Multiparameter hops analysis by near-infrared spectroscopy (NIRS)

Aplikace | 2025 | MetrohmInstrumentace
NIR Spektroskopie
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce
Metrohm

Význam tématu


Rychlá a spolehlivá analýza klíčových parametrů chmele je nezbytná pro zajištění konzistentní kvality piva v celém dodavatelském řetězci. Tradiční metody, jako titrace, HPLC, parní destilace či UV/VIS měření, jsou sice přesné, ale časově náročné, vyžadují chemikálie a představují vyšší režijní náklady. Near-infrared spektroskopie (NIRS) nabízí ekologickou, bezchemickou alternativu pro simultánní stanovení α-kyselin, β-kyselin, cohumulonu, celkového obsahu olejů, indexu skladovatelnosti (HSI) a vlhkosti během několika sekund.

Cíle a přehled studie


Hlavním cílem bylo vyvinout a ověřit NIR kalibrační modely pro čerstvé šišky i mleté peletky chmele na přístroji OMNIS NIR Analyzer Solid. Studie sledovala:
  • Vývoj predikčních modelů pro α-kyseliny dle norem EBC 7.4, 7.5 a 7.7
  • Stanovení β-kyselin, cohumulonu (EBC 7.7), celkového obsahu olejů (EBC 7.4), HSI a vlhkosti
  • Vyhodnocení prediktivní přesnosti pomocí externí validace a křížové validace

Použitá metodika a instrumentace


Spektrální měření probíhala v difuzním odrazu za otáčení vzorku pro zajištění reprezentativních spekter. Klíčové kroky:
  • Příprava více než 500 vzorků čerstvých šišek a mletých peletek v vzorkovacích kelímcích OMNIS
  • Akvizice spekter a vývoj modelů v softwaru OMNIS
  • Referenční stanovení α-kyselin (EBC 7.4–7.7), β-kyselin (EBC 7.4), cohumulonu (EBC 7.7), olejů (EBC 7.4), HSI (UV-VIS fotometr) a vlhkosti (halogenový analyzátor)

Hlavní výsledky a diskuse


NIR modely pro všechny parametry dosáhly vnější validace s vysokou korelací a nízkou chybou predikce. U α-kyselin byly vytvořeny dva přístupy:
  • Model pokrývající celý rozsah (2,40–21,74 %)
  • Submodel pro nízké koncentrace (2,43–4,26 %), který snížil predikční chybu na polovinu
Naprosto konzistentně byly úspěšně kalibrovány i ostatní parametry (β-kyseliny, cohumulon, oleje, HSI, vlhkost). Klíčové poznatky:
  • Externí validace potvrdila spolehlivost NIR modelů pro rutinní použití
  • Narrow-range submodely zvyšují přesnost v kritických koncentracích
  • Spektrální měření trvá průměrně 2 minuty pro všech šest parametrů

Přínosy a praktické využití metody


  • Do 10 sekund na jeden vzorek bez nutnosti chemikálií
  • Nízké provozní náklady a minimalizace odpadu
  • Snadná automatizace v OMNIS softwaru a integrace s dalšími analytickými technikami
  • Okamžité výsledky pro rozhodování ve výrobě a kontrole kvality

Budoucí trendy a možnosti využití


Rozvoj přístupu NIRS v chmelařství může směřovat k:
  • Online monitorování procesu sušení a skladování chmele
  • Pokročilým chemometrickým algoritmům pro detekci adulterací či chorob
  • Šíření prekalibrovaných metod v menších pivovarech i dodavatelských skladech
  • Integraci s IoT senzory pro úplnou transparenci dodavatelského řetězce

Závěr


Studie potvrdila, že NIRS na OMNIS NIR Analyzer Solid umožňuje rychlou, bezchemickou a spolehlivou analýzu klíčových parametrů chmele. Rozdělení kalibrací do širšího a užšího rozsahu zvyšuje přesnost predikce v požadovaných koncentracích. Metoda přináší výrazné časové i nákladové úspory a nabízí flexibilní řešení pro průmyslovou i laboratorní praxi.

Reference


  • AN-NIR-130: Multiparameter hops analysis by near-infrared spectroscopy, Metrohm Application Note
  • EBC Methods 7.4, 7.5, 7.7 (European Brewery Convention)

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Dried pet food analysis by nearinfrared spectroscopy (NIRS)
Monitoring the production of stearic acid and its salts with NIR spectroscopy
Flour analysis by near-infrared spectroscopy (NIRS)
Fish meal analysis by near-infrared spectroscopy