Тестови квалитета хране за које су традиционално потребни сати – или дани – да се изведу у лабораторији сада могу да се заврше за само неколико минута, без потребе да се чак и удаљите од производне линије.
„Ово је промена игре за индустрију. Омогућава вам да изађете из лабораторије и тестирате у производној линији или чак на терену“, рекао је Луис Родригуез-Саона, професор науке о храни и технологије на Државном универзитету Охајо.
Последњих 16 година, научник за храну у држави Охајо Висока школа прехрамбених, пољопривредних и еколошких наука се бави испитивањем употребе инфрацрвене технологије за одређивање квалитета прехрамбених производа. Родригуез-Саона је такође научник у Центру за пољопривредна истраживања и развој у Охају, истраживачком огранку колеџа.
У последње четири године на тржишту су се појавили преносиви скенери, а његов рад се показао непроцењивим у прилагођавању потребама прехрамбене индустрије.
„Са соком од парадајза можемо да погледамо 12 различитих атрибута за мање од једног минута“, рекао је Родригуез-Саона. „За све ово би требало више сати, ако не и дана, да се прикупи и тестира један узорак на традиционалан начин.
Између осталих сарадње, Родригуез-Саона је у протеклих пет година склопио уговор са Калифорнијска лига прерађивача хране за тестирање парадајз сока и парадајз пасте. Калифорнија производи више од 90 одсто прерађеног парадајза у земљи и скоро половину прерађеног парадајза који се узгаја широм света.
„Операција је невероватна“, рекао је Родригез-Саона. „Имају толико производних линија и сваког сата шаљу узорке у лабораторију да прате квалитет различитих серија.
Такво испитивање је неопходно да би се осигурала безбедност и квалитет сока од парадајза, од чега се велики део даље прерађује у парадајз пасту и друге производе.
Тренутно, индустрија користи технологију да допуни традиционално праћење, али рад Родригуез-Саоне могао би бити од кључног значаја за добијање одобрења да се користи као примарни метод тестирања. До сада је Родригуез-Саона објавио пет Научни радови о коришћењу инфрацрвене технологије за прераду парадајза.
„Сада узимају узорке, доносе их у лабораторију за осигурање квалитета и потребно је неколико сати да се заврше неки од тестова. Такође им је потребно квалификовано особље за обављање овог посла. То је дуготрајно и скупо.”
Ако тестирање идентификује било какве проблеме са производом, прерађивач би морао да га прода са попустом или да га поново обради.
„Али са овом јединицом – тако је мала, као кутија за ручак – ово можете да унесете у фабрику како бисте у реалном времену проценили квалитет производа и одмах променили обраду уместо да чекате да се лабораторијски резултати врате .”
У својим студијама, Родригуез-Саона користи инфрацрвене сензоре које су направили водећи програмери, укључујући Агилент Тецхнологиес и Тхермо Фисхер Сциентифиц. Преносиви инфрацрвени светлосни инструменти су првобитно били дизајнирани за Министарство одбране, Агенцију за борбу против дрога и фармацеутску индустрију да идентификују присуство експлозива и недозвољених дрога и да тестирају фармацеутске производе на фалсификат. Неки од преносивих скенера су велики као кутије са алатима, а други су ручни.
„Ми смо први који су набавили ове инструменте за разматрање апликација у прехрамбеној индустрији“, рекао је он.
Процес тестирања је варљиво једноставан: узорак производа, мањи од зрна грашка, ставља се на скенер или се скенира ручним спектрометром. Инфрацрвено светло циља специфичне функционалне групе у молекулима који чине храну; различити молекули апсорбују светлост на различитим фреквенцијама.
"Ово производи спектар, који се заснива на тој апсорпцији светлости", рекао је Родригуез-Саона. „Ми подвргавамо тај спектар мултиваријантној анализи да бисмо прецизно одредили информације које тражимо.
„Изједначавам спектар са панорамском фотографијом. Садржи много информација, али да бисте пронашли информације које тражите, морате их пажљиво проучити. Мултиваријантна анализа је попут лупе која вам омогућава да то урадите, користећи хемометрију за идентификацију специфичног сигнала који је повезан са одређеним молекулом.
"У суштини, то је као да нађете Валда."
Родригуез-Саона је развио алгоритме које скенери користе у откривању различитих аспеката намирница, а његове студије проверите да ли су резултати једнаки онима из традиционалних лабораторијских тестова. Атрибути хране тестирани у прерађеном парадајзу фокусирају се на конзистенцију, текстуру и укус, укључујући растворљиве чврсте материје, пХ, киселост, вискозитет, шећере и органске киселине.
Поред обрађеног парадајза, Родригуез-Саона и његов тим дипломираних студената проучавали су различите карактеристике чипса, укључујући процена квалитета нафте и присуство акриламида.
Квалитет уља је проблем, јер су јестива уља и масти једно од њих већина фалсификованих намирница у индустрији, а традиционалне методе за њихово тестирање су дуготрајне, компликоване и скупе и стварају велике количине отпада, рекао је Родригуез-Саона. У јулу, он води сесију, Економски мотивисано превара: изазови и иновације у откривању преваре у храни, на годишњем састанку Института за прехрамбене технологе у Чикагу, и представиће преносиве технологије за скрининг на кршење хране.
Присуство акриламида у чипсу и другим врстама кромпира пржених на високим температурама одавно је проблем у индустрији, а 2010. године, Заједничка организација за храну и пољопривреду и комитет Светске здравствене организације прогласили су то проблемом за здравље људи. Али опрема потребна за тестирање акриламида је превисока за већину компанија да би самостално спроводиле тестове, а слање узорака у лабораторију треће стране може потрајати недељама да би се добили резултати, рекао је он.
„Нивои акриламида су тренутно регулисани само у Калифорнији као део предлога 65, званично познатог као Закон о безбедној води за пиће и токсичности из 1986, али сам много разговарао са компанијама и оне желе да пронађу исплатив начин да то мере. Дакле, радимо на томе да то развијемо.”
Родригез-Саона се такође пријављује за финансирање од Министарства пољопривреде САД.
„Тренутно радимо са компанијама и развијамо алгоритме који одговарају њиховим јединственим апликацијама. Али уз финансирање УСДА, могли бисмо да радимо на неким од ових великих проблема, као што су акриламид или фалсификовање, и да развијемо алгоритме за спровођење инфрацрвеног тестирања хране која би била доступна свима.
Произвођачи хране у Охају и другде заинтересовани да сазнају више о технологији могу контактирати Родригуез-Саона путем е-поште на родригуез-саона.1@осу.еду или позовите КСНУМКС-КСНУМКС-КСНУМКС.