Analisi gradi Brix delle mele mediante spettroscopia NIR in tempo reale

Analisi gradi Brix

Negli ultimi anni l’industria agroalimentare ha compiuto notevoli progressi grazie all’implementazione di tecnologie per migliorare il controllo della qualità e l’efficienza dei processi produttivi. Una delle tecnologie più rilevanti a questo proposito è la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). Questa tecnologia ha dimostrato un grande potenziale per l’analisi rapida e non distruttiva di prodotti agricoli, come le mele, consentendo la misurazione di un’ampia gamma di parametri qualitativi. Il presente lavoro si propone di presentare un’analisi dettagliata dell’applicazione della tecnologia NIRS nell’analisi in continuo di mele Golden Delicious intere, con particolare attenzione all’analisi del grado brix, che è il parametro principale per il controllo della maturazione del frutto, nonché per la sua conservazione e commercializzazione.

Analisi tradizionale dei gradi brix nelle mele vs Analisi gradi Brix mediante spettroscopia NIR

Il metodo tradizionale di analisi del grado Brix delle mele utilizzato nell’industria è la rifrattometria. Pur essendo un metodo semplice e abbastanza economico, è distruttivo, fuori linea, basato su campionamenti casuali e lenti, il che rende impossibile l’analisi di grandi volumi di produzione.

Vantaggi della tecnologia NIRS nell'analisi gradi brix

Non distruttivo: A differenza dei metodi tradizionali, la NIRS non richiede la distruzione del campione, consentendo di analizzare il frutto nella sua interezza e mantenendolo idoneo alla commercializzazione.
Veloce: L’analisi è immediata, con tempi di risposta in millisecondi.
Multiparametrica: Una singola analisi NIRS può fornire informazioni su diversi parametri qualitativi contemporaneamente.
Riduzione degli sprechi: Identificando immediatamente i frutti di scarsa qualità, è possibile deviarli prima che proseguano nel processo di confezionamento, riducendo lo spreco di risorse.
Ottimizzazione dello stoccaggio: La tecnologia NIRS può identificare quali frutti hanno il maggior potenziale di conservazione, aiutando le aziende a gestire meglio le scorte.

Analisi gradi Brix delle mele con la spettroscopia NIR

Il seguente modello NIRS per l’analisi del grado brix è stato eseguito con 40 campioni e riferimenti della varietà Golden Delicious. Gli spettri e i riferimenti sono stati ottenuti da 4 punti diversi (repliche) di ciascuna mela dal set di calibrazione con l’analizzatore di processo Visum NIR In-Line™. Infine, è stato utilizzato un rifrattometro digitale per ottenere la serie di valori di riferimento.

^{Figura 1: Analisi Gradi Brix – Figure chiave dell’analizzatore di processo Merit Visum NIR In-Line™}

^{Figura 2: Campioni utilizzati durante l’addestramento del modello (grigio) e campioni di validazione interna suddivisi automaticamente (blu).} ^{Figura 3: Rischio di}^overfitting^{per il modello brix per le mele Golden Delicious.}

Conclusioni: Analisi gradi Brix mediante spettroscopia NIR

Per l’intervallo di campioni del set di calibrazione (11,1 – 15,8 brix), sono stati ottenuti un RMSEP (Root Mean Square Error of Prediction) di ±0,3 e un coefficiente di correlazione (R2) di 0,93 rispetto ai risultati ottenuti con il metodo di riferimento. Il software Model Builder Visum Master™ esegue automaticamente anche una routine di qualità spettrale per eliminare gli outlier spettrali, ossia i dati identificati al di fuori del campo del modello durante la fase di addestramento, e infine un test di permutazione per determinare il rischio di overfitting, che può essere inteso come la probabilità che la calibrazione eseguita non risponda adeguatamente ai campioni futuri (non utilizzati durante la calibrazione). Per questo modello il rischio di overfitting è stato solo di 0,0015, dimostrando l’utilità e l’accuratezza dell’analizzatore di processo Visum NIR In-Line™ per l’analisi continua sulle linee di selezione delle mele.

Di IRIS Technology Solutions

Analisi gradi Brix delle mele mediante spettroscopia NIR in tempo reale