การวิเคราะห์คุณภาพอาหารด้วยเทคนิค FT-NIR Spectroscopy

การวิเคราะห์คุณภาพอาหาร

FT-NIR Spectroscopy สำหรับการควบคุมคุณภาพในห้องปฏิบัติการและในสายพานการผลิต

น้ำนมและผลิตภัณฑ์จากนม

การวิเคราะห์น้ำนมดิบและผลิตภัณฑ์จากน้ำนม

น้ำมันบริโภคและไขมัน

การวิเคราะห์น้ำมันพืช น้ำมันจากสัตว์ ไปจนถึงน้ำมันทอด

เนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากเนื้อ

การวิเคราะห์เนื้อดิบ ไส้กรอก และผลิตภัณฑ์จากเนื้ออื่นๆ

ช๊อคโกแล็ตและขนมหวาน

การวิเคราะห์เมล็ดโกโก้และผลิตภัณฑ์ช๊อกโกแลต

เครื่องปรุงรส

การวิเคราะห์ซอสมะเขือเทศ มายองเนส น้ำส้มสายชูและซอสถั่วเหลือง

เครื่องดื่มแอลกอฮอล์และไม่ผสมแอลกอฮอล์

การวิเคราะห์ไวน์ เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ เครื่องดิ่มคล้ายนม น้ำอัดลม น้ำหวานและกาแฟ
Slider

Bruker Optics เสนอ
เทคโนโลยีแห่งอนาคตสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร

ประโยชน์ของเทคนิค FT-NIR spectroscopy

Near Infrared (NIR) Spectroscopy เป็นเทคนิคที่ได้รับการยอมรับและเป็นที่รู้จักเป็นอย่างดีในปัจจุบัน โดยเครื่อง FT-NIR spectrometer เป็นเครื่องมือสำคัญในกระบวนการควบคุมคุณภาพอาหารและเครื่องดื่ม บริษัท Bruker ขอนำเสนอเครื่อง FT-NIR spectrometer ที่ล้ำสมัย สามารถวิเคราะห์ได้ทั้งตัวอย่างของแข็ง ของเหลว และกึ่งแข็งกึ่งเหลว ทั้งยังสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ทำลายตัวอย่าง ไม่ว่าจะเป็นวัตถุดิบ สารตัวกลาง (intermediate) และผลิตภัณฑ์ทั้งหลายที่เกิดขึ้นตลอดขั้นตอนการผลิต

เครื่อง FT-NIR สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบสำคัญของวัตถุดิบ สารตัวกลาง (intermediate) และผลิตภัณฑ์ต่างๆที่ผลิตขึ้นในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดิ่ม ได้อย่างสะดวก ง่ายดายและรวดเร็ว

การวิเคราะห์คุณสมบัติของตัวอย่างโดยเครื่องมือ FT-NIR spectrometer นั้นแตกต่างจากการวิเคราะห์คุณภาพแบบดั้งเดิม หรือแบบเคมี เครื่องมือ FT-NIR spectrometer วัดค่าการดูดกลืนแสงอินฟราเรดย่านใกล้ (NIR) ของตัวอย่างที่ความยาวคลื่นต่างๆ โดยไม่ทำลายตัวอย่างและไม่ต้องใช้สารเคมี การวัดค่าการดูดกลืนแสงนี้สามารถตรวจจับการสั่นสะเทือนของโมเลกุลสารประกอบที่มีกลุ่ม C-H N-H หรือ O-H ได้ จากนั้นระบบคอมพิวเตอร์จะนำค่าการดูดกลื่นแสงไปคำนวณหาค่าองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของตัวอย่าง ดังนั้นเครื่อง FT-NIR spectrometer จึงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการตรวจคุณภาพโดยเฉพาะองค์ประกอบทางเคมีในตัวอย่างที่เป็นสารอินทรีย์ และสามารถทำงานกับตัวอย่างหลากหลายชนิดทั้งตัวอย่างของเหลว และของแข็ง รวมทั้งตัวอย่างที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก และตัวอย่างแห้ง ประโยชน์ที่สำคัญของ FT-NIR spectroscopy มีดังนี้

  • ไม่ต้องเตรียมตัวอย่าง ไม่สร้างสารพิษ ขยะ และของเสีย
  • การเตรียมตัวอย่างทำได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องมีทักษะความสามารถพิเศษ
  • ลดความผิดพลาดจากระบบการวิเคราะห์พื้นฐานที่จำเป็นต้องมีการชั่ง ตวง วัด หรือไตเตรท
  • สามารถวิเคราะห์หลายองค์ประกอบได้พร้อมๆกันโดยใช้เวลาไม่ถึงหนึ่งนาที
  • สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้ทั้งของแข็ง ของเหลว และกึ่งแข็งกึ่งเหลว
การควบคุมคุณภาพอาหาร

ผู้บริโภคมักมีคำถามและข้อกังวลเกี่ยวกับคุณภาพของอาหารและเครื่องดื่มเสมอ เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคซึ่งต้องการอาหารที่มีคุณภาพตรงตามฉลากและข้อกำหนด ผู้ผลิตอาหารและเครื่องดื่มทั่วโลกต่างต้องการเครื่องมือตรวจสอบคุณภาพอาหารที่ใช้งานง่ายและแม่นยำ เครื่อง FT-NIR spectrometer เป็นเครื่องมือที่สามารถตอบโจทย์นี้ได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจะเป็นการตรวจสอบคุณภาพของวัตถุดิบ สารตัวกลาง (intermediate) หรือผลิตภัณฑ์พร้อมจำหน่าย การประยุกต์ใช้เครื่อง FT-NIR spectrometer ในอุตสาหกรรมอาหารสามารถจำแนกเป็นกลุ่มต่างๆได้ดังนี้

การระบุชนิดของส่วนประกอบอาหารและสารเติมแต่ง

Raw Material ID of food ingredients and additives

อุตสาหกรรมอาหารใช้สารเติมแต่งหลากหลายชนิด เช่น เพื่อยืดอายุการเก็บรักษา ปรุงแต่งรสชาติ เนื้อสัมผัส และสีสัน ผู้ประกอบการจำเป็นต้องจัดจำแนกสารปรุงแต่งเหล่านี้เช่นเดียวกับการจำแนกชนิดวัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมยา เครื่องมือ FT-NIR spectrometer สามารถตรวจวัดคุณสมบัติของสารประกอบต่าง โดยแต่ละชนิดจะมีรูปแบบการดูดกลืนแสงที่แต่งต่างกัน เรียกว่า finger print pattern การประยุกต์ใช้นั้นไม่จำกัดแต่เพียงการจำแนกสารอินทรีย์แต่ยังสามารถจำแนกแร่ธาตุ เกลือ และสารอนินทรีย์ได้อีกด้วย ตัวอย่างสารที่สามารถนำมาวิเคราะห์ ได้แก่ ไขมัน สารทดแทนไขมัน คาร์โบไฮเดรต วิตามิน แร่ธาตุ กรดอะมิโน เอนไซม์ อิมัลซิไฟเออร์ สารเพิ่มความคงตัว (stabilizer) สารเพิ่มความข้นหนืด (thickening) สารยึดเกาะ (binders) สารปรับรสสมผัส (texturizers) สารกันบูด สารให้ความหวาน และน้ำตาลเทียม

การตรวจวัดความสม่ำเสมอของตัวอย่าง (Conformity test)

Comparing a product to good batches

ในกรณีที่ผู้ประกอบการต้องการทราบว่าวัตถุดิบ หรือผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนด (specification) หรือไม่ แต่อาจไม่สามารถวัดค่าองค์ประกอบทางเคมีได้ บริษัท Bruker สามารถนำเสนอวิธีการทดสอบอีกวิธี คือ การตรวจวัดความสม่ำเสมอของตัวอย่าง (conformity test) เทคนิคนี้ตรวจสอบว่าตัวอย่างมีรูปแบบการดูดกลืนแสงแตกต่างจากกลุ่มตัวอย่างมาตรฐานซึ่งมีคุณสมบัติตรงตามที่ต้องการหรือไม่

การทดสอบความสอดคล้องกันนี้ เป็นการวิเคราะห์ที่เปรียบเทียบความแตกต่างของรูปแบบการดูดกลืนแสงอย่างเฉพาะเจาะจง มักใช้ในตัวอย่างที่มีความซับซ้อน เช่น วิตามิน-พรีมิกซ์ หรือ แป้งอเนกประสงค์

การวิเคราะห์องค์ประกอบและการติดฉลาก

Nutrition values of food products

เครื่อง FT-NIR spectrometer สามารถวัดความเข้มข้นขององค์ประกอบทางเคมีของอาหารและเครื่องดื่ม เช่น โปรตีน ไขมัน ความชื้น คาร์โบไฮเดรต เกลือ และเส้นใย ได้อย่างง่ายดาย คุณสมบัตินี้ทำให้เครื่อง FT-NIR spectrometer เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมและสำคัญสำหรับการตรวจสอบคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์เพือให้มีคุณสมบัติตรงตามฉลาก

นอกจากสารอาหารหลักแล้ว เครื่อง FT-NIR spectrometer ยังมีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ขั้นสูงในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น การวิเคราะห์ปริมาณกรดไขมันแต่ละชนิดในน้ำมันพืช การวิเคราะห์ประมาณน้ำตาลแลคโตสในน้ำนมและผลิตภัณฑ์จากนม การวิเคราะห์ปริมาณคอลลาเจนในเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ การวิเคราะห์ค่าความเป็นกรดในเครื่องปรุงรส การวิเคราะห์ปริมาณน้ำตาลแต่ละชนิดในขนมหวาน การวิเคราะห์ประมาณแอลกอฮอล์และค่าความหนาแน่น (density) ในเครื่องดื่ม โดยค่าต่างๆเหล่านี้ สามารถวิเคราะห์ได้พร้อมกันกับค่าองค์ประกอบสารอาหารหลัก และใช้เวลาโดยรวมเพียงไม่กี่วินาที

การตรวจสอบสิ่งเจือปนในอาหาร

Detecting food fraus with FT-NIR spectroscopy

ค่าการดูดกลืนแสงของตัวอย่างในช่วงคลื่น NIR มีความจำเพาะเจาะจงกับโครงสร้างของโมเลกุลของสารองค์ประกอบ ดังนั้น ผู้ประกอบการสามารถตรวจสอบว่าตัวอย่างหรือผลิตภัณฑ์มีสารเจือปนหรือสิ่งปนเปื้อนหรือไม่ โดยเปรียมเทียบค่าการดูดกลืนแสงหรือสเปกตรัมในช่วงคลื่น NIR ของตัวอย่างหรือวัตถุดิบที่แน่ใจว่าไม่มีสารปนเปื้อนกับตัวอย่างที่ต้องการตรวจสอบ

ในกรณีที่การตรวจหาสิ่งปนเปื้อนด้วยวิธี FT-NIR ให้ผลเป็นบวก ผู้ประกอบการควรนำตัวอย่างไปตรวจสอบด้วยวิธีดั้งเดิมหรือวิธีมาตรฐานอีกครั้งเพื่อจำแนกชนิดของสิ่งปนเปื้อนในลำดับต่อไป

การควบคุมกระบวนการผลิตแบบ Online

Online control of food production

การนำเทคโนโลยี FT-NIR spectroscopy มาใช้ควบคุมกระบวนการผลิต ช่วยให้การตรวจสอบคุณภาพทำได้อย่างละเอียดและรวดเร็ว ก่อให้เกิดผลดีต่อระบบการผลิต เช่น การนำวัตถุดิบมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ลดของเสีย และผลิตภัณฑ์ที่ผลิตไม่ตรงสเปคหรือข้อกำหนด ทำให้กระบวนการผลิตโดยรวมมีประสิทธิภาพสูงขึ้นและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เนื่องจากปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นและพลังงานที่ใช้ลดลง

ตัวอย่างการประยุกต์เครื่อง FT-NIR spectrometer เพื่อควบคุมกระบวนการผลิตแบบ Online ได้แก่


ข้อมูลเพิ่มเติม