Các loại ngũ cốc và hạt là nguồn năng lượng chính của con người và được tích hợp sâu sắc vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Ví dụ, lúa mì là một trong ba loại ngũ cốc hàng đầu thế giới và đóng vai trò là lương thực chính, giàu carbohydrate, protein và các chất dinh dưỡng vi lượng thiết yếu. Trước khi hạt lúa mì được xay thành bột để làm các sản phẩm như bánh mì, bánh quy và các loại thực phẩm khác, điều cần thiết là phải kiểm tra chất lượng của chúng một cách nghiêm ngặt. Bước này đảm bảo rằng quá trình chế biến tiếp theo đạt tiêu chuẩn cao.
Hạt lúa mì được kiểm tra về độ ẩm, mức protein, độ bền gluten, thành phần axit amin, hàm lượng tinh bột và bất kỳ khuyết điểm nào, đây là những yếu tố quan trọng để xác định tính phù hợp của chúng để lưu trữ và chế biến. Các đặc tính của lúa mì quyết định cách sử dụng tốt nhất của chúng—lúa mì cứng và các giống lúa mì giàu protein, được biết đến với gluten mạnh, lý tưởng cho bánh mì và các sản phẩm lên men do khả năng cung cấp cấu trúc và độ ổn định. Trong khi đó, lúa mì mềm và các giống lúa mì ít protein phù hợp hơn cho bánh ngọt, bánh quy và mì. Đối với cả người nông dân và người mua, việc đánh giá chất lượng lúa mì bằng các chỉ số chính này đảm bảo giá cả hợp lý và sử dụng tối ưu. Máy phân tích hạt cận hồng ngoại IAT là công cụ được ưa chuộng để thực hiện các đánh giá thiết yếu này một cách nhanh chóng và chính xác, giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt có lợi cho toàn bộ chuỗi cung ứng.
Có nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá chất lượng hạt lúa mì, nhưng nhiều phương pháp tiếp cận hóa học và vật lý đòi hỏi phải xử lý mẫu trước và sử dụng thuốc thử độc hại. Ví dụ, phân tích protein thường dựa vào phương pháp Kjeldahl, mất 5-6 giờ cho mỗi lần thử nghiệm. Do kích thước của thiết bị và số lượng lớn thuốc thử hóa học cần thiết, các thử nghiệm này chỉ có thể được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm. Điều này tạo ra những hạn chế đáng kể về cả thời gian và địa điểm, khiến việc đáp ứng nhu cầu thử nghiệm tại chỗ nhanh chóng và giá cả trong quá trình mua sắm trở nên khó khăn.
Tương tự như vậy, việc kiểm tra chất lượng gluten, chẳng hạn như rửa gluten thủ công, có thể dẫn đến sự thay đổi đáng kể về kết quả—lên đến 2 phần trăm điểm hoặc hơn tùy thuộc vào kỹ thuật của người vận hành. Do đó, các phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đòi hỏi nhân viên có tay nghề cao và thiết bị ổn định. Tuy nhiên, độ tin cậy của các thử nghiệm này thường bị ảnh hưởng bởi lỗi của con người, sự thay đổi của thiết bị và sự khác biệt về phương pháp. Do đó, có một nhu cầu quan trọng đối với một thiết bị thử nghiệm di động, nhanh chóng, không phá hủy, chính xác và có khả năng lặp lại cao để giải quyết những thách thức phải đối mặt trong quá trình mua sắm, trong đó chất lượng lúa mì thường được đánh giá chỉ dựa trên giống, kết cấu và kinh nghiệm.
Phổ cận hồng ngoại (NIR) đã được công nhận là công nghệ hàng đầu để đánh giá chất lượng lúa mì, chủ yếu là do tính khả dụng, tốc độ, độ chính xác và bản chất thử nghiệm không phá hủy của nó. Phương pháp cải tiến này được sử dụng rộng rãi trong các bối cảnh nghiên cứu và ngành ngũ cốc để cung cấp các đánh giá chất lượng độ tin cậy. Máy phân tích hạt NIR di động thường được sử dụng để đo các thông số chính như độ ẩm, tinh bột và hàm lượng protein trong hạt lúa mì, cung cấp thông tin chi tiết có giá trị để tối ưu hóa điều kiện bảo quản và tạo điều kiện phân loại nhanh các giống lúa mì chuyên biệt.
Với các yêu cầu đánh giá chất lượng đa dạng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình chế biến lúa mì—từ lưu trữ đến xay xát đến sản xuất thực phẩm—nên nhu cầu khám phá các ứng dụng hiện tại của công nghệ NIR trong thử nghiệm lúa mì ngày càng tăng. Ngoài ra, việc hiểu được hiệu quả của NIR trong việc phát hiện các thành phần cụ thể trong hạt là rất quan trọng để nâng cao tiện ích và độ chính xác của nó. Khi NIR tiếp tục phát triển, vai trò của nó trong việc cải thiện hiệu quả và độ tin cậy của đánh giá chất lượng lúa mì sẽ ngày càng nổi bật hơn, hỗ trợ toàn bộ chuỗi cung ứng.
Ánh sáng cận hồng ngoại (NIR) là vùng ánh sáng không nhìn thấy đầu tiên được phát hiện, với các bước sóng nằm giữa vùng khả kiến và hồng ngoại giữa, dao động từ 780 đến 2526 nm. Trong phạm vi bước sóng này, các chất chứa liên kết hydro (OH, CH, SH, NH, v.v.) biểu hiện sự hấp thụ kết hợp và âm bội. Phổ NIR đo độ hấp thụ đặc trưng của một chất trong vùng cận hồng ngoại để tạo ra quang phổ chứa thông tin về mẫu. Kỹ thuật này hiện chủ yếu được sử dụng để phân tích định tính và định lượng các hợp chất hữu cơ. Trong khi tín hiệu NIR dễ thu được như tín hiệu trong quang phổ ánh sáng khả kiến, thì khả năng hấp thụ yếu hơn của chúng trong vùng hồng ngoại và sự hiện diện của các dải quang phổ chồng lấn khiến chúng trở nên phức tạp để giải thích. Việc áp dụng rộng rãi phổ NIR trở nên khả thi với sự phát triển của các phương pháp hóa học tiên tiến, cho phép phân tích và giải thích tốt hơn. Với những đặc điểm độc đáo của mình, quang phổ NIR đã trở thành một công cụ có giá trị nhờ khả năng kiểm tra nhanh chóng, không phá hủy và khả năng đo nhiều thông số mà không cần xử lý mẫu trước khiến nó trở nên lý tưởng cho việc kiểm tra ngũ cốc và ngũ cốc nhanh chóng và đáng tin cậy, từ kiểm soát chất lượng đến an toàn thực phẩm.
Máy quang phổ NIR là phần cứng cho phép ứng dụng quang phổ NIR để xác định chất lượng lúa mì. Nhiều loại máy quang phổ NIR khác nhau được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể. Các thiết bị phân tán và giao thoa là những thiết bị NIR được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường. Máy quang phổ giao thoa, thường là các mô hình Biến đổi Fourier, là những thiết bị cao cấp, đắt tiền, phù hợp nhất cho các phân tích chính xác trong phòng thí nghiệm. Các thiết bị NIR phân tán thường được sử dụng trong các thiết lập sản xuất bao gồm các máy dò mảng hoặc điểm cố định dạng lưới cố định và máy quang phổ NIR có bộ lọc điều chỉnh quang âm (AOTF-NIR). Tuy nhiên, thành phần phân tán cốt lõi trong các thiết bị AOTF rất đắt, khiến việc phát hiện dựa trên AOTF trở nên đắt hơn. Nhìn chung, các máy quang phổ phát hiện mảng hoặc điểm cố định dạng lưới cố định được sử dụng rộng rãi hơn.
IAT (SINGAPORE) TECHNOLOGY PTE. LTD. (IAT) là một công ty công nghệ tiên tiến chuyên về máy quang phổ NIR và cung cấp các giải pháp công nghiệp phù hợp. Kể từ khi thành lập, IAT đã trở thành nhà cung cấp hàng đầu các sản phẩm và dịch vụ NIR chuyên nghiệp bằng cách tập trung vào nghiên cứu và phát triển, sản xuất và bán hàng. Với khoản đầu tư đáng kể vào R&D và một đội ngũ mà hơn 50% thành viên có bằng thạc sĩ hoặc tiến sĩ. Để đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ về thử nghiệm chất lượng di động, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí trong quá trình mua sắm ngũ cốc và sản phẩm nông nghiệp, IAT đã sử dụng công nghệ MEMS cùng với một mảng vi gương DMD + mạng cố định và phương pháp phát hiện một điểm. Phương pháp này đã dẫn đến sự phát triển của Máy phân tích ngũ cốc NIR di động IAS-5100, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu kiểm soát chất lượng nông nghiệp hiện đại một cách hiệu quả.
IAS -5100 có thiết bị trộn phản xạ khuếch tán chiếu sáng bên hông cải tiến giúp tăng độ chính xác của phân tích mẫu hạt lên ba lần, đảm bảo kết quả đáng tin cậy mà cả người mua và người bán đều có thể tin tưởng cho các giao dịch công bằng và quyết định có lợi nhuận. Màn hình cảm ứng trực quan và chức năng phân tích một cú nhấp chuột cho phép người dùng thực hiện các thử nghiệm dễ dàng mà không cần đào tạo chuyên nghiệp. Nhỏ gọn, nhẹ và chạy bằng pin, IAS-5100 lý tưởng để sử dụng tại các địa điểm mua sắm, trên xe hoặc ngoài thực địa. Cơ sở dữ liệu phát hiện mở rộng của nó, được phát triển từ nhiều năm dữ liệu mẫu, đảm bảo phân tích chính xác và chuẩn xác. IAS-5100 chủ yếu đo độ ẩm, protein, gluten và hàm lượng tro trong lúa mì, làm cho nó phù hợp để phân loại, phân loại và định giá trong quá trình mua sắm lúa mì.
Hàm lượng ẩm trong hạt lúa mì, được định nghĩa là tỷ lệ khối lượng nước trên tổng khối lượng hạt, rất quan trọng đối với quá trình chế biến, vận chuyển và lưu trữ. Độ ẩm tối ưu đạt được bằng cách sấy khô hạt ngay dưới ngưỡng mà vi sinh vật có thể phát triển mạnh, đảm bảo lưu trữ an toàn hơn và bảo quản tốt hơn độ tươi, khả năng ăn được, tỷ lệ nảy mầm và chất lượng hạt. Độ ẩm quá mức dẫn đến lãng phí công suất và tăng hoạt động của enzyme, gây ra sự phân hủy chất dinh dưỡng, nhiệt độ cao hơn và các vấn đề như nấm mốc phát triển và côn trùng xâm nhập. Ngược lại, độ ẩm quá ít có thể làm cho hạt giòn, ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm và khả năng sống của hạt. Do đó, việc đo lường và kiểm soát chính xác hàm lượng ẩm là điều cần thiết trong suốt quá trình lưu trữ và vận chuyển ngũ cốc.
Với điều kiện này, việc sử dụng quang phổ cận hồng ngoại (NIR) để phát hiện trong quá trình vận chuyển và lưu trữ ngũ cốc có tầm quan trọng đáng kể. IAS-5100 do IAT phát triển có tính di động và nhỏ gọn, rất phù hợp để phát hiện trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. Khi xã hội phát triển, nhu cầu về tự động hóa và hoạt động không người lái trong vận chuyển và lưu trữ ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu cầu này, IAT đã phát triển một máy quang phổ được thiết kế để phát hiện trực tuyến theo thời gian thực thuận tiện, sử dụng công nghệ đầu dò mảng + lưới cố định. Điều này cho phép thời gian phát hiện ngắn tới mili giây trên mỗi mẫu, đáp ứng nhu cầu phát hiện trực tuyến theo thời gian thực. Hệ thống cũng có thể được tùy chỉnh theo các điều kiện vận hành cụ thể, bao gồm các yêu cầu chống cháy nổ, thiết kế đầu dò và các giải pháp phát hiện nhiều đơn vị.
Phân tích ngũ cốc chủ yếu tập trung vào việc phát hiện các thành phần dinh dưỡng. IAS-5100 được thiết kế cho các loại cây trồng có hạt lớn, bao gồm không chỉ lúa mì mà còn cả đậu nành, hạt cải dầu, hạt hướng dương, gạo và lúa. Các chỉ số phát hiện chính bao gồm độ ẩm, protein, chất béo, tinh bột, tro và giá trị axit, tất cả đều rất quan trọng đối với việc kiểm soát chất lượng. IAT tự hào có một đội ngũ ứng dụng chuyên nghiệp và giàu kinh nghiệm, thường xuyên cập nhật các mô hình ngũ cốc để đáp ứng nhu cầu phát hiện của nhiều giống hơn, vùng rộng hơn và các năm thu hoạch khác nhau. Ngoài ra, có thể phát triển mô hình tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của khách hàng.
Sự phát triển của các thiết bị quang phổ NIR đang tiến triển để cung cấp độ ổn định, độ tin cậy và tốc độ cao hơn. Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp, việc tích hợp phát hiện trực tuyến NIR với sợi quang và internet cho phép giám sát chất lượng sản phẩm theo thời gian thực, cung cấp giải pháp chính xác để kiểm soát chất lượng. Trong phân tích ngũ cốc, việc ứng dụng công nghệ NIR trong đánh giá chất lượng đã cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm, góp phần bảo quản ngũ cốc an toàn hơn và cải thiện an toàn thực phẩm.
Khi mức sống và nhu cầu dinh dưỡng tiếp tục tăng, các loại ngũ cốc chuyên dụng, chẳng hạn như ngũ cốc màu giàu dinh dưỡng, đang trở nên phổ biến hơn. Các loại ngũ cốc này chứa hàm lượng anthocyanin, carotenoid và các chất dinh dưỡng khác cao hơn so với lúa mì thông thường, khiến chúng bổ dưỡng hơn và hấp dẫn hơn về mặt thị giác. Tuy nhiên, sự hiện diện của các sắc tố này có thể ảnh hưởng đến phổ hấp thụ NIR, dẫn đến độ lệch đáng kể trong phép đo các chỉ số chất lượng như tinh bột, protein và độ ẩm. Do đó, việc tối ưu hóa thiết bị NIR hoặc các mô hình dự đoán để cải thiện đánh giá chất lượng của các loại lúa mì chuyên dụng như vậy là rất quan trọng.
IAT chuyên phát triển liên tục các thiết bị quang phổ NIR và phát triển mô hình để đáp ứng nhu cầu thị trường. Bằng cách nắm bắt các cơ hội hiện tại và thúc đẩy đổi mới, IAT cam kết thúc đẩy ngành công nghiệp NIR toàn cầu.
Nguồn: https://millermagazine.com/blog/ensuring-optimal-grain-quality-the-future-of-wheat-testing-5849
service@iatsingapore.com
+65 9199 5851
