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Visão geral
A triagem da presença de um adulterante em um material é uma tarefa essencial para várias empresas. Os métodos de triagem de um determinado adulterante podem falhar, pois novos adulterantes podem ser usados para passar pelo método de triagem estabelecido. Detectar adulterantes desconhecidos em um material conhecido é um verdadeiro desafio. A impressão digital espectral de um material é uma ferramenta forte que pode ser usada nesta aplicação. O NeoSpectra oferece uma análise rápida, precisa e no local para verificar a pureza dos materiais receptores. Nesta nota de aplicação, demonstramos o uso do espectrômetro NIR portátil NeoSpectra para detecção rápida da presença de adulterantes no leite em pó.
Introdução
Os produtos lácteos estão entre os produtos mais consumidos no mundo, tornando o leite um dos alimentos mais adulterados. Ureia (Carbamida) - CO (NH)2)2) é um constituinte natural do leite e é rico em nitrogênio. Nas práticas típicas de teste de leite, o teor de proteína do leite é estimado pela análise do teor de nitrogênio. Portanto, para aumentar a quantidade detectável de nitrogênio no leite, a ureia é frequentemente usada como adulterante do leite. Essa prática permite que os adulteradores marquem falsamente seu leite como leite de melhor qualidade com maior teor de proteína e cobrem preços mais altos.
Este experimento visa identificar a presença de ureia em amostras de leite em pó detectando sua resposta espectral à luz infravermelha próxima (NIR). Isso fornece uma ferramenta de análise poderosa para detectar se algum adulterante foi adicionado à amostra. Isso demonstra que o NeoSpectra Scanner, caracterizado por sua portabilidade, tamanho compacto e economia, permite a triagem de materiais puros no local.
Como o NIR funciona para testes de conformidade
Conformidade significa garantir que um produto atenda a padrões e requisitos de qualidade específicos. A espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) ajuda nesse processo usando luz. O NeoSpectra Scanner ilumina uma amostra e analisa a resposta da luz refletida. Cada material tem um padrão de reflexão exclusivo, como uma impressão digital. Ao comparar esse padrão com os das amostras padrão, a solução pode dizer rapidamente se a amostra atende aos padrões exigidos. Algoritmos sofisticados calculam um Índice de Conformidade (CI), que é um número que mostra o quão bem a amostra corresponde ao padrão.
Desenho do experimento
Conjunto de amostras:
Um total de 5 amostras de leite em pó foram coletadas de diferentes fontes comerciais.
As amostras foram divididas em dois grupos principais:
- Amostras de referência: amostras de leite em pó não adulterado
- Amostras de teste: amostras de leite em pó adulteradas com uréia em várias concentrações: 1,25%, 2,5% e 5%.
Para garantir a reutilização dos modelos em diferentes dispositivos, um total de 5 instrumentos foram usados para coletar espectros. Um instrumento foi usado para coletar as amostras de referência e os 4 instrumentos restantes foram usados para coletar espectros das amostras de teste.
Condições de medição:
- Configuração: Reflexão usando kit de pó
- Alcance espectral: 1.350 — 2.550 nm
- Tempo de digitalização: de 3s
- Medições: Cada amostra foi medida 4 vezes com o scanner NeoSpectra e calculada a média para a análise.
- Tempo de intervalo: 12 s
- Temperatura: temperatura ambiente
algoritmo de triagem
Um envelope em torno da média dos espectros de referência é usado como critério de aceitação. Se o espectro de teste estiver totalmente dentro desse envelope, essa amostra passará por esse algoritmo de triagem; caso contrário, essa amostra não corresponderá às amostras de referência. O envelope é baseado no desvio padrão dos espectros de referência em cada comprimento de onda, conforme mostrado na Figura 1.
Durante o teste, o desvio do espectro de teste do espectro de referência médio é dividido pelo desvio padrão dos espectros de referência em cada comprimento de onda.
A métrica de avaliação é o desvio máximo normalizado de todos os comprimentos de onda, chamado de índice de conformidade.
CI = máximo [(espectro_teste)eu-médiaeu )/padrãoeu ]
Onde test_spectrumeu é a resposta espectral da amostra de teste no comprimento de onda i, médiaeu é a média das respostas espectrais das amostras de referência no comprimento de onda i e stdeu é o desvio padrão das respostas espectrais das amostras de referência no comprimento de onda i.
O algoritmo de triagem está embutido no aplicativo NeoSpectra Conformity, que permite que os usuários desenvolvam modelos rápidos de testes de aprovação/reprovação.
Resultados e discussão
3 amostras de leite em pó adulteradas com diferentes concentrações de ureia são testadas com 4 scanners, ao lado de uma amostra não adulterada. Todas as amostras adulteradas foram detectáveis em todos os 4 scanners NeoSpectra, conforme mostrado na Figura 2.
Um limite de 5 para o índice de conformidade foi considerado o limite mais adequado para esta aplicação.
Conclusão
O NeoSpectra Scanner, quando usado em conjunto com o aplicativo Conformity, demonstrou um desempenho excepcional na detecção de leite em pó adulterado com ureia. O processo simples de medição de amostras e a facilidade de desenvolvimento do modelo, que não requer experiência prévia em modelagem, facilitam a rápida implementação dessa ferramenta em várias configurações com o mínimo de investimento de tempo. Essa solução abrangente identifica com eficácia adulterações com motivação econômica (EMA) e, subsequentemente, permite uma rápida tomada de decisão quando e onde a adulteração for detectada.
