Toidukvaliteedi testid, mille tegemiseks laboris kulub praegu tunde või päevi, saab lõpule viia vaid minutitega, ilma et oleks vaja isegi tootmisliinilt eemalduda.
"See on tööstuse jaoks muutus. See võimaldab teil laborist välja tulla ja katsetada tootmisliinil või isegi välitingimustes, ”ütles Ohio osariigi ülikooli toiduteaduse ja -tehnoloogia professor Luis Rodriguez-Saona.
Viimased 16 aastat Ohio osariigi toiduteadlane Toidu-, põllumajandus- ja keskkonnateaduste kolledž on uurinud infrapunatehnoloogia kasutamist toiduainete kvaliteedi määramiseks. Rodriguez-Saona on ka teadlane Ohio põllumajandusuuringute ja arenduskeskuses, kolledži uurimisüksuses.
Viimase nelja aasta jooksul on turule ilmunud kaasaskantavad skannerid ja tema jalatöö on osutunud hindamatuks nende kohandamisel toiduainetööstuse vajadustega.
"Tomatimahlaga saame vähem kui minutiga vaadata 12 erinevat atribuuti," ütles Rodriguez-Saona. "Ühe proovi kogumiseks ja testimiseks traditsioonilisel viisil kuluks selleks mitu tundi, kui mitte päeva."
Muu hulgas on Rodriguez-Saona viimase viie aasta jooksul sõlminud lepingu ettevõttega California köögikombainide liiga tomatimahla ja tomatipasta testimiseks. California toodab üle 90 protsendi riigi töödeldud tomatitest ja peaaegu poole kogu maailmas kasvatatavatest töödeldud tomatitest.
"Operatsioon on hämmastav," ütles Rodriguez-Saona. "Neil on nii palju tootmisliine ja iga tund saadavad nad laborisse proove, et jälgida erinevate partiide kvaliteeti."
Selline testimine on vajalik tomatimahla ohutuse ja kvaliteedi tagamiseks, millest suur osa läheb edasiseks töötlemiseks tomatipastaks ja muudeks toodeteks.
Praegu kasutab tööstus seda tehnoloogiat traditsioonilise seire täiendamiseks, kuid Rodriguez-Saona töö võib aidata saada heakskiitu selle kasutamiseks peamise testimismeetodina. Seni on Rodriguez-Saona avaldanud viis teaduslikud tööd infrapunatehnoloogia kasutamise kohta tomatite töötlemisel.
„Nüüd võtavad nad proove, toovad need kvaliteeditagamislaborisse ja mõne testi sooritamiseks kulub mitu tundi. Samuti vajavad nad selle töö tegemiseks kvalifitseeritud töötajaid. See on aeganõudev ja kulukas."
Kui testimise käigus tuvastatakse tootega probleeme, peaks töötleja selle allahindlusega müüma või uuesti töötlema.
"Kuid selle seadmega – see on nii väike, nagu lõunakarp – saate selle tehasesse tuua, et hinnata toote kvaliteeti reaalajas ja teha kohe töötlemist muudatusi, selle asemel, et oodata laboritulemuste tagasitulekut. .”
Oma õpingutes kasutab Rodriguez-Saona infrapunaandureid, mille on valmistanud juhtivad arendajad, sealhulgas Agilent Technologies ja Thermo Fisher Scientific. Kaasaskantavad infrapunavalguse instrumendid olid algselt mõeldud kaitseministeeriumile, uimastikaitseametile ja farmaatsiatööstusele, et tuvastada lõhkeainete ja ebaseaduslike ravimite olemasolu ning testida ravimeid võltsingute suhtes. Mõned kaasaskantavad skannerid on sama suured kui tööriistakastid ja teised on käeshoitavad.
"Oleme esimesed, kes omandavad need instrumendid, et uurida rakendusi toiduainetööstuses," ütles ta.
Testimise protsess on petlikult lihtne: toote proov, mis on väiksem kui hernes, asetatakse skannerile või skannitakse käeshoitava spektromeetriga. Infrapunavalgus sihib toidu moodustavate molekulide spetsiifilisi funktsionaalseid rühmi; erinevad molekulid neelavad valgust erinevatel sagedustel.
"See annab spektri, mis põhineb sellel valguse neeldumisel, " ütles Rodriguez-Saona. „Alustame selle spektri mitme muutujaga analüüsi, et täpselt kindlaks teha, millist teavet otsime.
"Ma võrdsustan spektri panoraamfotoga. See sisaldab palju teavet, kuid otsitava teabe leidmiseks peate seda hoolikalt uurima. Mitme muutujaga analüüs on nagu suurendusklaas, mis võimaldab teil seda teha, kasutades kemomeetriat, et tuvastada konkreetne signaal, mis on seotud konkreetse molekuliga.
"Põhimõtteliselt on see nagu Waldo leidmine."
Rodriguez-Saona on välja töötanud algoritmid, mida skannerid kasutavad toiduainete erinevate aspektide tuvastamiseks. uuringud veenduge, et tulemused oleksid samad kui traditsiooniliste laboritestide tulemused. Töödeldud tomatites testitud toiduomadused keskenduvad konsistentsile, tekstuurile ja maitsele, sealhulgas lahustuvatele kuivainetele, pH-le, happesusele, viskoossusele, suhkrutele ja orgaanilistele hapetele.
Lisaks töödeldud tomatitööle on Rodriguez-Saona ja tema kraadiõppurite meeskond uurinud erinevaid kartulikrõpsude omadusi, sealhulgas õli kvaliteedi hindamine ja akrüülamiidi olemasolu.
Õli kvaliteet on probleem, kuna toiduõlid ja -rasvad on üks neist enamik võltsitud toiduaineid tööstuses ning traditsioonilised meetodid nende testimiseks on aeganõudvad, keerulised ja kulukad ning tekitavad suures koguses jäätmeid, ütles Rodriguez-Saona. Juulis juhib ta seanssi, Majanduslikult motiveeritud võltsimine: väljakutsed ja uuendused toidupettuste tuvastamiselChicagos Toidutehnoloogide Instituudi aastakoosolekul ja esitleb kaasaskantavaid tehnoloogiaid toidu rikkujate tuvastamiseks.
Akrüülamiidi olemasolu kõrgel temperatuuril praetud kartulikrõpsudes ja muud tüüpi kartulites on juba ammu probleemiks olnud tööstuses ning 2010. aastal nimetasid Ühine Toidu- ja Põllumajandusorganisatsioon ning Maailma Terviseorganisatsiooni komitee seda inimeste terviseprobleemiks. Ta ütles, et akrüülamiidi testimiseks vajalikud seadmed on enamiku ettevõtete jaoks ise katsete läbiviimiseks kulukad ja proovide saatmine kolmanda osapoole laborisse võib tulemuste saamiseks võtta nädalaid.
"Akrüülamiidi taset reguleeritakse praegu ainult Californias osana Proposition 65, ametlikult tuntud kui 1986. aasta ohutu joogivee ja toksiinide jõustamise seadus, kuid olen palju rääkinud ettevõtetega ja nad tahavad leida kuluefektiivse viisi selle mõõtmiseks. Niisiis, me töötame selle arendamise nimel.
Rodriguez-Saona taotleb raha ka USA põllumajandusministeeriumilt.
„Praegu teeme koostööd ettevõtetega ja töötame välja algoritme, mis sobivad nende ainulaadsete rakendustega. Kuid USDA rahastamisel suudaksime töötada mõnede nende suurte probleemidega, nagu akrüülamiid või võltsimine, ja töötada välja algoritmid infrapunakatsete läbiviimiseks toiduainete puhul, mis oleksid kõigile kättesaadavad.
Ohios ja mujal asuvad toidutootjad, kes on huvitatud tehnoloogia kohta lisateavet, võivad Rodriguez-Saonaga ühendust võtta e-posti teel aadressil rodriguez-saona.1@osu.edu või helista 614-292-3339.