Analyse der Lebensmittelqualität

Die fortschreitende Verstädterung hat die Dezentralisierung der Produktion landwirtschaftlicher Güter ausgelöst. Dies wiederum führt zu längeren Lieferketten und erhöht deshalb die Anforderungen an die Qualitätskontrolle von Lebensmitteln.

Um sicherzustellen, dass jede einzelne Lieferung einwandfrei ist, müssen Lebensmittelhersteller die Qualität ihrer Waren so früh wie möglich im Produktionsprozess prüfen. Dies stellt vor allem für Schwellenländer eine Herausforderung dar, weil in diesen die Analyse von Waren in einem professionellen Labor kaum erschwinglich und alltagstauglich ist und somit für Landwirte und Produzenten nicht in Frage kommt. Mit Axetris Infrarotquellen können Lebensmittelproduzenten nun auf einfache und erschwingliche Weise die Kontrolle der Qualität ihrer Produkte und Erzeugnisse sicherstellen.

Erschwingliche und transportable Lösung

Die Infrarot-Spektroskopie auf der Grundlage der Transmissions-Spektroskopie oder der abgeschwächten Totalreflexion (ATR) bietet eine kostengünstige und benutzerfreundliche Lösung. Diese unkomplizierten Techniken ermöglichen es uns, Geräte zu entwickeln, die kompakt und robust in der Handhabung sind und zuverlässige Messungen liefern. Darüber hinaus sind keine Probenvorbereitung, Verbrauchsmaterialien oder Reagenzien erforderlich und die Messung kann innerhalb von Sekunden durchgeführt werden. Auf diese Weise ist eine viel umfassendere und frühere Kontrolle mit minimalen Betriebskosten möglich, was die Risiken in der Wertschöpfungskette verringert und letztlich eine höhere Lebensmittelqualität gewährleistet.

Funktionsprinzip der Transmissions-Spektroskopie

Bei der Transmissions-Spektroskopie wandert das Licht durch ein Medium zum Detektor. Die Strahlung wird je nach Medium und Dicke der Probenzelle absorbiert. Je nach der chemischen Zusammensetzung der Probe ändert sich der spektrale Fingerabdruck entsprechend.

Je nach der chemischen Zusammensetzung der Probe ändert sich der spektrale Fingerabdruck entsprechend. Die Probe kann über einen Bypass oder manuell in die Zelle gebracht werden. Bei kostensensiblen Anwendungen können Mehrkanal-, Linienarray- oder Fabry-Pérot-Interferometer (FPI) zum Einsatz kommen. Hier werden Thermopiles oder pyroelektrische Detektoren mit Bandpassfiltern oder Interferometern zum Auslesen der Informationen verwendet.

Wie abgeschwächte Totalreflexion (ATR) funktioniert

Beim Ansatz der abgeschwächten Totalreflexion wird das Licht zu einem Kristall geleitet, in dem es eine oder mehrere Totalreflexionen erfährt und dann zum Detektor gelangt. Am Punkt der Totalreflexion tritt das Licht in Wechselwirkung mit dem Medium auf der anderen Seite der Grenzfläche.

Je nach den Molekülen im Medium werden bestimmte Frequenzen des Lichts absorbiert und das Signal auf dem Detektor ändert sich entsprechend.
Die Eindringtiefe dieser Wechselwirkung hängt von den Brechungsindizes des Kristalls und des Mediums ab und liegt in der Regel im Bereich von wenigen Mikrometern. Normalerweise wird die Probe manuell mit einer Pipette auf den Kristall gebracht, aber das System kann auch in eine Tauchsonde oder eine Durchflusszelle eingebaut werden.

Messung von Ammoniumsulfat in Milch mit kostengünstigen ATR-Vorrichtung

Ammoniumsulfat wird bei der Milchverfälschung verwendet, um die Konzentrationsänderung nach der Zugabe von Wasser zu verschleiern. Die Grenzen eines preisgünstigen Spektrometers (ein Bruchteil eines Standardspektrometers wie FTIR) wurden getestet, indem UHT-Milch mit Ammoniumsulfat versetzt wurde.

Der Aufbau bestand aus zwei IR-Quellen EMIRS200 von Axetris, die in ein Pyreos-PY0727-ATR-Spektroskopie-Evaluierungskit eingebaut wurden. Die IR-Energie der Lichtquelle wurde durch einen mehrfach reflektierenden Zinkselenid-ATR-Kristall geleitet und von einem linearen Array Pyreos PY0728 mit 128 Pixeln empfangen. Der Infrarot-Array-Sensor hatte einen integrierten, linear variablen Filter (LVF) von 1800 bis 900cm-1 (5,5 bis 11µm). Ein chemometrisches Modell wurde kalibriert und mit Validierungsproben getestet. Der quadratische Fehler der Vorhersage betrug 0,11g/l, was mit handelsüblichen Geräten auf dem Markt vergleichbar ist.