Analiza NIRS stopni Brix w całych jabłkach w czasie rzeczywistym

Analiza stopni Brixa

W ostatnich latach przemysł rolno-spożywczy znacznie się rozwinął dzięki wdrożeniu technologii mających na celu poprawę kontroli jakości i wydajności procesów produkcyjnych. Jedną z najistotniejszych technologii w tym zakresie jest spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS). Technologia ta wykazała duży potencjał w zakresie nieniszczącej i szybkiej analizy produktów rolnych, takich jak jabłka, umożliwiając pomiar szerokiego zakresu parametrów jakościowych. Niniejszy artykuł ma na celu przedstawienie szczegółowej analizy zastosowania technologii NIRS w ciągłej analizie całych jabłek Golden Delicious, ze szczególnym uwzględnieniem analizy stopnia brix, który jest głównym parametrem kontrolującym dojrzewanie owoców, a także ich konserwację i komercjalizację.

Tradycyjna analiza stopni Brixa w jabłkach

Tradycyjną metodą analizy stopnia Brix jabłek stosowaną w przemyśle jest refraktometria. Chociaż jest to prosta i dość niedroga metoda, jest destrukcyjna, off-line, oparta na losowym i powolnym pobieraniu próbek, co uniemożliwia analizę dużych ilości produkcji.

Zalety technologii NIRS

Nieniszczący: W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, NIRS nie wymaga niszczenia próbki, co pozwala na analizę owoców w całości i zachowanie ich przydatności do sprzedaży.
Szybki: Analiza jest natychmiastowa, z czasem reakcji liczonym w milisekundach.
Wieloparametryczna: Pojedyncza analiza NIRS może dostarczyć informacji na temat kilku parametrów jakościowych jednocześnie.
Mniejsze straty: Dzięki natychmiastowej identyfikacji owoców o niskiej jakości, można je przekierować przed kontynuowaniem procesu pakowania, zmniejszając marnotrawstwo zasobów.
Optymalizacja przechowywania: Technologia NIRS może określić, które owoce mają największy potencjał przechowywania, pomagając firmom lepiej zarządzać zapasami.

Analiza stopni Brixa w jabłkach

Poniższy model NIRS do analiza stopni Brixa został przeprowadzony z 40 próbkami i referencjami odmiany jabłek Golden Delicious. Widma i wartości referencyjne uzyskano z 4 różnych punktów (powtórzeń) każdego jabłka z zestawu kalibracyjnego za pomocą analizatora procesu Visum NIR In-Line™. Na koniec, cyfrowy refraktometr został użyty do uzyskania zestawu wartości referencyjnych.

^{Rysunek 1: Stopnie Brix – kluczowe dane analizatora procesu Merit Visum NIR In-Line™}

^{Rysunek 2: Próbki użyte podczas szkolenia modelu (szare) i automatycznie podzielone wewnętrzne próbki walidacyjne (niebieskie).} ^{Rysunek 3: Ryzyko}^{nadmiernego dopasowania}^{dla modelu brix dla jabłek Golden Delicious.}

Wnioski: NIRS Analiza stopni Brixa

Dla zakresu próbek zestawu kalibracyjnego (11,1 – 15,8 brix) uzyskano RMSEP (Root Mean Square Error of Prediction) ±0,3 i współczynnik korelacji (R2) 0,93 w odniesieniu do wyników uzyskanych przy użyciu metody referencyjnej. Oprogramowanie Model Builder Visum Master™ automatycznie uruchamia również procedurę jakości widmowej w celu wyeliminowania widmowych wartości odstających , tj. danych, które zostały zidentyfikowane poza polem modelu podczas fazy szkolenia, a na koniec test permutacji w celu określenia ryzyka nadmiernego dopasowania, które można rozumieć jako prawdopodobieństwo, że przeprowadzona kalibracja nie zareaguje odpowiednio na przyszłe próbki (nieużywane podczas kalibracji). W przypadku tego modelu ryzyko nadmiernego dopasowania wyniosło zaledwie 0,0015, wykazując przydatność i dokładność analizatora procesu Visum NIR In-Line™ do ciągłej analizy na liniach sortowania jabłek.

IRIS Technology Solutions