Высокоэффективные методы контроля качества молока с применением инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопии). ИК-анализаторы LactoScope

Современное производство молочной продукции гарантированного качества требует использования хорошо воспроизводимых и точных экспресс-методов контроля показателей состава и свойств. Достижение стабильного высокого качества выпускаемой продукции неразрывно связано с организацией своевременного контроля качества сырья и полуфабрикатов на всех этапах технологического процесса. В этой связи, оснащение производственных лабораторий приборами экспресс-контроля позволяет своевременно реагировать на любое отклонение технологических параметров, основным преимуществом приборного контроля является оперативность.

К таким методам оперативного анализа следует, безусловно, отнести широко распространенный во многих странах мира метод спектроскопии в ближней и средней инфракрасной (ИК) области спектра. Метод ИК-спектроскопии нашел применение в различных отраслях науки и промышленности, в том числе для исследований пищевых продуктов и молочных продуктов в частности.

Метод ИК-спектроскопии играет важнейшую роль в идентификации химических и органических веществ, благодаря тому, что каждое химическое соединение имеет неповторимый ИК-спектр. Инфракрасная спектроскопия дает очень важную информацию о частотах колебаний ядер, зависящих от строения молекул и от прочности валентных связей. Частоты колебаний определенной пары химически связанных атомов (валентных колебаний), обычно лежат в определенных пределах. Так, например, частоты колебаний С–Н имеют различные диапазоны, зависящие от остальных связей атомов углерода, что часто позволяет определять наличие соответствующих групп в органическом соединении.

ИК-анализаторы являются наиболее перспективными экологически безопасными приборами для экспрессного определения широкого диапазона показателей.

На рисунках 1 и 2 приведены ИК спектры 5 образцов молока. На спектрах хорошо виден набор характерных полос поглощения в области 1050 см^-1 для лактозы (рис. 1) и 1540 см^-1 для белка (рис. 2). Интенсивность полос поглощения пропорциональна концентрации вещества. Очевидно, что метод диффузного отражения в ИК-области спектра является уникальным физическим методом, позволяющим осуществлять определение контролируемых показателей в продуктах сложного химического состава, таких как молоко. При этом можно определять как качественный (по наличию характерных полос), так и количественный состав (по относительной интенсивности).

Толщина кривой линии соответствует концентрации вещества: чем интенсивнее полоса, тем больше концентрация вещества в молоке.

В основе количественного анализа с применением технологии излучения средней области ИК-спектра лежит определение отношения между энергией поглощаемой функциональными группами компонентов стандартного образца и количеством поглощенной энергии исследуемого вещества. Поэтому для каждого продукта (молоко, сливки и т. д.) и каждого компонента (жир, белок и т. д.), входящего в состав данного продукта, необходимо провести калибровку прибора. В результате калибровки устанавливается соотношение интенсивности абсорбции при определенных длинах волн с соответствующими стандартами для каждого компонента.

В молочной промышленности метод инфракрасной спектроскопии применяют для определения массовой доли жира, белка, лактозы, сухих веществ, точки замерзания и т. д.

При использовании современных ИК-анализаторов (например, Лактоскопа (LactoScope Filter (рис. 3) и LactoScope FTIR Advanced (рис. 4)), производства компании Delta Instruments (Нидерланды) эти параметры будут определены одновременно менее чем за минуту. Анализаторы LactoScope Filter совмещают в себе современное программное и метрологическое обеспечение и позволяют определить любые отклонения в контролируемых показателях молока. При этом продукт анализируется без изменения физических и химических свойств.

• значительное сокращение времени на проведение ИК-анализа;
• легкая настройка калибровки ИК-анализатора;
• низкие эксплуатационные расходы;
• ИК-анализатор LactoScope не требуется специальной подготовки персонала для работы на приборе.

Кроме того, значительно снижается использование опасных и/или дорогих химических веществ, снижается потребление энергии, что делает эту технику экологически благоприятной.