Аналитическая спектроскопия молока и молочных продуктов
Оперативное определение массовых долей жира, белка и других компонентов в гомогенизированном молоке, кисломолочных продуктах и их жидких производных в условиях молокоприемных пунктов и молокопроизводств
(совместно с институтом спектроскопии РАН, ВНИИ молочной промышленности РАСХН)
Введение в действие федерального закона «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» ужесточило требования к молочной продукции и потребовало серьезного контроля на всех этапах производства.
Законом устанавливаются требования к безопасности молока и молочной продукции, в процессе их производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также к терминологии, упаковке, маркировке молока и молочной продукции, включая требования к информации об их наименовании, составе и потребительских свойствах.
Учитывая, что молоко и молочные продукты являются одними из основных продуктов питания населения, очень важной проблемой является наличие и развитие значительного числа методов фальсификации, которые позволяют обманывать переработчиков, власти и потребителей. Контрольные проверки показывают, что в торговлю поступает значительное количество нестандартной молочной продукции по органолептическим, физико-химическим показателям, фальсифицированной растительным жиром и синтетическими пищевыми добавками.
Очевидно, что в ближайшее время качество продукции станет основным конкурентным преимуществом.
С другой стороны, до 50% молока-сырья приходится на надои индивидуальных хозяйств. Однако, из-за ненадлежащего санитарно-ветеринарного контроля за его качеством, отсутствия оборудования очистки, охлаждения и хранения, отсутствия системы сбора молока от индивидуальных хозяйств, предприятия молочной промышленности не заинтересованы в закупке этого огромного количества молока для производства молочной продукции.
Выходом из сложившегося положения может стать планомерное усиление контроля качества молока и молочной продукции, разработка и внедрение методов анализа сырья и мониторинга продукции на всех этапах производства и реализации.
В мировой практике нарастает применение спектроскопических анализаторов, в том числе, для количественного анализа молочных продуктов. Особенно привлекательно внедрение спектрометров ближнего инфракрасного (БИК) диапазона для массового применения в условиях производственных помещений вне лабораторий из-за их оперативности, простоты эксплуатации и относительной дешевизны.
Однако, для реализации поставленной задачи необходимо преодолеть специфические для названной области спектроскопии трудности, связанные с влиянием на БИК спектры не только количеств химических компонентов образца, но и физических параметров дисперсного вещества, такого как молоко, прежде всего размеров и структуры частиц жира, белка, соматических клеток.
В лаборатории аналитической спектроскопии молочных продуктов ООО «НЭТ» решаются следующие задачи:
- Разработка и подготовка производства портативного спектрометрического БИК экспресс-анализатора показателей качества молочных продуктов, в т.ч. гомогенизированного сырого молока;
- Создание методики идентификации показателей типов молока, в т.ч., цельного (натурального) и восстановленного из сухого;
- Разработка методов и средств обнаружения фальсификации молока и молочных продуктов.
Лаборатория объединяет сотрудников Института спектроскопии РАН, ВНИИ молочной промышленности РАСХН, НИИОПИК. Имеются публикации и патенты. Подготовлена методическая, метрологическая и производственная база.
Портативный спектрометр-анализатор показателей качества молока и молочных продуктов
Назначение
Оперативное определение массовых долей жира, белка и других компонентов в гомогенизированном молоке, кисломолочных продуктах и их жидких производных в условиях молокоприемных пунктов и молокопроизводств (вне лабораторий).
Актуальность
На молочном рынке находятся сотни пользующихся стабильным спросом наименований и многие из них активно рекламируются, поэтому соблазн подделать или увеличить объемы молочной продукции путем разбавления водой или замещения дорогих компонент дешевыми всегда имеется как у реализатора, так и у производителя. По прогнозу маркетологов, спрос на портативные экспресс-анализаторы качества молока в ближайшие 5 лет будет расти по 20-25% в год.
Принцип действия
Спектрометрия ближнего инфракрасного диапазона с построением калибровки регрессионным методом.
Состав
- Спектрометр,
- ноутбук,
- программное обеспечение,
- гомогенизатор акустический,
- набор пробирок и мерная пипетка,
- инструкция по эксплуатации и методика измерений и поверки.
Технические характеристики
| Измеряемые параметры, диапазоны, погрешности определения | |
| Жир | (2.5 - 6.0) ±0.08 % (вес.) |
|---|---|
| Белок | (1.5 - 3.2) ±0.15% (вес.) |
| Сухой обезжиренный молочный остаток | (7 - 14) ±0.5% (вес.) |
- 2-х канальный, 1-й канал - обратного рассеяния, 2-й - пропускания; дифракционный – на спектральную область 0.8 – 1.1 мкм;
- фотоприемник – кремниевая ПЗС линейка;
- мощность питания – 20 Вт;
- масса – 4.8 кг
- габариты (без ноутбука): 27х15х11 cм.
Программа прибора
Обеспечивает определение до 5-ти параметров по калибровочным моделям, внесенным в процессор спектрометра, а также построение новых калибровочных моделей.
Методика применения
Включает построение калибровочной модели по набору стандартных образцов молока. Ниже представлен результат перекрестной проверки калибровочной модели, построенной с помощью программы ПЛС (проекций на латентные структуры) регрессии по спектрам прибора БИКАН-К и значениям массовых долей жира и белка в партии 35 стандартных образцов молока, изготовленных в лаборатории «Молоко» ВНИИ молочной промышленности РАСХН. Из отчета (в нижнем правом углу) видно, что погрешности перекрестной проверки (RMSECV) содержания жира и белка по данной модели не превышают заданных в таблице Измеряемые параметры, диапазоны, погрешности определения спектрометра БИКАН-К, достоверность определения - коэффициент детерминации R, весьма близка к 100%, причем, модель для определения жира весьма проста (число латентных переменных n=5), для белка - сложнее (n=10), но вполне допустимо.
Графики перекрестной проверки измеренных (на оси Y) и арбитражных (на оси X) значений массовых долей белка (вверху справа) и жира (в середине) и параметры калибровочной модели (внизу справа) для гомогенизированного молока
