Lisztelemzés közeli infravörös spektroszkópiával

A gabonák és őrleményeik (lisztek) minősége kulcsfontosságú a malomiparban, hiszen a szemek beltartalmi jellemzői meghatározzák a lisztből készült végtermékek (pl. kenyér, tészta) tulajdonságait. Ahhoz, hogy a malmok és gabonakereskedők garantálni tudják termékeik egyenletes minőségét, elengedhetetlen a gabona és a liszt főbb paramétereinek rendszeres mérése. Először nézzük meg, miért lényeges e paraméterek folyamatos vizsgálata, majd azt, hogy hogyan segít ebben a közeli infravörös spektroszkópia (NIR) és az Infracont műszerek alkalmazása.

A gabona- és liszt minőség szerepe a malomiparban

Gabonatároló silók: a termények minőségét már az átvételkor célszerű ellenőrizni a hatékony feldolgozás érdekében.

A gabona minőségi paraméterei alapvetően meghatározzák, hogy a búzából milyen kategóriájú liszt őrölhető, és ezáltal milyen sütőipari termékek készülhetnek belőle. Az őrlésre szánt gabona tételeket rendszerint e paraméterek alapján osztályozzák és árazzák, ezért a termelőknek, kereskedőknek és malmoknak is érdekük a pontos mérés. Ha a beérkező búza nem felel meg az elvárt minőségnek (például az alacsony fehérjetartalom vagy a túl magas nedvesség miatt), az a liszt minőség romlásához és sütési problémákhoz vezethet.

Néhány kulcsfontosságú minőségi paraméter, amit a gabonánál és lisztnél vizsgálnak:

• Fehérjetartalom: A búza fehérjetartalma meghatározza a belőle készült liszt sütőipari felhasználhatóságát. Minél magasabb a fehérjetartalom, annál rugalmasabb tésztát és nagyobb térfogatú kenyeret lehet készíteni, míg az alacsony fehérjetartalmú búza inkább kekszekhez, süteményekhez megfelelő. A fehérjetartalom az árképzés egyik fő tényezője is – a malmok prémiumot fizetnek a magas értékért. Ezt a paramétert hagyományosan laboratóriumban mérik, de NIR-rel is megbízhatóan becsülhető.
• Nedvességtartalom: A gabona nedvessége hatással van a tárolhatóságra és az őrlésre. Túl magas nedvességtartalom esetén a gabona romlásnak indulhat (pl. penészedés, csírázás), biztonságos tároláshoz általában legfeljebb ~14%-os nedvesség ajánlott. A nedvességtartalom NIR-rel gyorsan mérhető, eredménye szorosan korrelál a hagyományos szárítószekrényes módszerrel. ​
• Sikértartalom (glutén): A sikér a búzalisztben található rugalmas fehérjekomplex, amely a tészta rugalmasságát és gázmegtartó képességét adja. A sikértartalmat hagyományosan nedves sikérpróbával mérik, de NIR-rel szintén jól megbecsülhető.
• Hamutartalom: A hamutartalom a liszt ásványianyag-tartalmát jelzi, és közvetlenül összefügg a kiőrlés mértékével. A magasabb hamutartalom több korparészt (héjat) jelent, ami befolyásolja a liszt színét, sütési tulajdonságait és tápértékét. Ezért a malomiparban és sütőiparban kulcsfontosságú paraméter a minőségellenőrzés során. A liszt hamutartalmát adó szervetlen ásványi anyagok közvetlen NIR- méréssel nem mérhetők, ezért a NIR-kalibráció gyakorlatilag korreláción alapul más komponensekkel (pl. és fehérje-, és a sikértartalommal). Mivel a szervetlen vegyületek nem mutatnak NIR-abszorpciót, a modellezés eltérései sokszor a hozzájuk kapcsolódó szerves mátrix változásain múlnak. Vagyis, ha például a fehérjetartalom változik a mintában, a hamuváltozásnak tűnhet a modell számára. Ez a kalibrációra építő mérés egyik alapvető hibaforrása (azaz mindig valamelyest indirekt becslés történik). Ennek ellenére viszonylag jó korrelációval (R²≈0,92–0,99) és alacsony szórással (SEP≈0,03–0,10%) mérhető a lisztek hamutartalma.
• Egyéb paraméterek: Fontos lehet még például a Zeleny-index (szedimentációs érték) vagy a Hagberg-féle esésszám, melyek a sikér minőségét, illetve az enzimaktivitást mutatják, ezek viszont csak hagyományos laboratóriumi eljárásokkal mérhetők. 

Gyors elemzés közeli infravörös spektroszkópiával (NIR)

A közeli infravörös spektroszkópia a fény–anyag kölcsönhatás elvén működik: infravörös fényt bocsátanak a mintára, és megmérik, különböző hullámhosszokon mennyit nyel el vagy ver vissza az anyag. Mivel a gabonák fő komponensei (víz, fehérjék, szénhidrátok stb.) jellegzetes módon abszorbeálják a közeli infravörös fényt – például az O–H, N–H és C–H kötéseknél​ –, a kapott spektrumból következtetni lehet a minta összetételére.

Így a korszerű NIR analizátorok másodpercek alatt meghatározzák a minta fő paramétereit (pl. fehérje, nedvesség, sikér) anélkül, hogy a mintát roncsolni vagy vegyszerekkel kezelni kellene. Nem véletlen, hogy a NIR-technológia mára a modern minőségellenőrzés nélkülözhetetlen részévé vált a gabonaszektorban​.
 

Előnyei közül kiemelhetjük:

• Gyors, több paraméteres mérés: Egy NIR készülék egy perc alatt ad eredményt, ráadásul egyidejűleg több különböző paraméter (nedvesség, fehérje stb.) is mérhető. Az adatok azonnal rendelkezésre állnak, ami lehetővé teszi a gyors döntéshozatalt – például egy szállítmány azonnali elkülönítését minősége alapján​.
• Egyszerű, költséghatékony üzemeltetés: A NIR elemzéshez nincs szükség vegyszerekre vagy bonyolult minta kezelésre. Egész szemű mintáknál többnyire nem kell őrölni (a fény áthatol a magokon), lisztnél pedig elegendő a mintát a mérőcellába tölteni. A módszer nem roncsolásos, így a minta a mérés után is felhasználható. Mindez minimálisra csökkenti az egy mérésre jutó időt és költséget a laboratóriumi eljárásokhoz képest​.
• Megbízható pontosság: Megfelelő kalibráció esetén az NIR-rel kapott eredmények nagyon közel állnak a hagyományos laboreredményekhez, így az így nyert adatok bátran felhasználhatók kereskedelmi vagy minőségbiztosítási célokra is. 
   

Infracont műszerek a gabona- és lisztanalízisben

A fenti előnyök kihasználására számos infravörös gabona- és liszt elemző érhető el. Ezek közül az Infracont által fejlesztett készülékek kiemelkednek, mivel kifejezetten a gabonafélék és lisztek gyors, pontos, akár helyszíni elemzésére szolgálnak. Két példa az Infracont megoldásaira, amelyek segítik a gabonakereskedőket és malmokat a hatékony minőségellenőrzésben:

Infracont XGrain – asztali NIR analizátor
Az Infracont XGrain egy professzionális, asztali kivitelű infravörös gabona- és liszt analizátor. Minta-előkészítés nélkül méri a gabonák és lisztek fő beltartalmát: fehérje-, nedvesség-, sikér-, hamu- és olajtartalmat, sőt megfelelő kalibrációval a Zeleny-indexet is. A berendezés beépített hektolitertömeg-mérő modullal rendelkezik, ami egy lépésben információt ad a szemek sűrűségéről (fajsúlyáról). A mért eredmények másodpercek alatt megjelennek a készülék érintőképernyőjén, és szükség esetén az integrált nyomtatóval dokumentálhatók. A precíz optikai rendszer (rácsos monokromátor) garantálja a laboratóriumi pontosságot, a felhasználóbarát kezelés pedig biztosítja, hogy az eszköz könnyen beilleszthető legyen a minőségbiztosítási folyamatokba.

Infracont SGrain – hordozható NIR elemző
Az Infracont SGrain a hordozható gabona elemzők között egyedülálló: a világon egyedüli hordozható analizátor, amely nagy pontosságú rácsos monokromátoros optikával rendelkezik és liszt minták elemzésére is képes​. A készülék 12 voltos tápforrásról (pl. gépjármű akkumulátor szivargyújtó-töltő) is üzemeltethető, így akár terepi körülmények között is használható. Beépített nyomtatója lehetővé teszi az eredmények helyszíni dokumentálását. Az SGrain révén a gabonatermesztők és kereskedők a terepen azonnal meggyőződhetnek az áru minőségéről, elkerülve a későbbi kellemetlen meglepetéseket. A helyszíni, pontos minőségellenőrzés nyújtotta biztonság és bizalom.