Тестовете за качество на храните, които традиционно отнемат часове – или дни – за извършване в лабораторията, сега могат да бъдат завършени само за минути, без дори да е необходимо да се отдалечавате от производствената линия.
„Това е промяна в играта за индустрията. Това ви позволява да излезете от лабораторията и да тествате в производствената линия или дори на терен“, каза Луис Родригес-Саона, професор по хранителни науки и технологии в Държавния университет в Охайо.
През последните 16 години учен по храните от щата Охайо Колеж по хранителни, селскостопански и екологични науки проучва използването на инфрачервена технология за определяне на качеството на хранителните продукти. Родригес-Саона също е учен от Центъра за селскостопански изследвания и развитие на Охайо, изследователското поделение на колежа.
През последните четири години на пазара се появиха портативни скенери и работата му се оказа безценна за адаптирането им към нуждите на хранителната индустрия.
„С доматения сок можем да разгледаме 12 различни атрибута за по-малко от минута“, каза Родригес-Саона. „Всичко това ще отнеме няколко часа, ако не и дни, за да се събере и тества една проба по традиционния начин.“
Наред с други сътрудничества, през последните пет години Родригес-Саона е сключил договор с Калифорнийската лига на хранителните преработватели за тестване на доматен сок и доматено пюре. Калифорния произвежда повече от 90 процента от преработените домати в страната и почти половината от преработените домати, отглеждани в световен мащаб.
„Операцията е невероятна“, каза Родригес-Саона. „Те имат толкова много производствени линии и всеки час изпращат проби в лабораторията, за да наблюдават качеството на различните партиди.“
Такова изпитване е необходимо, за да се гарантира безопасността и качеството на доматения сок, голяма част от който преминава за по-нататъшна преработка в доматено пюре и други продукти.
Понастоящем индустрията използва технологията, за да допълни традиционния мониторинг, но работата на Родригес-Саона може да помогне за получаването на одобрение за използването й като основен метод за тестване. Досега Родригес-Саона е публикувал пет научни трудове относно използването на инфрачервена технология за обработка на домати.
„Сега те вземат проби, носят ги в лабораторията за осигуряване на качеството и отнема няколко часа, за да завършат някои от тестовете. Те също се нуждаят от квалифициран персонал, за да вършат тази работа. Това отнема време и е скъпо."
Ако тестването установи някакви проблеми с продукта, процесорът ще трябва да го продаде с отстъпка или да го преработи.
„Но с това устройство – толкова е малко, като кутия за обяд – можете да го внесете в завода, за да правите оценки в реално време на качеството на продукта и да правите промени в обработката незабавно, вместо да чакате лабораторните резултати да се върнат ”
В своите проучвания Родригес-Саона използва инфрачервени сензори, произведени от водещи разработчици, включително Agilent Technologies и Thermo Fisher Scientific. Преносимите инструменти за инфрачервена светлина първоначално са предназначени за Министерството на отбраната, Агенцията за борба с наркотиците и фармацевтичната индустрия, за да идентифицират наличието на експлозиви и незаконни наркотици и да тестват фармацевтични продукти за фалшификати. Някои от преносимите скенери са големи колкото кутии с инструменти, а други са ръчни.
„Ние сме първите, които получиха тези инструменти, за да разгледаме приложенията в хранително-вкусовата промишленост“, каза той.
Процесът на тестване е измамно прост: проба от продукта, по-малка от грахово зърно, се поставя върху скенера или се сканира с ръчния спектрометър. Инфрачервена светлина е насочена към специфични функционални групи в молекулите, които съставляват храната; различни молекули поглъщат светлината с различни честоти.
„Това произвежда спектър, който се основава на тази абсорбция на светлина“, каза Родригес-Саона. „Ние подлагаме този спектър на многовариантен анализ, за да определим информацията, която търсим.
„Приравнявам спектъра към панорамна снимка. Той съдържа много информация, но за да намерите информацията, която търсите, трябва да я проучите внимателно. Многовариантният анализ е като лупа, която ви позволява да направите това, като използвате химиометрия, за да идентифицирате специфичен сигнал, който е свързан с конкретна молекула.
"По принцип това е като да намериш Уолдо."
Родригес-Саона е разработил алгоритмите, които скенерите да използват за откриване на различни аспекти на хранителните артикули и неговите изследвания проверете дали резултатите са равни с тези от традиционните лабораторни тестове. Хранителните качества, тествани в преработени домати, се фокусират върху консистенцията, текстурата и вкуса, включително разтворими твърди вещества, pH, киселинност, вискозитет, захари и органични киселини.
В допълнение към работата с преработени домати, Родригес-Саона и неговият екип от студенти са изучавали различни характеристики на картофения чипс, включително оценка на качеството на маслото и наличие на акриламид.
Качеството на маслото е проблем, тъй като хранителните масла и мазнини са едни от тях повечето фалшифицирани храни в индустрията, а традиционните методи за тестването им отнемат време, са сложни и скъпи и генерират големи количества отпадъци, каза Родригес-Саона. През юли той модерира сесия, Икономически мотивирани фалшификации: предизвикателства и иновации при разкриването на измами с храни, на годишната среща на Института по хранителни технолози в Чикаго, и ще представи преносимите технологии за скрининг за хранителни примеси.
Наличието на акриламид в картофения чипс и други видове картофи, пържени при високи температури отдавна е проблем в индустрията, а през 2010 г. Съвместната организация по храните и земеделието и комитет на Световната здравна организация го нарекоха като проблем за човешкото здраве. Но оборудването, необходимо за тестване на акриламид, е скъпо за повечето компании, за да провеждат тестове сами, а изпращането на проби до лаборатория на трета страна може да отнеме седмици, за да се получат резултати, каза той.
„Нивата на акриламида в момента се регулират само в Калифорния като част от предложение 65, официално известно като Закон за прилагане на безопасна питейна вода и токсични вещества от 1986 г, но говорих много с компании и те искат да намерят рентабилен начин за измерване за това. Така че ние работим, за да го развием."
Родригес-Саона също кандидатства за финансиране от Министерството на земеделието на САЩ.
„В момента ние работим с компании и разработваме алгоритми, които отговарят на техните уникални приложения. Но с финансиране от USDA ще можем да работим по някои от тези основни проблеми, като акриламид или фалшификация, и да разработим алгоритми за провеждане на инфрачервено тестване на храни, които биха били достъпни за всеки.
Производителите на храни в Охайо и другаде, които се интересуват да научат повече за технологията, могат да се свържат с Rodriguez-Saona по имейл на адрес rodriguez-saona.1@osu.edu или се обадете на 614 292-3339.