رمز خود را فراموش کرده اید ؟

طیف‌سنجی بازتابی جهت آنالیز بذر و غلات

  توصیف کاربرد  

·         کلید واژه ها: فروسرخ، طیف‌سنج، غلات، بذر

·         تکنیک مورد استفاده:

o        طیف سنجی فروسرخ

              o        طیف سنجی بازتابی

·         حوزه کاربردی:  

o        صنایع کشاورزی 

o        آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت

شرح کاربرد

طیف‌سنجی فروسرخ و نزدیک بازتابی یک روش کارآمد جهت آنالیز در صنعت مواد غذایی و به شکل فراوانی در کاربردهای کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. برای آنالیز غلات و محصولات جانبی آن‌ها این روش نتایج قابل قبولی را به دست خواهد داد. و اخیراً در صنایع غذایی نیز به طور ویژه ای از آن استفاده می گردد و مورد توجه کشاورزان و مهندسین کشاورزی و محققین قرار گرفته است.
در این پژوهش ما بر روی بذر و دانه محصولات کشاورزی و شناسایی پارامتر‌های مرتبط با آن‌ها با استفاده از روش طیف‌سنجی تمرکز خواهیم نمود.
طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک یک روش جامع و قابل اعتماد است که به دلیل سرعت غیر تخریبی بودن و ارزان بودن جایگزین بسیاری از روش‌های قدیمی شناسایی و مشخصه یابی محصولات غذایی شده است. طیف‌سنجی فروسرخ اطلاعات بسیار مفیدی در مورد ترکیبات و کیفیت مواد محصولات غذایی در اختیار ما قرار میدهد این تکنیک در مورد رطوبت پروتئین‌ها کربوهیدرات‌ها و ترکیبات شکر موجود در مواد غذایی اطلاعات قابل توجه و مفیدی را در اختیار ما قرار می دهد.

 

طیف‌سنجی بازتابی جهت آنالیز بذر و غلات

این تکنیک در آنالیز و مشخصه یابی غلات در فرآیند رشد و پردازش و ذخیره سازی می‌تواند اطلاعاتی را در مورد محتویات مواد مغذی و دسته بندی محصولات در تمام مراحل داشت و برداشت استفاده نمود. این تکنیک نقش مهمی را در کنترل کیفیت و گروه بندی محصولات غذایی ایفا می کند و به طور گسترده‌ای توسط سازمان‌های کنترل کیفیت در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به عنوان مثال اندازه گیری میزان رطوبت در محصولات برای جلوگیری از کپک زدگی و کنترل قارچ‌ها اهمیت بالایی دارد. چرا که عدم کنترل این پارامتر منجر به خارج شدن محصول از فرآیند تولید و توزیع خواهد شد. همچنین آنالیز میزان رطوبت می‌تواند در دسته بندی دانه‌ها و غلات نیز مورد استفاده واقع گردد تا جهت انتخاب نمونه‌های مناسب برای آسیاب نمودن و کیفیت خروجی بالا ،بتوان محصول بهتری را داشت. علاوه بر این اندازه گیری رطوبت برای منجمد کردن یا خشک کردن به موقع نیز مفید است. بنابراین طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک به عنوان یک ابزار کنترل کننده این پارامتر به کار بسته خواهد شد و در حین فرآیند تولید و جداسازی، نمونه‌هایی که کیفیت نازل و بدی داشته باشند از رده خارج خواهد شد.

 شرایط آزمایش
طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک با روش بازتابی برای نمونه‌های گندم برنج و لوبیای سفید مورد استفاده قرار خواهد گرفت. بازه اندازه گیری دارای اهمیت در این پژوهش ۶۵۰ نانومتر تا ۱۱۰۰ نانومتر می باشد.
نور منبع توسط یک لامپ پر شدت هالوژن تنگستن ایجاد می‌گردد و به گونه ای قرار گرفته است که نمونه‌ها مورد تابش قرار گرفته و بازتاب از سطح آن‌ها وارد طیف‌سنج می گردد. برای قرار گیری دانه‌ها یک نگهدارنده طراحی شده است و نمونه‌ها روی این نگهدارنده قرار می گیرند.

شکل 2

طیف بازتابی فروسرخ گرفته شده از نمونه‌ها در شکل بالا نشان داده شده‌اند. همانطور که مشاهده می گردد طیف‌ها شباهت هایی با یکدیگر دارند اما در ناحیه هایی نیز با یکدیگر تفاوت می کند. این تفاوت‌ها باعث می گردد تا جداسازی محصولات قابل انجام و عملیاتی باشد مدل‌های جداسازی توسط الگوریتم‌های کمومتری قابل انجام هستند بدین شکل که ابتدا الگوریتم‌ها با استفاده از فرآیندهای یادگیری ماشین آموزش داده می شود و سپس بعد از کالیبره سازی، اندازه گیری انجام خواهد شد.

 نتیجه گیری

همان گونه که در این پژوهش نشان داده شد طیف‌سنجی فروسرخ و مرئی یک روش با ارزش و سریع و هزینه‌های بسیار کم جهت آنالیز غلات و دانه‌های خوراکی است. اختلافات طیفی، دانه هایی همچون گندم برنج و لوبیا سفید می‌تواند جهت آنالیزهای کمی و ثانویه همچون اندازه گیری میزان محتوای رطوبت، پروتئین، چربی، کربوهیدرات و قند موجود در آنها مورد استفاده قرار بگیرد.
این اندازه گیری با استفاده از آنالیز‌های عددی کمومتری در کنار روش طیف‌سنجی به انجام می رسد. همچنین اطلاعات مفید دیگری نیز جهت دسته بندی و جداسازی می‌توان از این داده‌ها به دست آورد.
طیف‌سنج مرئی-فروسرخ به همراه لامپ استاندارد و دارای شدت بالایی شرکت تکسان در بازه ۶۵۰ تا ۱۱۰۰ نانومتر اندازه گیری‌های طیف‌سنجی مورد نیاز را به انجام خواهند رساند.
وزن کم و قابلیت حمل این سیستم در مزرعه و مراکز توزیع و تولید غلات، این امکان را فراهم می‌آورد که در هر مرحله و در هر مکانی بتوان آنالیز‌ها را بیرون از آزمایشگاه انجام داد.

مراجع

  1. Burns, D.A., Ciurczak, E.W., editors. 2008. Hand-book of Near-Infrared Analysis, 3rd ed., Boca Raton (FL): CRC Press, p. 268-284.
  2. Peshlov, B.N. Et al. 2009. “Comparison of three near infrared spectrophotometers for infestation detection in wild blueberries using multivariate calibration models,” J. Near Infrared Spectroscopy 17, 203-212.
بالا