IAT NIR Grain Analyzer: Der Experte für schnelle Qualitätsprüfungen von Getreide und Cerealien

Getreide und Cerealien sind die primären Energiequellen des Menschen und fester Bestandteil unseres täglichen Lebens. Weizen beispielsweise ist eines der drei wichtigsten Getreide der Welt und dient als lebenswichtiges Grundnahrungsmittel, reich an Kohlenhydraten, Proteinen und essentiellen Mikronährstoffen. Bevor Weizenkörner zu Mehl für Produkte wie Brot, Kekse und andere Lebensmittel gemahlen werden, muss ihre Qualität streng geprüft werden. Dieser Schritt stellt sicher, dass die nachfolgende Verarbeitung hohen Standards entspricht.

Weizenkörner werden auf Feuchtigkeitsgehalt, Proteingehalt, Glutenstärke, Aminosäurezusammensetzung, Stärkegehalt und etwaige Mängel getestet. Diese Faktoren sind ausschlaggebend für die Eignung des Weizens für Lagerung und Verarbeitung. Die Eigenschaften des Weizens bestimmen seine beste Verwendung – Hartweizen und proteinreiche Sorten, die für ihr starkes Gluten bekannt sind, eignen sich aufgrund ihrer Fähigkeit, Struktur und Stabilität zu verleihen, ideal für Brot und fermentierte Produkte. Weichweizen und proteinarme Sorten eignen sich dagegen besser für Kuchen, Kekse und Nudeln. Sowohl für Landwirte als auch für Käufer gewährleistet die Bewertung der Weizenqualität anhand dieser Schlüsselindikatoren faire Preise und eine optimale Nutzung. Der Nahinfrarot-Getreidanalysator von IAT ist das bevorzugte Werkzeug, um diese wichtigen Bewertungen schnell und präzise durchzuführen und Ihnen fundierte Entscheidungen zu ermöglichen, die der gesamten Lieferkette zugutekommen.

Es gibt verschiedene Methoden zur Beurteilung der Qualität von Weizenkörnern, aber viele chemische und physikalische Ansätze erfordern eine Vorbehandlung der Proben und den Einsatz giftiger Reagenzien. Beispielsweise basiert die Proteinanalyse häufig auf der Kjeldahl-Methode, die pro Test 5 bis 6 Stunden dauert. Aufgrund der Größe der Geräte und der großen Anzahl der benötigten chemischen Reagenzien können diese Tests nur in einer Laborumgebung durchgeführt werden. Dies führt zu erheblichen zeitlichen und örtlichen Einschränkungen und erschwert die Erfüllung der Anforderungen an schnelle Tests vor Ort und die Preisgestaltung während des Beschaffungsprozesses.

Auch Glutenqualitätstests, wie z. B. manuelle Glutenwäsche, können zu erheblichen Abweichungen in den Ergebnissen führen – bis zu 2 Prozentpunkte oder mehr, je nach Technik des Bedieners. Daher erfordern Labortestmethoden hochqualifiziertes Personal und stabile Geräte. Die Zuverlässigkeit dieser Tests wird jedoch häufig durch menschliches Versagen, Gerätevariabilität und methodische Unterschiede beeinträchtigt. Daher besteht dringender Bedarf an einem tragbaren, schnellen, zerstörungsfreien, genauen und hochgradig wiederholbaren Testgerät, um die Herausforderungen während des Beschaffungsprozesses zu bewältigen, bei dem die Weizenqualität häufig allein auf Grundlage von Sorte, Textur und Erfahrung beurteilt wird.

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIR) gilt als führende Technologie zur Bestimmung der Weizenqualität, vor allem aufgrund ihrer Erschwinglichkeit, Geschwindigkeit, Präzision und zerstörungsfreien Prüftechnik. Diese innovative Methode wird in der Forschung und der Getreideindustrie häufig eingesetzt, um zuverlässige Qualitätsbewertungen durchzuführen. Tragbare NIR-Getreideanalysatoren werden häufig eingesetzt, um wichtige Parameter wie Feuchtigkeit, Stärke und Proteingehalt in Weizenkörnern zu messen. Sie bieten wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Lagerbedingungen und erleichtern die schnelle Klassifizierung spezieller Weizensorten.

Angesichts der unterschiedlichen Anforderungen an die Qualitätsbewertung in den verschiedenen Phasen der Weizenverarbeitung – von der Lagerung über das Mahlen bis hin zur Lebensmittelproduktion – besteht ein wachsender Bedarf, die aktuellen Einsatzmöglichkeiten der NIR-Technologie bei der Weizenprüfung zu untersuchen. Darüber hinaus ist es für die Verbesserung von Nutzen und Genauigkeit von NIR entscheidend, die Wirksamkeit von NIR bei der Erkennung bestimmter Bestandteile in Körnern zu verstehen. Mit der Weiterentwicklung von NIR wird seine Rolle bei der Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit der Weizenqualitätsbewertung immer wichtiger und unterstützt die gesamte Lieferkette.

Nahinfrarotlicht (NIR) war der erste nicht sichtbare Lichtbereich, der entdeckt wurde. Seine Wellenlängen liegen zwischen dem sichtbaren und mittleren Infrarotbereich und reichen von 780 bis 2526 nm. In diesem Wellenlängenbereich weisen Substanzen mit Wasserstoffbrücken (OH, CH, SH, NH usw.) Oberton- und Kombinationsabsorption auf. Die NIR-Spektroskopie misst die charakteristische Absorption einer Substanz im Nahinfrarotbereich, um ein Spektrum zu erzeugen, das Informationen über die Probe enthält. Diese Technik wird derzeit hauptsächlich für die qualitative und quantitative Analyse organischer Verbindungen verwendet. NIR-Signale sind zwar genauso leicht zu erhalten wie Signale im sichtbaren Lichtspektrum, ihre schwächere Absorption im Infrarotbereich und das Vorhandensein überlappender Spektralbänder machen ihre Interpretation jedoch komplex. Die weite Verbreitung der NIR-Spektroskopie wurde durch die Entwicklung fortschrittlicher chemometrischer Methoden möglich, die eine bessere Analyse und Interpretation ermöglichten. Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften ist die NIR-Spektroskopie zu einem wertvollen Werkzeug geworden, denn sie ermöglicht schnelle, zerstörungsfreie Prüfungen und die Messung mehrerer Parameter ohne Probenvorbehandlung. Damit eignet sie sich ideal für die schnelle und zuverlässige Prüfung von Getreide und Cerealien, von der Qualitätskontrolle bis zur Lebensmittelsicherheit.

NIR-Spektrometer sind die Hardware, die die Anwendung der NIR-Spektroskopie zur Bestimmung der Weizenqualität ermöglicht. Verschiedene Arten von NIR-Spektrometern sind für bestimmte Anwendungen konzipiert. Dispersive und interferometrische Instrumente sind die am häufigsten verwendeten NIR-Geräte auf dem Markt. Interferometrische Spektrometer, typischerweise Fourier-Transformationsmodelle, sind hochwertige, teure Instrumente, die sich am besten für präzise Laboranalysen eignen. Dispersive NIR-Instrumente, die häufig in Produktionsumgebungen verwendet werden, umfassen Festgitter-Einzelpunkt- oder Array-Detektoren und akustooptische NIR-Spektrometer mit abstimmbarem Filter (AOTF-NIR). Das zentrale Dispersionselement in AOTF-Instrumenten ist jedoch teuer, was die AOTF-basierte Erkennung teurer macht. Insgesamt werden Festgitter-Einzelpunkt- oder Array-Erkennungsspektrometer häufiger verwendet.

IAT (SINGAPORE) TECHNOLOGY PTE. LTD. (IAT) ist ein innovatives Technologieunternehmen, das sich auf NIR-Spektrometer spezialisiert und maßgeschneiderte Branchenlösungen anbietet. Seit seiner Gründung hat sich IAT zu einem führenden Anbieter professioneller NIR-Produkte und -Dienstleistungen entwickelt, indem es sich auf Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb konzentriert. Mit erheblichen F&E-Investitionen und einem Team, bei dem über 50 % der Mitglieder einen Master- oder Doktortitel besitzen. Um der starken Nachfrage nach tragbaren, schnellen und kostengünstigen Qualitätsprüfungen bei der Beschaffung von Getreide und landwirtschaftlichen Produkten gerecht zu werden, hat IAT MEMS-Technologie zusammen mit einem festen Gitter + DMD-Mikrospiegelarray und einem Einzelpunkterkennungsansatz verwendet. Dieser Ansatz führte zur Entwicklung des tragbaren NIR-Getreidanalysators IAS-5100, der die Anforderungen der modernen landwirtschaftlichen Qualitätskontrolle effizient erfüllen soll.

Tragbarer NIR-Analysator IAS-5100

Der IAS-5100 verfügt über ein innovatives Mischgerät mit seitlicher Beleuchtung und diffuser Reflexion, das die Genauigkeit der Analyse von Granulatproben um das Dreifache erhöht und zuverlässige Ergebnisse gewährleistet, auf die sich sowohl Käufer als auch Verkäufer verlassen können, um faire Transaktionen und profitable Entscheidungen zu treffen. Sein intuitiver Touchscreen und die Ein-Klick-Analysefunktion ermöglichen es Benutzern, Tests einfach durchzuführen, ohne dass eine professionelle Schulung erforderlich ist. Der kompakte, leichte und batteriebetriebene IAS-5100 ist ideal für den Einsatz an Beschaffungsorten, in Fahrzeugen oder im Feld. Seine umfangreiche Erkennungsdatenbank, die aus jahrelangen Probendaten entwickelt wurde, garantiert präzise und genaue Analysen. Der IAS-5100 misst hauptsächlich Feuchtigkeit, Protein, Gluten und Aschegehalt in Weizen und eignet sich daher gut für die Klassifizierung, Einstufung und Preisgestaltung bei der Weizenbeschaffung.

Der Feuchtigkeitsgehalt von Weizenkörnern, definiert als Verhältnis der Wassermasse zur Gesamtmasse des Korns, ist für Verarbeitung, Transport und Lagerung von entscheidender Bedeutung. Der optimale Feuchtigkeitsgehalt wird durch Trocknen des Korns knapp unter der Schwelle erreicht, bei der Mikroorganismen gedeihen können. Dies gewährleistet eine sicherere Lagerung und eine bessere Erhaltung von Frische, Essbarkeit, Keimrate und Kornqualität. Übermäßige Feuchtigkeit führt zu Kapazitätsverlust und erhöhter Enzymaktivität, was zu Nährstoffabbau, höheren Temperaturen und Problemen wie Schimmelbildung und Insektenbefall führt. Umgekehrt kann zu wenig Feuchtigkeit die Körner spröde machen, was die Lebensmittelqualität und die Lebensfähigkeit des Korns beeinträchtigt. Daher sind eine genaue Messung und Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts während des gesamten Lagerungs- und Transportprozesses von Getreide unerlässlich.

Vor diesem Hintergrund ist die Verwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIR) zur Erkennung während des Transports und der Lagerung von Getreide von großer Bedeutung. Der von IAT entwickelte IAS-5100 ist tragbar und kompakt und eignet sich daher gut für die Erkennung während des Transports und der Lagerung. Mit dem Fortschritt der Gesellschaft steigt die Nachfrage nach Automatisierung und unbemannten Abläufen bei Transport und Lagerung. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat IAT ein Spektrometer entwickelt, das für eine bequeme Online-Echtzeiterkennung konzipiert ist und eine Technologie mit festem Gitter und Array-Detektor verwendet. Dies ermöglicht Erkennungszeiten von nur Millisekunden pro Probe und erfüllt damit die Anforderungen an die Online-Echtzeiterkennung. Das System kann auch an bestimmte Betriebsbedingungen angepasst werden, einschließlich Explosionsschutzanforderungen, Sondendesign und Erkennungslösungen für mehrere Einheiten.

Bei der Getreideanalyse geht es in erster Linie um die Erkennung von Nährstoffen. Der IAS-5100 ist für großkörnige Getreidesorten konzipiert, darunter nicht nur Weizen, sondern auch Sojabohnen, Raps, Sonnenblumenkerne, Reis und Reis. Die wichtigsten Erkennungsindikatoren sind Feuchtigkeit, Protein, Fett, Stärke, Asche und Säurewert, die alle für die Qualitätskontrolle entscheidend sind. IAT verfügt über ein professionelles und erfahrenes Anwendungsteam, das Getreidemodelle regelmäßig aktualisiert, um den Erkennungsanforderungen für mehr Sorten, größere Regionen und verschiedene Erntejahre gerecht zu werden. Darüber hinaus ist eine kundenspezifische Modellentwicklung möglich, um spezifische Kundenanforderungen zu erfüllen.

Die Entwicklung von NIR-Spektroskopieinstrumenten schreitet voran, um eine höhere Stabilität, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit zu bieten. In der industriellen Produktion ermöglicht die Integration der NIR-Online-Erkennung mit Glasfasern und dem Internet eine Echtzeitüberwachung der Produktqualität und bietet eine präzise Lösung für die Qualitätskontrolle. Bei der Getreideanalyse hat die Anwendung der NIR-Technologie zur Qualitätsbewertung die Produktionseffizienz und Produktqualität deutlich verbessert und zu einer sichereren Getreidelagerung und verbesserten Lebensmittelsicherheit beigetragen.

Da Lebensstandard und Nährstoffbedarf weiter steigen, werden Spezialgetreide wie nährstoffreiches, gefärbtes Getreide immer beliebter. Diese Körner enthalten im Vergleich zu normalem Weizen höhere Mengen an Anthocyanen, Carotinoiden und anderen Nährstoffen, was sie nahrhafter und optisch ansprechender macht. Das Vorhandensein dieser Pigmente kann jedoch die NIR-Absorptionsspektren beeinflussen, was zu erheblichen Abweichungen bei der Messung von Qualitätsindikatoren wie Stärke, Protein und Feuchtigkeit führt. Daher ist die Optimierung von NIR-Geräten oder Vorhersagemodellen zur Verbesserung der Qualitätsbewertung solcher Spezialweizensorten von großer Bedeutung.

IAT widmet sich der kontinuierlichen Weiterentwicklung von NIR-Spektroskopieinstrumenten und der Modellentwicklung, um den Marktanforderungen gerecht zu werden. Indem IAT aktuelle Chancen nutzt und Innovationen vorantreibt, engagiert es sich für die Weiterentwicklung der globalen NIR-Industrie.

Quelle: https://millermagazine.com/blog/ensuring-optimal-grain-quality-the-future-of-wheat-testing-5849