Real-Time Monitoring of Milk Powder Browning and Oxidation Products, Using SIFT-MS
Ostatní | | Syft TechnologiesInstrumentace
Spray drying mléčných sušin může vést k exothermním reakcím (Maillardovy reakce, oxidace lipidů) a následnému zvýšení teploty, které ohrožují bezpečnost provozu a kvalitu produktu. Včasná detekce těkavých produktů těchto reakcí umožňuje předcházet nebezpečným smoldering situacím a poskytuje cenné informace pro optimalizaci procesu sušení i kontroly kvality.
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit metodu Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry (SIFT-MS) pro real-time monitorování těkavých organických sloučenin (VOCs) u skimmovaného a plnotučného mléčného prášku během postupného ohřevu až do 180 °C. Hledalo se zejména časné varovné signály indikující začátek browningu a oxidace.
Vzorky mléčného prášku (0,1–1 g) byly umístěny do nerezové trubky vyplněné skleněnou vatou a zahřívány v odporové peci z pokojové teploty do ~180 °C. Laboratorní vzduch (21 % O₂) byl tažen malým ventilátorem skrz vzorek rychlostí ~250 sccm, ze kterého SIFT-MS odebírala 30 sccm proudu plynu. Analýza probíhala ve skenovacím i vybraném iontovém módu (SIM) s cyklem <7 s.
• V režimu full scan s NO⁺ reagenčním iontem se při ohřevu od 80 do 150 °C objevily intenzivní signály látek spojených s nežádoucím browningem (Maillardovy produkty).
• SIM analýzy prokázaly tvorbu volných mastných kyselin, heterocyklických aromatických sloučenin a dalších VOCs u skimmovaného i plnotučného prášku, přičemž profil reakcí byl obdobný u obou typů prášku.
• Detekce specifických heterocyklických sloučenin (např. pyridinů, furánů) a mastných kyselin poskytuje časný indikátor nastupujících Maillardových a oxidativních procesů.
• Včasná varovná signalizace vývoje nežádoucích reakcí v sušicích věžích a prevenci explozí.
• Možnost sledovat a optimalizovat parametry procesu sušení za reálného času.
• Rozšíření aplikace SIFT-MS z potravinářství na další průmyslové procesy vyžadující real-time monitoring VOCs.
• Integrace SIFT-MS s automatizačními a řídicími systémy sušicích linek pro okamžitou korekci provozních parametrů.
• Rozšíření studovaných vzorků na různé druhy prášků (sýr, vajíčka) a jiná tepelná ošetření.
• Pokročilé datové modelování a strojové učení pro predikci rizikových stavů založených na multi-iontových profilech.
Metoda SIFT-MS umožňuje citlivou a rychlou detekci VOCs ukazujících rané fáze browningu a oxidace mléčného prášku. Tento přístup přináší vyšší bezpečnost provozu, lepší kontrolu kvality a potenciál pro širší průmyslové uplatnění.
SIFT-MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceSyft Technologies
Souhrn
Význam tématu
Spray drying mléčných sušin může vést k exothermním reakcím (Maillardovy reakce, oxidace lipidů) a následnému zvýšení teploty, které ohrožují bezpečnost provozu a kvalitu produktu. Včasná detekce těkavých produktů těchto reakcí umožňuje předcházet nebezpečným smoldering situacím a poskytuje cenné informace pro optimalizaci procesu sušení i kontroly kvality.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit metodu Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry (SIFT-MS) pro real-time monitorování těkavých organických sloučenin (VOCs) u skimmovaného a plnotučného mléčného prášku během postupného ohřevu až do 180 °C. Hledalo se zejména časné varovné signály indikující začátek browningu a oxidace.
Použitá metodika
Vzorky mléčného prášku (0,1–1 g) byly umístěny do nerezové trubky vyplněné skleněnou vatou a zahřívány v odporové peci z pokojové teploty do ~180 °C. Laboratorní vzduch (21 % O₂) byl tažen malým ventilátorem skrz vzorek rychlostí ~250 sccm, ze kterého SIFT-MS odebírala 30 sccm proudu plynu. Analýza probíhala ve skenovacím i vybraném iontovém módu (SIM) s cyklem <7 s.
Použitá instrumentace
- SIFT-MS přístroj Syft Technologies Voice200®
- Odporová trubková pec s K-typ termočlánkem
- Stainless steel sample tube (0,5" o.d.) se skleněnou vatou
- Laboratorní vzduchový ventilátor pro konstantní průtok
Hlavní výsledky a diskuse
• V režimu full scan s NO⁺ reagenčním iontem se při ohřevu od 80 do 150 °C objevily intenzivní signály látek spojených s nežádoucím browningem (Maillardovy produkty).
• SIM analýzy prokázaly tvorbu volných mastných kyselin, heterocyklických aromatických sloučenin a dalších VOCs u skimmovaného i plnotučného prášku, přičemž profil reakcí byl obdobný u obou typů prášku.
• Detekce specifických heterocyklických sloučenin (např. pyridinů, furánů) a mastných kyselin poskytuje časný indikátor nastupujících Maillardových a oxidativních procesů.
Přínosy a praktické využití metody
• Včasná varovná signalizace vývoje nežádoucích reakcí v sušicích věžích a prevenci explozí.
• Možnost sledovat a optimalizovat parametry procesu sušení za reálného času.
• Rozšíření aplikace SIFT-MS z potravinářství na další průmyslové procesy vyžadující real-time monitoring VOCs.
Budoucí trendy a možnosti využití
• Integrace SIFT-MS s automatizačními a řídicími systémy sušicích linek pro okamžitou korekci provozních parametrů.
• Rozšíření studovaných vzorků na různé druhy prášků (sýr, vajíčka) a jiná tepelná ošetření.
• Pokročilé datové modelování a strojové učení pro predikci rizikových stavů založených na multi-iontových profilech.
Závěr
Metoda SIFT-MS umožňuje citlivou a rychlou detekci VOCs ukazujících rané fáze browningu a oxidace mléčného prášku. Tento přístup přináší vyšší bezpečnost provozu, lepší kontrolu kvality a potenciál pro širší průmyslové uplatnění.
Reference
- 1. C.G. Bloore, D. O’Callaghan (2009). Hazards in Drying. In Dairy Powders and Concentrated Products, A. Tamime (Ed.), Wiley-Blackwell.
- 2. G.K. Huijs et al. (2007). CO Detection of Smouldering Powder in Spray Dryers. NIZO publication.
- 3. C.G. Freeman, M.J. McEwan (2002). Rapid analysis of trace gases in complex mixtures using SIFT-MS. Australian Journal of Chemistry, 55, 491–494.
- 4. D. Smith, P. Spanel (2005). Selected ion flow tube mass spectrometry for on-line trace gas analysis. Mass Spectrometry Reviews, 24, 661–700.
- 5. A. Ferretti, V.P. Flanagan (1971). Volatile Constituents of Whey Powder Subjected to Accelerated Browning. Journal of Dairy Science, 54, 1764–1768.
- 6. J.A. Turner et al. (2002). Real-Time Monitoring of Thermal Flavor Generation in Skim Milk Powder Using APPI-MS. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, 5400–5405.
- 7. L.V. Chong et al. (2006). Early Detection of Smouldering Milk Powder as an Integrated Part of Maintaining Spray Drying Plant Safety. Drying Technology, 24, 783–789.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
PRODUCT QUALITY ASSURANCE SOLUTIONS - SYFT TECHNOLOGIES
2017|Syft Technologies|Brožury a specifikace
PRODUCT QUALITY ASSURANCE SOLUTIONS SYFT TECHNOLOGIES SIFT-MS SOLUTIONS THAT ASSURE PRODUCT QUALITY The unintentional presence of volatile and/or semivolatile organic compounds (VOCs and SVOCs) can significantly impact the quality of certain products, including semiconductors, food products, and pharmaceuticals. These quality…
Klíčová slova
sift, siftsyft, syftassurance, assurancequality, qualitycontainers, containersvocs, vocsrapid, rapidtechnologies, technologiesreagent, reagentproduct, productinstruments, instrumentsincoming, incomingtainted, taintedunfavorable, unfavorablelosses
Rapid, On-Site Vehicle Interior Air Quality (VIAQ) Testing, Using SIFT-MS
|Syft Technologies|Aplikace
WHITE PAPER │ Analysis of Dairy Products, Using SIFT-MS Analysis of Dairy Products, Using SIFT-MS The sensory appeal of dairy products is in part due to the very desirable aromas that they exhibit. These aromas are most often due to…
Klíčová slova
flavour, flavourdairy, dairysyft, syftyoghurt, yoghurtvanilla, vanillastrawberry, strawberryfood, foodoxidation, oxidationdimethyl, dimethylsift, siftblank, blankcheddar, cheddarmilk, milktechnologies, technologiesdiacetyl
Interfacing a Markes Unity2TM Thermal Desorber with the Syft Voice200® SIFT-MS
|Markes|Technické články
REPORT | Thermal Desorption – SIFT-MS Interfacing a Markes Unity2TM Thermal Desorber with the Syft Voice200® SIFT-MS Thermal desorption has become a commonly used technique for transferring volatile and semi-volatile organic compounds into a gas chromatograph, or gas chromatography –…
Klíčová slova
sift, siftvtotal, vtotaldesorption, desorptionsorbent, sorbentsyft, syftmanalyte, manalytethermal, thermaldesorbed, desorbedfocusing, focusinganalyte, analytemedia, mediagas, gasunits, unitscompounds, compoundsenquiries
Flavour Analysis of Confectionery, Using SIFT-MS
|Syft Technologies|Aplikace
WHITE PAPER │ Flavour Analysis of Confectionery, Using SIFT-MS Flavour Analysis of Confectionery, Using SIFT-MS Volatile organic compounds (VOCs) form a key component in the expression of sensory and characteristics for confectionery products. This White Paper describes the VOC analysis…
Klíčová slova
sift, siftchewing, chewingflavour, flavoursyft, syftppb, ppbmanufacturer, manufactureracetone, acetoneconfectionery, confectionerychocolate, chocolatemilk, milkaxis, axismouth, mouthmenthol, mentholchewy, chewysweets