Quality control of sugarcane juice

Význam tématu

Analýza šťávy z cukrové třtiny je klíčová pro kontrolu kvality ve výrobě cukru, alkoholu a dalších bioproduktů. Rychlé a přesné stanovení parametrů jako Brix, Pol, čistota šťávy, redukující cukry a celkové přenositelné cukry umožňuje efektivní řízení výrobních procesů a optimalizaci výtěžku.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a ověřit NIRS metodu umožňující simultánní stanovení uvedených QC parametrů během jedné minuty bez nutnosti chemické přípravy vzorku. Studie využila 100 spekter pro vytvoření predikčních modelů založených na blízké infračervené spektroskopii.

Použitá instrumentace

• NIRS přístroj Metrohm DS2500 Liquid Analyzer (spektrální rozsah 400–2500 nm)
• Průtoková kyveta o tloušťce 1 mm s peristaltickou pumpou
• Software Vision Air Complete pro akvizici dat a vývoj modelů

Použitá metodika

Vzorky byly měřeny v transmisním režimu bez předchozí přípravy. Pro každý vzorek bylo získáno spektrum a následně použito k vytvoření kalibračního modelu s využitím korelačních diagramů a validace křížovou validací.

Hlavní výsledky a diskuse

• Brix: R2 = 0,9875, SEP ≈ 0,14 °Brix
• Pol: R2 = 0,9833, SEP ≈ 0,14 %
• Čistota šťávy: R2 = 0,8194, SEP ≈ 0,56 %
• Redukující cukry: R2 = 0,6497, SEP ≈ 0,025 %
• Sacharóza: R2 = 0,9911, SEP ≈ 0,50 %
• Celkové přenositelné cukry: R2 = 0,9463, SEP ≈ 1,91 %

Vysoké hodnoty R2 a nízké chyby predikce potvrdily, že NIRS je spolehlivou a rychlou alternativou k referenčním metodám. Nižší korelace u redukujících cukrů odráží jejich nižší koncentraci a složitější chemickou povahu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje bezchemickou, rychlou (do 1 min) a opakovatelnou kontrolu kvality šťávy přímo ve výrobním procesu. Eliminace přípravy vzorku šetří čas a náklady.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj inline měření přímo na výrobních linkách, integrace s procesními systémy a rozšíření kalibrací pro další parametry. Potenciál propojení s IoT a pokročilou datovou analýzou pro prediktivní údržbu a optimalizaci výroby.

Závěr

NIR spektroskopie pomocí DS2500 poskytuje rychlé, přesné a bezchemické řešení pro komplexní kontrolu kvality cukrové šťávy. Metoda zefektivňuje procesy, snižuje náklady a podporuje rozhodování v reálném čase.

Reference

• AW NIR CH-0073-042023 (Metrohm)