I cereali e i cereali sono le principali fonti di energia per gli esseri umani e sono profondamente integrati nella nostra vita quotidiana. Il grano, ad esempio, è uno dei tre cereali più importanti al mondo e funge da alimento base vitale, ricco di carboidrati, proteine e micronutrienti essenziali. Prima che i chicchi di grano vengano macinati in farina per prodotti come pane, biscotti e altri alimenti, è essenziale accedere rigorosamente alla loro qualità. Questo passaggio garantisce che la lavorazione successiva soddisfi elevati standard.
I chicchi di grano vengono testati per contenuto di umidità, livelli di proteine, forza del glutine, composizione degli amminoacidi, contenuto di amido e qualsiasi imperfezione, che sono fattori cruciali per determinare la loro idoneità per lo stoccaggio e la lavorazione. Le caratteristiche del grano determinano il suo miglior utilizzo: il grano duro e le varietà ad alto contenuto proteico, note per il loro glutine forte, sono ideali per pane e prodotti fermentati grazie alla loro capacità di fornire struttura e stabilità. Nel frattempo, il grano tenero e le varietà a basso contenuto proteico sono più adatte per torte, biscotti e noodles. Sia per gli agricoltori che per gli acquirenti, valutare la qualità del grano utilizzando questi indicatori chiave garantisce prezzi equi e un utilizzo ottimale. L'analizzatore di cereali IAT Near-Infrared è lo strumento preferito per effettuare queste valutazioni essenziali con velocità e precisione, consentendoti di prendere decisioni informate che avvantaggiano l'intera filiera.
Esistono vari metodi per valutare la qualità dei chicchi di grano, ma molti approcci chimici e fisici richiedono il pretrattamento del campione e l'uso di reagenti tossici. Ad esempio, l'analisi delle proteine si basa spesso sul metodo Kjeldahl, che richiede 5-6 ore per test. A causa delle dimensioni dell'attrezzatura e del gran numero di reagenti chimici necessari, questi test possono essere eseguiti solo in un ambiente di laboratorio. Ciò crea notevoli limitazioni in termini di tempo e luogo, rendendo difficile soddisfare le esigenze di test rapidi in loco e di determinazione dei prezzi durante il processo di approvvigionamento.
Allo stesso modo, i test per la qualità del glutine, come il lavaggio manuale del glutine, possono portare a variazioni sostanziali nei risultati, fino a 2 punti percentuali o più a seconda della tecnica dell'operatore. Di conseguenza, i metodi di test di laboratorio richiedono personale altamente qualificato e attrezzature stabili. Tuttavia, l'affidabilità di questi test è spesso compromessa da errori umani, variabilità delle attrezzature e differenze metodologiche. Pertanto, vi è un'esigenza critica di un dispositivo di test portatile, veloce, non distruttivo, accurato e altamente ripetibile per affrontare le sfide affrontate durante il processo di approvvigionamento, in cui la qualità del grano è spesso valutata solo in base a varietà, consistenza ed esperienza.
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) ha ottenuto il riconoscimento di tecnologia leader per l'accesso alla qualità del grano, in gran parte grazie alla sua convenienza, velocità, precisione e natura non distruttiva dei test. Questo metodo innovativo è ampiamente utilizzato in contesti di ricerca e nell'industria dei cereali per fornire valutazioni di qualità affidabili. Gli analizzatori di grano NIR portatili sono comunemente impiegati per misurare parametri chiave come umidità, amido e contenuto proteico nei chicchi di grano, offrendo preziose informazioni per ottimizzare le condizioni di conservazione e facilitare la rapida classificazione di varietà di grano specializzate.
Considerati i diversi requisiti di valutazione della qualità nelle diverse fasi della lavorazione del grano, che vanno dallo stoccaggio alla macinazione alla produzione alimentare, c'è una crescente necessità di esplorare le attuali applicazioni della tecnologia NIR nei test del grano. Inoltre, comprendere l'efficacia del NIR nel rilevare componenti specifici all'interno dei chicchi è fondamentale per migliorarne l'utilità e l'accuratezza. Man mano che il NIR continua a evolversi, il suo ruolo nel migliorare l'efficienza e l'affidabilità della valutazione della qualità del grano diventerà sempre più importante, supportando l'intera filiera.
La luce nel vicino infrarosso (NIR) è stata la prima regione di luce non visibile ad essere scoperta, con lunghezze d'onda che si trovano tra le regioni del visibile e del medio infrarosso, che vanno da 780 a 2526 nm. In questo intervallo di lunghezze d'onda, le sostanze contenenti legami idrogeno (OH, CH, SH, NH, ecc.) mostrano assorbimento armonico e combinato. La spettroscopia NIR misura l'assorbimento caratteristico di una sostanza nella regione del vicino infrarosso per generare uno spettro che contiene informazioni sul campione. Questa tecnica è attualmente utilizzata principalmente per l'analisi qualitativa e quantitativa di composti organici. Mentre i segnali NIR sono facili da ottenere come quelli nello spettro della luce visibile, il loro assorbimento più debole nella regione infrarossa e la presenza di bande spettrali sovrapposte, li rendono complessi da interpretare. L'adozione diffusa della spettroscopia NIR è diventata possibile con lo sviluppo di metodi chemiometrici avanzati, che hanno consentito una migliore analisi e interpretazione. Grazie alle sue caratteristiche uniche, la spettroscopia NIR è diventata uno strumento prezioso per le sue capacità di test rapidi e non distruttivi e la capacità di misurare più parametri senza pretrattamento del campione, rendendola ideale per test rapidi e affidabili su cereali, dal controllo qualità alla sicurezza alimentare.
Gli spettrometri NIR sono l'hardware che consente l'applicazione della spettroscopia NIR nella determinazione della qualità del grano. Vari tipi di spettrometri NIR sono progettati per applicazioni specifiche. Gli strumenti dispersivi e interferometrici sono i dispositivi NIR più comunemente utilizzati sul mercato. Gli spettrometri interferometrici, in genere modelli a trasformata di Fourier, sono strumenti costosi e di fascia alta, più adatti per analisi di laboratorio precise. Gli strumenti NIR dispersivi comunemente utilizzati in contesti di produzione includono rilevatori a punto singolo o array a reticolo fisso e spettrometri NIR a filtro sintonizzabile acusto-ottico (AOTF-NIR). Tuttavia, l'elemento disperdente principale negli strumenti AOTF è costoso, rendendo più costosa la rilevazione basata su AOTF. Nel complesso, gli spettrometri a rilevamento a punto singolo o array a reticolo fisso sono più ampiamente utilizzati.
IAT (SINGAPORE) TECHNOLOGY PTE. LTD. (IAT) è un'azienda tecnologica innovativa specializzata in spettrometri NIR e che offre soluzioni industriali personalizzate. Sin dalla sua fondazione, IAT è diventata un fornitore leader di prodotti e servizi NIR professionali concentrandosi su ricerca e sviluppo, produzione e vendite. Con significativi investimenti in R&S e un team in cui oltre il 50% dei suoi membri ha conseguito un master o un dottorato. Per soddisfare la forte domanda di test di qualità portatili, rapidi e convenienti nell'approvvigionamento di cereali e prodotti agricoli, IAT ha utilizzato la tecnologia MEMS insieme a un reticolo fisso + array di microspecchi DMD e un approccio di rilevamento a punto singolo. Questo approccio ha portato allo sviluppo dell'analizzatore di cereali NIR portatile IAS-5100, progettato per soddisfare in modo efficiente le esigenze del moderno controllo di qualità agricolo.
L' IAS-5100 è dotato di un innovativo dispositivo di miscelazione a riflessione diffusa con illuminazione laterale che migliora di tre volte la precisione dell'analisi dei campioni granulari, garantendo risultati affidabili di cui sia gli acquirenti che i venditori possono fidarsi per transazioni eque e decisioni redditizie. Il suo touch screen intuitivo e la funzione di analisi con un clic consentono agli utenti di eseguire facilmente i test senza bisogno di formazione professionale. Compatto, leggero e alimentato a batteria, l'IAS-5100 è ideale per l'uso in siti di approvvigionamento, in veicoli o sul campo. Il suo ampio database di rilevamento, sviluppato da anni di dati campione, garantisce analisi precise e accurate. L'IAS-5100 misura principalmente umidità, proteine, glutine e contenuto di ceneri nel grano, rendendolo adatto per la classificazione, la classificazione e la determinazione del prezzo nell'approvvigionamento del grano.
Il contenuto di umidità nei chicchi di grano, definito come il rapporto tra massa d'acqua e massa totale dei chicchi, è fondamentale per la lavorazione, il trasporto e lo stoccaggio. Il livello di umidità ottimale si ottiene essiccando il grano appena al di sotto della soglia in cui i microrganismi possono prosperare, garantendo uno stoccaggio più sicuro e una migliore conservazione della freschezza, commestibilità, tasso di germinazione e qualità dei semi. Un eccesso di umidità porta a uno spreco di capacità e a un'attività enzimatica aumentata, causando la degradazione dei nutrienti, temperature più elevate e problemi come la crescita di muffe e l'infestazione di insetti. Al contrario, una quantità di umidità insufficiente può rendere i chicchi fragili, influenzando la qualità del cibo e la vitalità dei semi. Pertanto, una misurazione e un controllo accurati del contenuto di umidità sono essenziali durante tutto il processo di stoccaggio e trasporto dei cereali.
Considerato ciò, l'uso della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) per il rilevamento durante il trasporto e lo stoccaggio dei cereali è di notevole importanza. L'IAS-5100, sviluppato da IAT, è portatile e compatto, il che lo rende adatto al rilevamento durante il trasporto e lo stoccaggio. Con l'avanzare della società, aumenta la domanda di automazione e operazioni senza equipaggio nel trasporto e nello stoccaggio. Per soddisfare questa esigenza, IAT ha sviluppato uno spettrometro progettato per un comodo rilevamento online in tempo reale, utilizzando una tecnologia di rilevamento a reticolo fisso + array. Ciò consente tempi di rilevamento brevi come millisecondi per campione, soddisfacendo le esigenze di rilevamento online in tempo reale. Il sistema può anche essere personalizzato in base a condizioni operative specifiche, tra cui requisiti antideflagranti, progettazione della sonda e soluzioni di rilevamento multi-unità.
L'analisi dei cereali si concentra principalmente sulla rilevazione dei componenti nutrizionali. L'IAS-5100 è progettato per colture di cereali di grandi dimensioni, tra cui non solo grano ma anche soia, colza, semi di girasole, riso e riso. I principali indicatori di rilevazione includono umidità, proteine, grassi, amido, ceneri e valore di acidità, tutti cruciali per il controllo di qualità. L'IAT vanta un team di applicazioni professionale ed esperto che aggiorna regolarmente i modelli di cereali per soddisfare le esigenze di rilevazione di più varietà, regioni più ampie e diversi anni di raccolta. Inoltre, è disponibile lo sviluppo di modelli personalizzati per soddisfare requisiti specifici dei clienti.
Lo sviluppo di strumenti di spettroscopia NIR si sta evolvendo per offrire maggiore stabilità, affidabilità e velocità. Nell'ambito della produzione industriale, l'integrazione del rilevamento online NIR con fibre ottiche e Internet consente il monitoraggio della qualità del prodotto in tempo reale, offrendo una soluzione precisa per il controllo qualità. Nell'analisi dei cereali, l'applicazione della tecnologia NIR nella valutazione della qualità ha migliorato significativamente l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto, contribuendo a uno stoccaggio più sicuro dei cereali e a una migliore sicurezza alimentare.
Poiché gli standard di vita e le esigenze nutrizionali continuano ad aumentare, i cereali specializzati, come quelli colorati ricchi di nutrienti, stanno diventando più diffusi. Questi cereali contengono livelli più elevati di antocianine, carotenoidi e altri nutrienti rispetto al grano normale, rendendoli più nutrienti e visivamente accattivanti. Tuttavia, la presenza di questi pigmenti può influenzare gli spettri di assorbimento NIR, portando a deviazioni significative nelle misurazioni di indicatori di qualità come amido, proteine e umidità. Pertanto, ottimizzare le apparecchiature NIR o i modelli predittivi per migliorare la valutazione della qualità di tali grani specializzati è di grande importanza.
IAT è dedicata allo sviluppo continuo di strumenti di spettroscopia NIR e allo sviluppo di modelli per soddisfare le esigenze del mercato. Abbracciando le opportunità attuali e guidando le innovazioni, IAT si impegna a far progredire l'industria NIR globale.
Fonte: https://millermagazine.com/blog/ensuring-optimal-grain-quality-the-future-of-wheat-testing-5849
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