Utilizarea instrumentelor NIT (Near Infrared Transmission) pentru determinarea parametrilor de calitate ai orzului

Introducere

Orzul (Hordeum vulgare) este a patra cea mai mare cultură de cereale din lume. Este o cereală versatilă, cu un rol important în agricultură și în industria alimentară.

Orzul este utilizat în principal pentru hrana animalelor, unde este un furaj foarte comun datorită conținutului său ridicat de energie și contribuției sale la sănătatea animalelor. Este, de asemenea, o materie primă pentru producția de malț, care este unul dintre ingredientele principale ale berii și ale băuturilor spirtoase fermentate din cereale (whisky, vodcă). Acestea sunt cele două utilizări principale ale orzului.

În cantități mult mai mici decât cele două utilizări de mai sus, orzul este, de asemenea, măcinat în făină (de exemplu, pentru pâine și paste făinoase), deoarece este bogat în fibre și minerale.

În plus, extractele de orz sunt utilizate într-o serie de produse din industria cosmetică și farmaceutică.

Conținutul de proteine este unul dintre cei mai importanți parametri nutriționali ai orzului, deoarece influențează compoziția hranei pentru animale și calitatea malțului. Metodele analitice chimice convenționale pentru determinarea conținutului de proteine necesită mult timp și sunt costisitoare; prin urmare, tehnologiile rapide și nedistructive, cum ar fi transmisia în infraroșu apropiat (NIT), sunt din ce în ce mai răspândite. Tehnologia în infraroșu apropiat a fost descrisă în articolul anterior de pe blogul nostru (https://www.infracont.com/ro/blog/utilizarea-instrumentelor-nit-near-infrared-transmission-pentru-determinarea-parametrilor-de-calitate-ai-graului), astfel încât nu o vom discuta aici.

Parametrii și caracteristicile de măsurare care pot fi măsurate cu NIR

Umiditatea
Conținutul de umiditate este unul dintre cei mai importanți parametri de calitate pentru orz, deoarece un conținut de umiditate prea ridicat poate reduce timpul de depozitare și crește riscul de dezvoltare a mucegaiului. Grupurile O-H absorb lumina în anumite benzi ale spectrului infraroșu apropiat. Cu o calibrare adecvată și cunoașterea ratei de absorbție a luminii, conținutul de umiditate poate fi determinat rapid și precis și există o corelație ridicată între rezultatele de laborator și rezultatele NIR.

Intervalul de măsurare NIR: ~9-20%
Precizia așteptată a măsurării NIR: variație maximă ~0,2% (variația rezultatului estimat de instrument în comparație cu rezultatul de referință măsurat în laborator)
Metoda de laborator de referință: cuptor de uscare

Proteina
Grupurile N-H absorb lumina în anumite benzi ale spectrului infraroșu apropiat. Ca și în cazul grâului, conținutul de proteine al orzului poate fi determinat rapid și precis prin calibrarea corespunzătoare, folosind rata de absorbție a luminii, astfel încât este vorba în esență de o măsurare a conținutului de azot. Conținutul de proteine al orzului este conținutul total de azot măsurat, exprimat ca procent din substanța uscată, înmulțit cu 6,25. Deoarece este o măsurare „directă”, există o corelație ridicată între rezultatele de laborator și rezultatele NIR.

Intervalul de măsurare NIR: ~7-18%
Precizia preconizată a măsurării NIR: abatere standard maximă ~0,3-0,35%
Metoda de laborator de referință: metoda Kjelhdal (distrugere umedă) sau metoda Dumas (ardere)

Conținutul de proteine din orz este strâns legat de conținutul de azot din sol. Citiți despre această relație în postarea de pe blog privind analiza NIR a grâului.

În ceea ce privește conținutul de proteine, nevoile utilizatorilor sunt complet diferite pentru orzul furajer și orzul pentru malț:

• pentru orzul furajer, un conținut ridicat de proteine este de dorit pentru valoarea sa nutritivă superioară, în timp ce
• orzul pentru malț are un conținut de proteine mai scăzut decât orzul furajer, dar conținutul optim de proteine este cuprins între 9,5 și 11,5%, în funcție de tehnologia de producție.

Pentru malț, se utilizează în general orzul de primăvară, în principal din soiurile de orz cu două rânduri, în timp ce pentru furaje se utilizează în general orzul de toamnă, majoritatea soiurilor fiind de orz cu șase și mai multe rânduri (dar există și soiuri de orz furajer cu două rânduri și orz pentru malț cu șase rânduri).

Din punct de vedere NIR, este util să se măsoare conținutul de proteine al orzului de primăvară și al orzului de toamnă folosind calibrări separate, deoarece instrumentele NIR „văd” cele două grupuri ușor diferit. Acest lucru înseamnă, de obicei, doar o schimbare a conținutului de proteine, adică calibrarea proteinelor pentru orzul de iarnă va măsura ușor sub sau peste orzul de primăvară și viceversa (în America de Nord, se utilizează calibrări separate pentru orzul cu două rânduri și orzul cu șase rânduri din același motiv, dar acestea sunt, în principiu, aceleași cu calibrările europene pentru orzul de primăvară și orzul de iarnă).

Greutatea hectolitrului

Greutatea hectolitrului nu se măsoară prin spectroscopie în infraroșu, ci cu ajutorul unui modul independent de greutate specifică încorporat. Modulul măsoară greutatea unui eșantion de grâu de un anumit volum cu ajutorul unei celule de cântărire încorporate, din care instrumentul calculează rezultatul.

Interval de măsurare: 58-76 kg/hl
Precizia preconizată: variație maximă ~ 0,7 kg/hl
Metoda de laborator de referință: condrometru

În cazul orzului, greutatea hectolitrică este un parametru foarte important, care indică densitatea bobului. Cu cât greutatea hectolitrică este mai mare, cu atât greutatea bobului este mai importantă,

• cu cât conținutul de amidon al boabelor este mai mare, mai puține resturi și impurități,  
• cu cât proporția de boabe goale este mai mică, cu atât proporția de boabe germinabile apte pentru malț este mai mare,
• cu cât boabele rezistă mai bine la depozitare, cu atât sunt mai puțin predispuse la deteriorare sau mucegai.

Parametri care nu pot fi măsurați cu spectroscopia NIR sau cu precizie insuficientă

Următorii parametri nu pot fi măsurați cu NIR:

• Conținutul de amidon: corelație scăzută între rezultatele NIR și rezultatele de laborator, nu poate fi măsurat prin NIR (în cazul în care este absolut necesar să se cunoască, acesta este de obicei determinat indirect prin estimare pe baza cantității de componente bine măsurate).
• Claritatea (cantitatea de corpuri străine, procentul de boabe sparte, contaminate etc.)
• Toxine
• Clasificare
• Germinație

 
Rezumat

Instrumentele NIT permit măsurarea rapidă și nedistructivă a celor mai importanți trei parametri de calitate ai orzului: conținutul de umiditate, conținutul de proteine și greutatea hectolitrică. Avantajul acestei metode constă în faptul că un număr mare de probe poate fi analizat într-un timp scurt și este ușor de separat loturile adecvate pentru malț și pentru furaje. Măsurătorile NIR prezintă o corelație ridicată cu rezultatele de laborator. Alți parametri precum capacitatea de germinare sau puritatea nu pot fi măsurați prin spectroscopie NIR.