Flour analysis by near-infrared spectroscopy (NIRS)

Význam tématu

Near‐infrared spektroskopie umožňuje během několika sekund bezchemicky stanovit klíčové parametry mouky (vlhkost, bílkoviny, popel, lepek, škrob) a odhadnout reologické vlastnosti těsta. Díky rychlosti a jednoduchosti přispívá k optimalizaci mlecího procesu, zvyšuje výtěžnost a zajišťuje konzistentní kvalitu finálního produktu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat využitelnost Metrohm OMNIS NIR Analyzer Solid pro rutinní analýzu mouky. Testováno bylo celkem 237 vzorků (pšeničná, špaldová a další mouky). Pro tvorbu predikčních modelů sloužily referenční hodnoty získané metodami AOAC.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace:
  
  • Metrohm OMNIS NIR Analyzer Solid
  • Velký držák a kelímek OMNIS NIR (100 mm)
  • OMNIS Software s modulem Quant Development
• Měření v režimu difuzního odrazu s rotací kelímku k průměrování spekter
• Vzorky: 237 různých druhů mouky plněných do 100 mm kelímku
• Referenční metody:
  
  • Vlhkost: AOAC 953.10
  • Bílkoviny: AOAC 2001.11
  • Popel: AOAC 923.03

Hlavní výsledky a diskuse

• Model vlhkosti: R2=0,827; SEC=0,47 %; SECV=0,48 %
• Model bílkovin: R2=0,789; SEC=1,89 %; SECV=2,68 %
• Model popela: R2=0,929; SEC=0,221 %; SECV=0,231 %
• Další parametry (křížová validace):
  
  • Lepek: R2CV=0,918; SEC=1,39 %; SECV=1,40 %
  • Škrob: R2CV=0,755; SEC=0,86 %; SECV=0,97 %
  • Pecnická síla: R2CV=0,919; SEC=29,94; SECV=30,75
  • Index elasticity: R2CV=0,906; SEC=2,32; SECV=2,67
  • Tenacita: R2CV=0,910; SEC=20,00; SECV=21,69
• Spektra byla automaticky zprůměrována pro snížení variability měření

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza (<10 s) bez chemické přípravy vzorku
• Úspora času i nákladů při rutinních kontrolách kvality
• Možnost at‐line i laboratorní implementace
• Minimální požadavky na školení obsluhy

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření modelů o další nutraceutické a senzorické parametry
• Inline měření přímo ve výrobní lince
• Integrace NIR s dalšími technologiemi (např. titrace)
• Použití pokročilých algoritmů strojového učení ke zvýšení přesnosti predikcí

Závěr

OMNIS NIR Analyzer Solid prokázal schopnost rychle a spolehlivě stanovovat jak chemické, tak reologické parametry mouky bez použití chemikálií. Metoda nabízí efektivní nástroj pro optimalizaci procesu mletí, zajištění konzistentní kvality a podporu rozhodování v potravinářském průmyslu.

Reference

1. AOAC International. Official Method 953.10, Moisture in Flour.
2. AOAC International. Official Method 2001.11, Protein in Flour.
3. AOAC International. Official Method 923.03, Ash in Flour.