Elintarvikkeiden laatutestit, joiden suorittaminen laboratoriossa nyt kestää tunteja – tai päiviä – voidaan nyt suorittaa muutamassa minuutissa ilman, että sinun tarvitsee edes siirtyä pois tuotantolinjalta.
"Tämä on alan pelinmuutos. Sen avulla voit päästä ulos laboratoriosta ja testata tuotantolinjalla tai jopa kentällä”, sanoo Ohion osavaltion yliopiston elintarviketieteen ja teknologian professori Luis Rodriguez-Saona.
Viimeiset 16 vuotta elintarviketutkija Ohion osavaltiossa Elintarvike-, maatalous- ja ympäristötieteiden korkeakoulu on tutkinut infrapunateknologian käyttöä elintarvikkeiden laadun määrittämiseksi. Rodriguez-Saona on myös tiedemies Ohion maatalouden tutkimus- ja kehityskeskuksessa, joka on korkeakoulun tutkimusosasto.
Viimeisen neljän vuoden aikana markkinoille on tullut kannettavia skannereita, ja hänen jalkatyönsä on osoittautunut korvaamattomaksi niiden mukauttamisessa elintarviketeollisuuden tarpeisiin.
"Tomaattimehun avulla voimme tarkastella 12 erilaista ominaisuutta alle minuutissa", Rodriguez-Saona sanoi. "Kaikki tämä veisi useita tunteja, ellei päiviä, yhden näytteen keräämiseen ja testaamiseen perinteisellä tavalla."
Rodriguez-Saona on tehnyt sopimuksen muun muassa viimeisten viiden vuoden ajan Kalifornian monitoimikoneliitto tomaattimehun ja tomaattipastan testaamiseen. Kalifornia tuottaa yli 90 prosenttia maan jalostetuista tomaateista ja lähes puolet maailmanlaajuisesti kasvatetuista jalostetuista tomaateista.
"Leikkaus on hämmästyttävä", Rodriguez-Saona sanoi. "Heillä on niin monia tuotantolinjoja, ja joka tunti he lähettävät näytteitä laboratorioon valvomaan eri erien laatua."
Tällainen testaus on tarpeen tomaattimehun turvallisuuden ja laadun varmistamiseksi. Suurin osa siitä jalostetaan edelleen tomaattipastaksi ja muiksi tuotteiksi.
Tällä hetkellä teollisuus käyttää teknologiaa täydentämään perinteistä seurantaa, mutta Rodriguez-Saonan työ voi auttaa saamaan luvan käyttää sitä ensisijaisena testausmenetelmänä. Toistaiseksi Rodriguez-Saona on julkaissut viisi tieteelliset artikkelit infrapunateknologian käyttämisestä tomaattien käsittelyssä.
”Nyt otetaan näytteitä, tuodaan ne laadunvarmistuslaboratorioon, ja joidenkin testien suorittaminen kestää useita tunteja. He tarvitsevat myös ammattitaitoista henkilöstöä tähän työhön. Se on aikaa vievää ja kallista."
Jos testauksessa havaitaan tuotteessa ongelmia, prosessorin on myytävä se alennuksella tai käsiteltävä se uudelleen.
"Mutta tällä yksiköllä – se on niin pieni, kuin lounaslaatikko – voit tuoda sen tehtaaseen tehdäksesi reaaliaikaisia arvioita tuotteen laadusta ja tehdä muutoksia käsittelyyn välittömästi sen sijaan, että odotat laboratoriotulosten palaamista. .”
Rodriguez-Saona käyttää tutkimuksissaan johtavien kehittäjien, mukaan lukien Agilent Technologiesin ja Thermo Fisher Scientificin, valmistamia infrapunaantureita. Kannettavat infrapunavaloinstrumentit suunniteltiin alun perin puolustusministeriölle, huumevalvontavirastolle ja lääketeollisuudelle räjähteiden ja laittomien lääkkeiden havaitsemiseen sekä lääkkeiden väärennösten varalta. Jotkut kannettavista skannereista ovat työkalulaatikon kokoisia ja toiset ovat käsikäyttöisiä.
"Olemme ensimmäiset, jotka hankkivat nämä instrumentit elintarviketeollisuuden sovelluksiin", hän sanoi.
Testausprosessi on petollisen yksinkertainen: Hernettä pienempi näyte tuotteesta asetetaan skannerille tai skannataan kädessä pidettävällä spektrometrillä. Infrapunavalo kohdistuu tiettyihin funktionaalisiin ryhmiin ruuan muodostavissa molekyyleissä; eri molekyylit absorboivat valoa eri taajuuksilla.
"Tämä tuottaa spektrin, joka perustuu tähän valon absorptioon", Rodriguez-Saona sanoi. "Aloitamme tämän spektrin monimuuttuja-analyysin paikantaaksemme etsimämme tiedon.
”Yhdistän spektrin panoraamakuvaan. Se sisältää paljon tietoa, mutta löytääksesi etsimäsi tiedon, sinun on tutkittava sitä tarkasti. Monimuuttujaanalyysi on kuin suurennuslasi, jonka avulla voit tehdä sen käyttämällä kemometriikkaa tietyn signaalin tunnistamiseen, joka liittyy tiettyyn molekyyliin.
"Periaatteessa se on kuin Waldon löytäminen."
Rodriguez-Saona on kehittänyt algoritmeja, joita skannerit käyttävät ruoan eri puolien havaitsemiseen. opinnot Varmista, että tulokset ovat samat kuin perinteisten laboratoriotestien tulokset. Jalostetuissa tomaateissa testatut elintarvikkeiden ominaisuudet keskittyvät koostumukseen, rakenteeseen ja makuun, mukaan lukien liukoiset kiintoaineet, pH, happamuus, viskositeetti, sokerit ja orgaaniset hapot.
Käsitellyn tomaattityön lisäksi Rodriguez-Saona ja hänen jatko-opiskelijatiiminsä ovat tutkineet perunalastujen erilaisia ominaisuuksia, mm. öljyn laadun arviointi ja akryyliamidin läsnäolo.
Öljyn laatu on ongelma, sillä syötävät öljyt ja rasvat ovat yksi niistä useimmat väärennetyt elintarvikkeet alalla, ja perinteiset menetelmät niiden testaamiseen ovat aikaa vieviä, monimutkaisia ja kalliita ja tuottavat suuria määriä jätettä, Rodriguez-Saona sanoi. Heinäkuussa hän valvoo istuntoa, Taloudellisesti motivoitu väärentäminen: haasteita ja innovaatioita elintarvikepetosten havaitsemisessa, Institute of Food Technologists -järjestön vuosikokouksessa Chicagossa ja esittelee kannettavia teknologioita, joilla seulotaan elintarvikehajoajia.
Akryyliamidin esiintyminen perunalastuissa ja muissa korkeissa lämpötiloissa paistetuissa perunoissa on ollut ongelma pitkään alalla, ja vuonna 2010 Joint Food and Agriculture Organization ja WHO:n komitea nimesivät sen ihmisten terveyteen liittyväksi huolenaiheeksi. Mutta akryyliamidin testaamiseen tarvittavat laitteet eivät maksa useimmille yrityksille tehdä testejä itse, ja näytteiden lähettäminen kolmannen osapuolen laboratorioon voi viedä viikkoja tulosten saamiseen, hän sanoi.
"Akryyliamiditasoja säännellään tällä hetkellä vain Kaliforniassa osana ehdotusta 65, joka tunnetaan virallisesti nimellä Laki turvallisesta juomavedestä ja myrkyllisyydestä vuonna 1986, mutta olen puhunut paljon yritysten kanssa ja he haluavat löytää kustannustehokkaan tavan mitata sitä. Pyrimme siis kehittämään sitä."
Rodriguez-Saona hakee myös rahoitusta Yhdysvaltain maatalousministeriöltä.
”Tällä hetkellä teemme yhteistyötä yritysten kanssa ja kehitämme algoritmeja, jotka sopivat heidän ainutlaatuisiin sovelluksiinsa. Mutta USDA:n rahoituksella pystyisimme käsittelemään joitain näistä suurista ongelmista, kuten akryyliamidista tai väärennöksistä, ja kehittämään algoritmeja infrapunatestien suorittamiseksi elintarvikkeille, jotka olisivat kaikkien saatavilla.
Elintarvikkeiden valmistajat Ohiossa ja muualla, jotka ovat kiinnostuneita oppimaan lisää teknologiasta, voivat ottaa yhteyttä Rodriguez-Saonaan sähköpostitse osoitteessa rodriguez-saona.1@osu.edu tai soita 614-292-3339.