Analiza mąki za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIR)

Jakość zbóż i ich przetworów (takich jak mąka) ma kluczowe znaczenie w przemyśle młynarskim, ponieważ właściwości wewnętrzne ziaren determinują cechy produktów końcowych (np. chleba, makaronu). Aby młyny i firmy handlujące zbożem mogły zapewnić stałą jakość swoich produktów, konieczne jest regularne monitorowanie najważniejszych parametrów zbóż i mąki. Najpierw omówimy, dlaczego te parametry są istotne, a następnie pokażemy, jak spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIR) i urządzenia firmy Infracont wspomagają ten proces.

Znaczenie jakości zbóż i mąki w przemyśle młynarskim
 

Silosy zbożowe: Jakość surowca najlepiej jest oceniać już przy odbiorze, aby zapewnić jego efektywną obróbkę.

Parametry jakościowe zbóż w dużym stopniu decydują o tym, jakiej klasy mąka może być z nich wyprodukowana, a co za tym idzie – jakie produkty piekarnicze można z niej wytwarzać. Partie zboża przeznaczone do przemiału klasyfikuje się i wycenia na podstawie tych parametrów, dlatego dokładne pomiary leżą w interesie producentów, handlowców i młynarzy. Jeśli dostarczona pszenica nie spełnia oczekiwanej jakości (np. ma zbyt niską zawartość białka lub zbyt wysoką wilgotność), może to prowadzić do obniżenia jakości mąki i problemów podczas wypieku.

Podstawowe parametry jakościowe analizowane w ziarnach i mące:

• Zawartość białka: Określa przydatność wypiekową mąki. Wyższa zawartość białka oznacza bardziej elastyczne ciasto i większą objętość pieczywa. Pszenica o niskiej zawartości białka nadaje się raczej do ciastek i wyrobów cukierniczych. Zawartość białka to również kluczowy czynnik cenotwórczy – młyny płacą więcej za wyższe wartości. Pomiar możliwy jest zarówno metodami laboratoryjnymi, jak i z użyciem NIR.
• Zawartość wilgoci: Ma wpływ na możliwość przechowywania i przemiał. Zbyt duża wilgotność może prowadzić do psucia się ziarna (np. pleśń, kiełkowanie). Dla bezpiecznego przechowywania zaleca się maksymalnie około 14% wilgotności. Technika NIR pozwala na szybki pomiar, silnie skorelowany z metodą suszarkową.
• Zawartość glutenu (gluten mokry): Gluten to elastyczny kompleks białkowy występujący w mące pszennej, który odpowiada za elastyczność ciasta i zdolność do zatrzymywania gazów. Tradycyjnie mierzy się go metodą manualną, jednak NIR również umożliwia jego wiarygodne oszacowanie.
• Zawartość popiołu: Oznacza zawartość składników mineralnych i jest powiązana z poziomem przemiału. Wyższa zawartość popiołu oznacza więcej otrąb (części okrywy ziarna), co wpływa na kolor mąki, właściwości piekarnicze i wartość odżywczą. Składniki mineralne nie absorbują promieniowania NIR, więc kalibracje opierają się na korelacjach z innymi komponentami (np. białko, gluten). Modele mogą błędnie interpretować zmiany – np. zmiana białka może być „odczytana” jako zmiana popiołu. Mimo to, przy dobrej kalibracji, zawartość popiołu w mące może być określona z dobrą korelacją (R²≈0,92–0,99) i niskim błędem (SEP≈0,03–0,10%).
• Inne parametry: Takie jak indeks Zeleny’ego (wartość sedymentacyjna) czy liczba opadania Hagberga (aktywność enzymatyczna) są również istotne, jednak można je mierzyć tylko metodami laboratoryjnymi.

Szybka analiza spektroskopią bliskiej podczerwieni (NIR)

Spektroskopia NIR opiera się na zjawisku oddziaływania światła z materią: próbkę naświetla się światłem podczerwonym i mierzy się, ile promieniowania jest pochłaniane lub odbijane przy różnych długościach fal. Główne składniki ziaren (woda, białko, węglowodany itd.) mają charakterystyczne pasma pochłaniania – np. w obszarach wiązań O–H, N–H i C–H – co pozwala na określenie składu próbki na podstawie widma.

Nowoczesne analizatory NIR mogą w ciągu kilku sekund określić główne parametry próbki (np. białko, wilgoć, gluten), bez jej niszczenia i bez stosowania odczynników chemicznych.

Zalety technologii NIR:

• Szybki, wieloparametrowy pomiar: Urządzenie NIR dostarcza wynik w mniej niż minutę, mierząc jednocześnie wiele parametrów (wilgotność, białko itd.). Dane są dostępne natychmiast, co umożliwia szybkie decyzje, np. odrzucenie partii na miejscu.
• Prosta i tania eksploatacja: Analiza NIR nie wymaga odczynników ani skomplikowanej obróbki próbki. W przypadku całych ziaren często nie trzeba ich mielić, a dla mąki wystarczy wypełnić komorę pomiarową. Metoda jest nieniszcząca, co pozwala wykorzystać próbkę ponownie. To znacznie obniża czas i koszt jednej analizy w porównaniu do metod laboratoryjnych.
• Wysoka precyzja: Przy odpowiedniej kalibracji wyniki uzyskane metodą NIR są bardzo zbliżone do wyników laboratoryjnych, dzięki czemu można je śmiało wykorzystywać w celach handlowych lub kontrolnych.

Urządzenia Infracont do analizy zbóż i mąki

Na rynku dostępnych jest wiele analizatorów NIR, ale urządzenia opracowane przez firmę Infracont wyróżniają się precyzją, szybkością i możliwością użycia bezpośrednio w miejscu odbioru zbóż. Dwa przykładowe rozwiązania wspierające młyny i handlowców:

Infracont XGrain – stacjonarny analizator NIR
Infracont XGrain to profesjonalny analizator zboża i mąki w wersji stacjonarnej. Bez przygotowania próbki mierzy podstawowy skład: zawartość białka, wilgoci, glutenu, popiołu, tłuszczu, a z odpowiednią kalibracją również indeks Zeleny’ego. Posiada wbudowany moduł do pomiaru gęstości nasypowej (hektolitra), który podaje dane o masie właściwej ziarna. Wyniki pojawiają się w ciągu kilku sekund na ekranie dotykowym, a w razie potrzeby można je wydrukować. Precyzyjny układ optyczny (monochromator siatkowy) zapewnia dokładność porównywalną z laboratorium, a intuicyjna obsługa ułatwia integrację z systemami kontroli jakości.

Infracont SGrain – przenośny analizator NIR
Infracont SGrain to unikalny analizator przenośny: jedyny na świecie z monochromatorem siatkowym o wysokiej precyzji, zdolny do analizy również próbek mąki. Może być zasilany napięciem 12 V (np. z gniazda zapalniczki samochodowej), dzięki czemu nadaje się do pracy w terenie. Wbudowana drukarka umożliwia natychmiastową dokumentację wyników. Dzięki SGrain rolnicy i handlowcy mogą od razu ocenić jakość towaru w miejscu zakupu, unikając późniejszych niespodzianek. Zapewnia to pewność i zaufanie w procesie kontroli jakości.