Whey permeate analysis with NIRS

Význam tématu

Syrovátkový permeát jako vedlejší produkt výroby syrovátkového proteinu obsahuje významné množství laktózy, fosfátů a minerálů.
V potravinářském průmyslu se využívá při výrobě pečiva či čokolády, proto je klíčové monitorovat jeho kvalitu a optimalizovat výtěžnost.
Rychlá a bezchemická analýza podporuje efektivitu výrobního procesu a zajišťuje konzistentní vlastnosti finálního produktu.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované studie bylo ověřit schopnost NIR spektroskopie sledovat významné parametry permeátu syrovátky v reálném čase.
Parametry zahrnovaly obsah laktózy, vlhkost, pH, popelovin, fosfátu a bílkovin.
Studie navrhla vývoj predikčních modelů s využitím spektrálních dat z NIR analyzátoru Metrohm za účelem rychlé kontroly kvality.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrální měření probíhala v reflexním režimu na vlnových délkách 1000 až 2250 nm.
Pro kvantitativní analýzu bylo použito NIR zařízení Metrohm NIR Analyzer s doplňkem na malé vzorky.
Spektrální data byla předzpracována a vybrané vlnové délky optimalizovány pro zvýšení přesnosti modelů.

Hlavní výsledky a diskuse

Predikční modely vykázaly koeficient korelace R2 nad 0 80 pro většinu parametrů, přičemž nejvyšší hodnotu dosáhl obsah fosfátu (0 91) a proteinů (0 90).
Model pro laktózu měl nižší R2 kolem 0 69, což naznačuje prostor pro další vyladění.
Přesnosti vyjádřené standardní chybou predikce byly v řádu desetin procenta pro pevné složky a jednotek ppm pro fosfát.

Přínosy a praktické využití metody

NIR spektroskopie umožňuje současné sledování více parametrů bez nutnosti chemické přípravy vzorku.
Díky rychlosti a jednoduchosti obsluhy je možné implementovat měření přímo na výrobní lince at-line či v kontrolní laboratoři off-line.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření kalibračních modelů o další maticové efekty a variabilitu surovin může zvýšit spolehlivost měření.
Integrace s průmyslovými automatizačními systémy a pokročilá datová analytika umožní real-time monitoring a prediktivní údržbu výrobních zařízení.

Závěr

Studie potvrdila, že NIR spektroskopie je efektivní a bezchemická metoda pro kontrolu kvality syrovátkového permeátu.
Predikční modely dosahují vysoké korelace s referenčními ISO metodami a nabízejí rychlou alternativu pro rutinní analýzu.

Reference

ISO 22662:2024 Determination of lactose content by high-performance liquid chromatography
ISO 8968-1:2014 Determination of nitrogen content by Kjeldahl method
ISO 5537:2023 Determination of moisture content by loss on drying
ISO/DIS 9877 Determination of ash content by incineration