou chemometrii pro okamžité rozhodování v QA/QC.

Závěr

Studie potvrdila, že Ramanova spektroskopie s chemometrickým modelem představuje spolehlivý nástroj pro rutinní kontrolu čokolády. Pečlivá volba laserového výkonu minimalizuje tepelnou degradaci a zajišťuje přesné kvantifikace cukru a kakaových složek.

Reference

1. marknteladvisors. Chocolate Market Size, Share, Analysis and Industry Trend to 2030.
2. Esmonde-White K, Lewis M, Lewis IR. Direct Measurement of Chocolate Components Using Dispersive Raman Spectroscopy at 1000 nm Excitation. Appl Spectrosc 2023;77(3):320–326. DOI:10.1177/0003702822114794.
3. Chocolates, Truffles, and Delicious Gifts: Buy Online | Lindt Shop Intl. (accessed 2025-08-17)