Introdução
A espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) é uma ferramenta notável que melhorou nossa compreensão dos materiais, abrindo novos caminhos para a análise de materiais.
A análise de materiais é o processo de caracterizar o material para entender sua composição química, permitindo classificá-lo com base em suas propriedades (classificação), qualificar sua adequação para aplicações específicas (qualificação) e/ou quantificar seus elementos composicionais para garantir que atenda aos padrões e especificações exigidos (quantificação).
Continue lendo para saber mais sobre a espectroscopia NIR, suas várias aplicações e como escolher a melhor solução de espectroscopia NIR.
O que é espectroscopia NIR?
NIR é a sigla para espectroscopia de infravermelho próximo, referindo-se à técnica analítica que usa luz infravermelha próxima para escanear e analisar o material em busca de traços composicionais ou característicos. Cada material tem uma interação única com a luz infravermelha, ou seja, na espectroscopia NIR, aproveitamos esse fenômeno físico usando luz no espectro infravermelho próximo para examinar e analisar materiais. Colocar luz NIR em uma amostra e coletar a luz refletida ou transmitida por ela permite obter uma riqueza de informações sobre a composição, estrutura e propriedades da amostra sem alterá-la (não invasiva). Graças a décadas de pesquisa, essa técnica analítica tem sido usada em vários setores devido à sua versatilidade e confiabilidade no fornecimento de informações valiosas.
Continue lendo para saber como funciona.
Como funciona a espectroscopia NIR?
Usando dispositivos/espectrômetros NIR, capturamos e analisamos a interação entre luz e matéria na faixa do infravermelho próximo, a luz é composta de ondas eletromagnéticas com diferentes comprimentos de onda; quando a luz NIR interage com um material, comprimentos de onda exclusivos específicos são absorvidos com base na composição molecular do material. (mais sobre as diferentes respostas de luz e o que elas significam neste artigo)
Ao analisar a resposta, os espectrômetros NIR fornecem informações sobre a composição e as propriedades do material, como umidade, amido, proteína, gordura e óleos, e a qualidade é codificada na resposta espectral. Por exemplo, a figura a seguir mostra a resposta espectral exclusiva de uma amostra de grãos de destiladores secos (DDG). O eixo x do diagrama representa os comprimentos de onda da luz que interagiu com a amostra. Esse eixo y representa a quantidade de luz absorvida pela amostra. Informações sobre a composição de água, proteína, gordura e amido dessa amostra podem ser obtidas em diferentes comprimentos de onda, conforme mostrado no diagrama.
Para decodificar a resposta espectral, diferentes técnicas de modelagem matemática, como quimiometria, são usadas para criar modelos de calibração.
O que são quimiometria?
Em termos simples, a quimiometria é um meio de decodificar respostas espectrais para informações úteis que os humanos podem entender. Conforme definido pela Sociedade Internacional de Quimiometria, “a disciplina que usa métodos matemáticos e estatísticos para projetar procedimentos e experimentos de medição ideais e fornecer o máximo de informações químicas analisando dados químicos.
O que são modelos de calibração?
Os modelos de calibração são modelos matemáticos treinados com valores conhecidos para prever a composição de novas amostras com valores desconhecidos.
Conforme definido por ResearchGate, ”encontrar um conjunto exclusivo de parâmetros do modelo que forneça uma boa descrição do comportamento do sistema e possa ser alcançado confrontando as previsões do modelo com as medições reais realizadas no sistema.”
Leia Como funciona o NIR para um mergulho mais profundo na espectroscopia NIR e suas vantagens em relação a outras técnicas analíticas.
As aplicações da espectroscopia NIR em todas as indústrias
A versatilidade da tecnologia NIR é evidente na grande variedade de aplicações que ela suporta. É fundamental para otimizar a saúde e o rendimento das culturas na agricultura, garantindo a qualidade dos produtos farmacêuticos e mantendo os mais altos padrões em vários processos industriais. A seguir está uma visão geral dos casos de uso em que o NIR é usado em vários campos.
1. Nutrição animal
A espectroscopia NIR desempenha um papel importante na otimização das formulações de ração animal. Ajudar os agricultores com dados rápidos e precisos para obter as melhores misturas de ração garante que o gado receba os nutrientes adequados, como aves e aquicultura. Isso contribui para a produção eficiente de carne, leite e ovos. Laboratórios de alimentação como Nutricontrol, Laboratórios Dairyland, Laboratórios Rocker River, e outros também utilizam o NIR para analisar a qualidade e a composição da ração com precisão, garantindo a segurança e a conformidade regulatória.
Dispositivos de espectroscopia portáteis como o NeoSpectra podem trazer o poder do NIR para atender a essas necessidades e muito mais. Para fazer isso, os dispositivos precisam ser práticos, fáceis de usar e fornecer precisão em nível de laboratório. Esses dispositivos podem desempenhar um papel fundamental na capacitação de usuários de campo com análise instantânea da qualidade da ração para tomar decisões informadas que impactam diretamente a saúde e o crescimento do gado.
2. Cannabis medicinal
Para a indústria de cannabis, a espectroscopia NIR oferece análise instantânea e não destrutiva de plantas de cannabis. Várias partes interessadas, como criadores, produtores, reguladores e laboratórios, usam o NIR em diferentes estágios do ciclo de vida da planta para atingir vários objetivos, como reprodução seletiva e desenvolvimento de diferentes variedades de cannabis ou aprimoramento de características específicas, como potência, sabor, aroma e características de crescimento. Além de cultivar cepas com diferentes níveis de canabinóides e terpenos para atender às necessidades médicas específicas e a muitas outras práticas.
Para saber mais, leia este estudo sobre o uso de NIR para a classificação da cannabis medicinal.
3. Comida
Na indústria alimentícia, manter padrões de qualidade impecáveis não é negociável. A espectroscopia NIR garante a qualidade de vários produtos alimentícios, como grãos, sementes, laticínios, carnes e aves, óleos e gorduras. O NIR permite que as empresas mantenham padrões de qualidade rigorosos em toda a cadeia de valor, garantindo que os consumidores recebam alimentos que não sejam apenas seguros, mas também nutritivos e deliciosos.
A indústria de produção de alimentos está utilizando o NIR para monitorar os processos de produção e garantir a consistência de uma vasta gama de produtos alimentícios, conforme mencionado acima, como os produtores de leite que usam NIR para analisar a composição do leite para controle de qualidade antes da distribuição ou processamento adicional, além de operações de farinha e moagem que determinam a qualidade dos grãos e o conteúdo nutricional da farinha, garantindo os mais altos padrões para produtos de consumo, como pão e macarrão.
4. Solo
O NIR é usado com sucesso na análise do solo para avaliar a composição e a saúde do solo, permitindo a rápida determinação dos principais atributos do solo, como conteúdo de carbono do solo, teor de matéria orgânica, níveis de umidade e disponibilidade de nutrientes, que são essenciais para otimizar as práticas de manejo da cultura e aumentar a produtividade agrícola. Com a espectroscopia NIR, os agricultores obtêm informações valiosas sobre as condições do solo, permitindo decisões informadas que apoiam a agricultura sustentável e a gestão ambiental.
Leia mais nesta revisão crítica dos indicadores quimiométricos comumente usados para avaliar a qualidade de tA predição dos atributos do solo por espectroscopia NIR
O NIR provou ser muito eficaz no desenvolvimento de modelos de calibração para propriedades do solo, como carbono total, nitrogênio e matéria orgânica, consulte este estudo, que avalia a eficácia da espectroscopia visível e infravermelho próximo (Vis-NIR) para análise de solo em diferentes fazendas europeias. O estudo também destaca a importância da faixa de variação da amostra para obter uma calibração precisa.
5. Farmacêutica
Os dispositivos NIR foram adotados por empresas multinacionais no final da década de 1990 para identificação de matérias-primas para reduzir o custo dos testes de laboratório e garantir que todos os materiais entregues sejam rotulados corretamente. A tecnologia NIR também oferece 100% de inspeção sem a necessidade de diluição da amostra.
Algumas das aplicações do NIR na indústria farmacêutica:
- Teste em linha
- Operações de mistura
- Parâmetros físicos como tamanho de partícula, dureza, força de compactação e taxa de dissolução
- Determinação da umidade Determinação do conteúdo
A tecnologia NIR desempenha um papel importante no desenvolvimento e controle de qualidade de medicamentos no setor farmacêutico, operando como uma detetive vigilante para empresas farmacêuticas, pois elas utilizam espectrômetros NIR para avaliar a qualidade e a composição de compostos de medicamentos, melhorando seus processos de desenvolvimento de medicamentos.
7. Polímeros
O NIR tem identificação, caracterização e quantificação de polímeros muito avançadas. Por exemplo, é usado para classificar polímeros, controlar a qualidade de matérias-primas, analisar a concorrência e avaliar a degradação térmica ou fotoinduzida em polímeros e borrachas. Essa técnica oferece uma combinação de praticidade e precisão na medição e análise de polímeros.
Nosso blog dedicado sobre aplicações do sensor espectral NIR explora exemplos do mundo real, mostrando seu impacto fortalecedor em diferentes indústrias e como as soluções NeoSpectra impulsionam o progresso e a inovação nesses setores.
Observe que vários aplicativos NIR vêm com vários dispositivos com especificações diferentes. Continue lendo para saber mais sobre como escolher a opção certa para você
Escolhendo a solução correta de espectroscopia NIR
Considerações importantes ao selecionar a solução de espectroscopia NIR
- Custo total de propriedade
- Parâmetros que precisam ser analisados
- Precisão dos resultados
- Facilidade de uso
- Preparação e manutenção do modelo
- Acessibilidade de instrumentos e resultados
A escolha da ferramenta certa exige uma avaliação cuidadosa das especificações técnicas do espectrômetro (como faixa espectral, resolução e relação de ruído de sinal (SNR), facilidade de uso e compatibilidade com o equipamento existente. Além disso, considerar suas restrições orçamentárias e o suporte do fornecedor do instrumento NIR é essencial para tomar uma decisão bem informada.
Discutimos e explicamos mais detalhadamente essas considerações em nosso blog: como escolher a solução correta de detecção espectral; leia-o para obter uma explicação completa sobre a tomada de decisões.
NeoSpectra: espectroscopia NIR portátil pioneira
O NeoSpectra pode fazer tudo o que foi mencionado acima. Além disso, ele tem benefícios adicionais, como análise rápida no local, reduzindo drasticamente os tempos de resposta, permitindo avaliações mais frequentes e permitindo a tomada de decisões instantâneas e informadas em vários setores, todos encontrados em nossa solução de espectroscopia NIR portátil.
Saiba como Solução de espectroscopia NIR portátil da NeoSpectra ajuda indústrias desde nutrição animal, solo, alimentos e produtos farmacêuticos até cannabis medicinal e polímeros, além de seu compromisso com a acessibilidade, precisão e versatilidade.
Palavras finais
A tecnologia NIR nos permite ver as composições dos materiais, entender suas propriedades ocultas e testar os parâmetros necessários para tomar decisões informadas de forma rápida e econômica. Sua capacidade de revelar propriedades críticas dos materiais sem alterá-los abriu portas para inovações e insights sem precedentes.
Desde otimizar a nutrição animal e garantir a qualidade dos alimentos e do solo até permitir o cultivo preciso da cannabis medicinal e a proteção segura do meio ambiente, o futuro do sensoriamento espectral oferece maior precisão e aplicações mais abrangentes. A plataforma de espectroscopia NIR da NeoSpectra fornece uma solução de análise espectral acessível, precisa e versátil, trazendo a análise em nível de laboratório até a ponta dos dedos e impulsionando a inovação no sensoriamento espectral.
