جهاز تحليل الحبوب IAT NIR: الخبير في اختبارات الجودة السريعة للحبوب والحبوب

الحبوب هي المصدر الأساسي للطاقة بالنسبة للبشر، وهي جزء لا يتجزأ من حياتنا اليومية. على سبيل المثال، يعد القمح أحد أهم ثلاثة أنواع من الحبوب في العالم، وهو غذاء أساسي غني بالكربوهيدرات والبروتينات والعناصر الغذائية الدقيقة الأساسية. قبل طحن حبات القمح وتحويلها إلى دقيق لمنتجات مثل الخبز والبسكويت وغيرها من الأطعمة، من الضروري التحقق من جودتها بدقة. تضمن هذه الخطوة أن المعالجة اللاحقة تلبي المعايير العالية.

يتم اختبار حبات القمح من حيث محتوى الرطوبة ومستويات البروتين وقوة الجلوتين وتركيب الأحماض الأمينية ومحتوى النشا وأي عيوب، وهي عوامل حاسمة في تحديد مدى ملاءمتها للتخزين والمعالجة. تحدد خصائص القمح أفضل استخدام له - القمح الصلب والأصناف عالية البروتين، المعروفة بجلوتينها القوي، مثالية للخبز والمنتجات المخمرة نظرًا لقدرتها على توفير البنية والاستقرار. وفي الوقت نفسه، فإن القمح الطري والأصناف منخفضة البروتين مناسبة بشكل أفضل للكعك والبسكويت والمعكرونة. بالنسبة للمزارعين والمشترين، فإن تقييم جودة القمح باستخدام هذه المؤشرات الرئيسية يضمن التسعير العادل والاستخدام الأمثل. يعد محلل الحبوب بالأشعة تحت الحمراء القريبة من IAT الأداة المفضلة لإجراء هذه التقييمات الأساسية بسرعة ودقة، مما يمكّنك من اتخاذ قرارات مستنيرة تفيد سلسلة التوريد بأكملها.

هناك طرق مختلفة لتقييم جودة حبات القمح، ولكن العديد من الأساليب الكيميائية والفيزيائية تتطلب معالجة مسبقة للعينة واستخدام الكواشف السامة. على سبيل المثال، غالبًا ما يعتمد تحليل البروتين على طريقة كيلدال، والتي تستغرق من 5 إلى 6 ساعات لكل اختبار. نظرًا لحجم المعدات والعدد الكبير من الكواشف الكيميائية اللازمة، لا يمكن إجراء هذه الاختبارات إلا في بيئة معملية. وهذا يخلق قيودًا كبيرة من حيث الوقت والمكان، مما يجعل من الصعب تلبية احتياجات الاختبار السريع في الموقع وتسعيره أثناء عملية الشراء.

وعلى نحو مماثل، قد يؤدي اختبار جودة الجلوتين، مثل غسل الجلوتين يدويًا، إلى اختلافات كبيرة في النتائج - تصل إلى 2 نقطة مئوية أو أكثر حسب تقنية المشغل. ونتيجة لذلك، تتطلب طرق الاختبار المعملية موظفين ذوي مهارات عالية ومعدات مستقرة. ومع ذلك، غالبًا ما تتأثر موثوقية هذه الاختبارات بالخطأ البشري وتنوع المعدات والاختلافات المنهجية. لذلك، هناك حاجة ماسة إلى جهاز اختبار محمول وسريع وغير مدمر ودقيق وقابل للتكرار بدرجة كبيرة لمعالجة التحديات التي تواجهها عملية الشراء، حيث يتم الوصول إلى جودة القمح غالبًا بناءً على التنوع والملمس والخبرة وحدها.

اكتسبت تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) شهرة كبيرة باعتبارها تقنية رائدة للوصول إلى جودة القمح، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى قدرتها على تحمل التكاليف وسرعتها ودقتها وطبيعتها الاختبارية غير المدمرة. تُستخدم هذه الطريقة المبتكرة على نطاق واسع في إعدادات البحث وصناعة الحبوب لتوفير تقييمات الجودة الموثوقة. تُستخدم أجهزة تحليل الحبوب المحمولة بالأشعة تحت الحمراء القريبة عادةً لقياس المعلمات الرئيسية مثل الرطوبة والنشا ومحتوى البروتين في حبات القمح، مما يوفر رؤى قيمة لتحسين ظروف التخزين وتسهيل التصنيف السريع لأصناف القمح المتخصصة.

ونظراً لمتطلبات تقييم الجودة المتنوعة في مراحل مختلفة من معالجة القمح ــ بدءاً من التخزين إلى الطحن إلى إنتاج الغذاء ــ فهناك حاجة متزايدة لاستكشاف التطبيقات الحالية لتكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء القريبة في اختبار القمح. وبالإضافة إلى ذلك، فإن فهم فعالية الأشعة تحت الحمراء القريبة في الكشف عن مكونات محددة داخل الحبوب أمر بالغ الأهمية لتعزيز فائدتها ودقتها. ومع استمرار تطور الأشعة تحت الحمراء القريبة، فإن دورها في تحسين كفاءة وموثوقية تقييم جودة القمح سوف يصبح أكثر بروزاً، مما يدعم سلسلة التوريد بأكملها.

كان الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR) أول منطقة ضوء غير مرئية يتم اكتشافها، حيث تقع أطوال موجية بين منطقتي الأشعة تحت الحمراء المرئية والمتوسطة، وتتراوح من 780 إلى 2526 نانومتر. في نطاق الطول الموجي هذا، تُظهر المواد التي تحتوي على روابط هيدروجينية (OH، CH، SH، NH، إلخ) امتصاصًا توافقيًا وامتصاصًا مركبًا. يقيس مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب الامتصاص المميز للمادة في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة لتوليد طيف يحتوي على معلومات حول العينة. تُستخدم هذه التقنية حاليًا بشكل أساسي للتحليل النوعي والكمي للمركبات العضوية. في حين أن إشارات الأشعة تحت الحمراء القريبة من السهل الحصول عليها مثل تلك الموجودة في طيف الضوء المرئي، فإن امتصاصها الأضعف في منطقة الأشعة تحت الحمراء ووجود نطاقات طيفية متداخلة، يجعل تفسيرها معقدًا. أصبح التبني الواسع النطاق لمطياف الأشعة تحت الحمراء القريب ممكنًا مع تطوير طرق القياس الكيميائي المتقدمة، والتي سمحت بتحليل وتفسير أفضل. بفضل خصائصها الفريدة، أصبحت تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) أداة قيمة لقدراتها على الاختبار السريع غير المدمر وقدرتها على قياس معلمات متعددة دون معالجة مسبقة للعينة مما يجعلها مثالية لاختبار الحبوب والحبوب بسرعة وموثوقية، من مراقبة الجودة إلى سلامة الأغذية.

أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة هي الأجهزة التي تمكن من تطبيق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة في تحديد جودة القمح. تم تصميم أنواع مختلفة من أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة لتطبيقات محددة. الأجهزة التشتتية والتداخلية هي أكثر أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء استخدامًا في السوق. أجهزة قياس الطيف التداخلية، عادةً نماذج تحويل فورييه، هي أجهزة عالية الجودة ومكلفة ومناسبة للتحليل المختبري الدقيق. تشمل أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة المشتتة المستخدمة عادةً في إعدادات الإنتاج أجهزة الكشف ذات النقطة الواحدة أو المصفوفة ذات الشبكة الثابتة وأجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة ذات المرشح القابل للضبط الصوتي البصري (AOTF-NIR). ومع ذلك، فإن عنصر التشتت الأساسي في أجهزة AOTF مكلف، مما يجعل الكشف القائم على AOTF أكثر تكلفة. بشكل عام، تُستخدم أجهزة قياس الطيف ذات النقطة الواحدة أو المصفوفة ذات الشبكة الثابتة على نطاق واسع.

شركة IAT (سنغافورة) للتكنولوجيا المحدودة (IAT) هي شركة تكنولوجيا مبتكرة متخصصة في أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة وتقدم حلولاً صناعية مخصصة. منذ تأسيسها، أصبحت شركة IAT مزودًا رائدًا لمنتجات وخدمات الأشعة تحت الحمراء القريبة الاحترافية من خلال التركيز على البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. مع استثمارات كبيرة في البحث والتطوير وفريق حيث يحمل أكثر من 50٪ من أعضائه درجات الماجستير أو الدكتوراه. لتلبية الطلب القوي على اختبارات الجودة المحمولة والسريعة والفعّالة من حيث التكلفة في شراء الحبوب والمنتجات الزراعية، استخدمت شركة IAT تقنية MEMS جنبًا إلى جنب مع شبكة ثابتة + مجموعة مرآة دقيقة DMD ونهج اكتشاف نقطة واحدة. أدى هذا النهج إلى تطوير جهاز تحليل الحبوب بالأشعة تحت الحمراء المحمولة IAS-5100، المصمم لتلبية احتياجات مراقبة الجودة الزراعية الحديثة بكفاءة.

جهاز تحليل الأشعة تحت الحمراء المحمول IAS-5100

المعيار الدولي للمحاسبة رقم 5100 يتميز جهاز IAS-5100 بجهاز خلط انعكاس منتشر مبتكر بإضاءة جانبية يعزز دقة تحليل العينات الحبيبية بمقدار ثلاثة أضعاف، مما يضمن نتائج موثوقة يمكن للمشترين والبائعين الوثوق بها لإجراء معاملات عادلة واتخاذ قرارات مربحة. تتيح شاشة اللمس البديهية ووظيفة التحليل بنقرة واحدة للمستخدمين إجراء الاختبارات بسهولة دون الحاجة إلى تدريب احترافي. يعد جهاز IAS-5100 صغير الحجم وخفيف الوزن ويعمل بالبطارية مثاليًا للاستخدام في مواقع الشراء أو في المركبات أو في الميدان. تضمن قاعدة بيانات الكشف الشاملة الخاصة به، والتي تم تطويرها من سنوات من بيانات العينات، تحليلًا دقيقًا ودقيقًا. يقيس جهاز IAS-5100 في المقام الأول محتوى الرطوبة والبروتين والغلوتين والرماد في القمح، مما يجعله مناسبًا تمامًا للتصنيف والتصنيف والتسعير في شراء القمح.

إن محتوى الرطوبة في حبات القمح، والذي يُعرَّف بأنه نسبة كتلة الماء إلى كتلة الحبة الكلية، أمر بالغ الأهمية للمعالجة والنقل والتخزين. ويتم تحقيق مستوى الرطوبة الأمثل عن طريق تجفيف الحبوب أسفل العتبة التي يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تزدهر فيها، مما يضمن تخزينًا أكثر أمانًا والحفاظ بشكل أفضل على النضارة وقابلية الأكل ومعدل الإنبات وجودة البذور. تؤدي الرطوبة الزائدة إلى إهدار السعة وزيادة نشاط الإنزيم، مما يتسبب في تحلل العناصر الغذائية وارتفاع درجات الحرارة ومشاكل مثل نمو العفن وإصابة الحشرات. وعلى العكس من ذلك، فإن قلة الرطوبة يمكن أن تجعل الحبوب هشة، مما يؤثر على جودة الغذاء وقابلية البذور للنمو. وبالتالي، فإن القياس الدقيق والتحكم في محتوى الرطوبة أمر ضروري طوال عملية تخزين الحبوب ونقلها.

وبناءً على ذلك، فإن استخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة للكشف أثناء نقل الحبوب وتخزينها له أهمية كبيرة. إن جهاز IAS-5100، الذي طورته IAT، محمول وصغير الحجم، مما يجعله مناسبًا تمامًا للكشف أثناء النقل والتخزين. ومع تقدم المجتمع، هناك طلب متزايد على الأتمتة والعمليات غير المأهولة في النقل والتخزين. ولتلبية هذه الحاجة، طورت IAT مطيافًا مصممًا للكشف المريح عبر الإنترنت في الوقت الفعلي، باستخدام تقنية الشبكة الثابتة + كاشف المصفوفة. وهذا يتيح أوقات اكتشاف قصيرة تصل إلى مللي ثانية لكل عينة، مما يلبي احتياجات الكشف عبر الإنترنت في الوقت الفعلي. يمكن أيضًا تخصيص النظام وفقًا لظروف التشغيل المحددة، بما في ذلك متطلبات مقاومة الانفجار وتصميم المجس وحلول الكشف متعددة الوحدات.

يركز تحليل الحبوب في المقام الأول على اكتشاف المكونات الغذائية. تم تصميم IAS-5100 للمحاصيل ذات الحبوب الكبيرة، بما في ذلك ليس فقط القمح ولكن أيضًا فول الصويا وبذور اللفت وبذور عباد الشمس والأرز والأرز. تشمل مؤشرات الكشف الرئيسية الرطوبة والبروتين والدهون والنشا والرماد وقيمة الحمض، وكلها ضرورية لمراقبة الجودة. تفتخر IAT بفريق تطبيق محترف وذوي خبرة يقوم بتحديث نماذج الحبوب بانتظام لتلبية احتياجات الكشف عن المزيد من الأصناف والمناطق الأوسع وسنوات الحصاد المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتوفر تطوير نموذج مخصص لتلبية متطلبات العملاء المحددة.

يتطور تطوير أجهزة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة لتقديم قدر أكبر من الاستقرار والموثوقية والسرعة. في بيئة الإنتاج الصناعي، يتيح دمج الكشف عبر الإنترنت بالأشعة تحت الحمراء القريبة مع الألياف الضوئية والإنترنت مراقبة جودة المنتج في الوقت الفعلي، مما يوفر حلاً دقيقًا لمراقبة الجودة. في تحليل الحبوب، أدى تطبيق تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة في تقييم الجودة إلى تحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتج بشكل كبير، مما يساهم في تخزين الحبوب بشكل أكثر أمانًا وتحسين سلامة الغذاء.

مع استمرار ارتفاع مستويات المعيشة والمتطلبات الغذائية، أصبحت الحبوب المتخصصة، مثل الحبوب الملونة الغنية بالمغذيات، أكثر انتشارًا. تحتوي هذه الحبوب على مستويات أعلى من الأنثوسيانين والكاروتينات والمغذيات الأخرى مقارنة بالقمح العادي، مما يجعلها أكثر مغذية وجذابة بصريًا. ومع ذلك، فإن وجود هذه الصبغات يمكن أن يؤثر على أطياف امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة، مما يؤدي إلى انحرافات كبيرة في قياسات مؤشرات الجودة مثل النشا والبروتين والرطوبة. لذلك، فإن تحسين معدات الأشعة تحت الحمراء القريبة أو النماذج التنبؤية لتحسين تقييم جودة مثل هذه القمح المتخصصة له أهمية كبيرة.

تلتزم IAT بالتطوير المستمر لأجهزة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة وتطوير النماذج لتلبية احتياجات السوق. ومن خلال اغتنام الفرص الحالية ودفع الابتكارات، تلتزم IAT بتطوير صناعة الأشعة تحت الحمراء القريبة العالمية.

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