Überlegungen zur Verwendung von NIR in einer Produktionsumgebung für Snacks
Nahinfrarotmessgeräte sind weithin dafür bekannt, schnell und genau Feuchtigkeit und Öl zu messen, aber wussten Sie, dass sie auch sofortige, präzise Prozentsätze von Aromen und Gewürzen für Snacks liefern können?
Aromen werden entweder in Form von Gülle, aromatisiertem Pulver oder aromatisiertem Öl auf Snacks aufgetragen. Das Aroma selbst kann ein Käse, eine Zwiebel, ein Knoblauch oder eine andere Art von Aroma sein. Viele Fehlfunktionen wie verstopfte Sprühgeräte oder Düsen und Pumpenausfälle können zu einer falschen Aromastoffbelastung führen. Die konsistente Anwendung und Verteilung konzentrierter Aromastoffe ist entscheidend für die Herstellung eines konsistenten Endprodukts.
Die Messung erfolgte traditionell durch Wiegen einzelner Proben in einem Behälter mit bekanntem Volumen vor und nach der Beschichtung.
% Beschichtung = 100 — (Masse des unbeschichteten Produkts/Masse des beschichteten Produkts) x 100
Wenn das Feststoffverhältnis konstant gehalten wird, nimmt der Aromagehalt proportional zum Beschichtungsgewicht zu oder ab.
Das NIR-Messgerät misst den Ölgehalt, und sofern das Feststoffverhältnis konstant gehalten wird, kann auf den Prozentsatz der Aromastoffe geschlossen werden.
Aromen werden als Gülle abgepumpt und in einen Gewürzbecher gesprüht oder getropft. Durch die Drehbewegung des Bechers verteilt sich das Aroma im gesamten Produkt. Die Messung erfolgt an dem Produkt, das aus dem Becher austritt, oder ein paar Fuß stromabwärts. Für stabile Messwerte ist eine Produkttiefe von mindestens 2 Zoll auf dem Förder-/Vibrationsförderer unerlässlich. Eine Messung auf dem Becherförderer wird nicht empfohlen.
Überlegungen zur Messung
NIR ist eine oberflächenorientierte Messung. Die Lichtdurchdringung beträgt häufig nur wenige Millimeter, daher ist es wichtig, dass die Oberfläche repräsentativ für die Masse ist. Aus diesem Grund werden die Messpunkte häufig so gewählt, dass sie sich an oder hinter einem Punkt befinden, an dem das Produkt gedreht oder umgedreht wurde.
Je größer und inhomogener das Produkt ist, desto variabler ist der Messwert. Der Grund dafür ist, dass die Produktausrichtung die Art und Weise beeinflusst, in der Strahlung zurückgestreut wird. Dieses „Präsentationsgeräusch“ kann durch eine Erhöhung der Dämpfung ausgeglichen werden.
Das Produkt sollte mit einer ausreichenden Betttiefe den Transportmechanismus abdecken, sodass das gesamte rückgestreute Signal auf das Produkt und nicht auf das Förderband zurückgeführt werden kann. Bei diskontinuierlichem Produktfluss ist eine Ansaugvorrichtung erforderlich, die das Messgerät einfriert, wenn sich das Produkt nicht in Sichtweite befindet.
Darüber hinaus „dampfen“ Chips und andere Produkte, die sofort aus einem Ofen oder einer Fritteuse austreten, häufig, was zu einer Streuung der NIR-Strahlung und zu instabilen Messwerten führt, wenn kein Spülluftdiffusor zur Dampfverteilung verwendet wird.
Die Umgebungstemperatur kann am Ausgang von Trocknern und Friteusen 50 °C überschreiten. Diese Temperaturen wirken sich negativ auf die Leistung der elektronischen Komponenten aus, sodass möglicherweise eine Luft- oder Wasserkühlung erforderlich ist.
Das Messgerät sollte an einem Ort installiert werden, an dem es nicht durch Vibrationen der Anlagenausrüstung beeinträchtigt wird.
Faktoren, die die Messgenauigkeit beeinflussen
Zusätzlich zu den unter „Überlegungen zur Messung“ genannten Faktoren kann die Qualität des Messgeräts, das zuerst kalibriert wurde, die Messgenauigkeit stark beeinflussen.
Bei der Kalibrierung eines Messgeräts ist es äußerst wichtig, dass das Messgerät die Probe in der gleichen Form „sieht“, in der es die Messung durchführt. Bei einigen Pulverformulierungen sieht das Produkt online ähnlich aus wie offline. Bei frittierten Produkten und Backwaren ist die Transluzenz jedoch häufig höher, wenn das Material heiß ist. Aus diesem Grund wird das Produkt am besten online kalibriert. Typische Orte, an denen Kalibrierungen am besten online durchgeführt werden, befinden sich am Ausgang der Friteuse und am Ausgang eines Ofens. Bei Online-Kalibrierungen ist es wichtig, dass ein Feuchtigkeits- oder Ölbereich eingehalten werden kann; dies kann zu einer gewissen Verschwendung führen.
Da der Bereich klein sein wird, wird empfohlen, mindestens sieben Proben für die Laboranalyse zu messen/zu entnehmen. Zusätzliche Proben bieten eine größere Zuverlässigkeit in Bezug auf die Spanne und den Nullpunkt. Wenn die Kalibrierung nicht online durchgeführt werden kann, sollte das Messgerät mit Proben aus einem Bereich von +/- 2% der Zielfeuchte oder des Zielöls kalibriert werden. Wenn die Leitung ein „gutes“ Produkt produziert, sollte eine Nullpunktkorrektur online vorgenommen werden.
Öl- und Feuchtemessungen sind am nützlichsten, wenn sie am Ausgang einer Friteuse oder eines Ofens vorgenommen werden, da sie in einer automatischen oder manuellen Steuerung verwendet werden können, um den Prozess zu korrigieren, bevor ein Produkt produziert wird, das nicht den Spezifikationen entspricht. An diesen heißen Orten ist es wichtig, dass das Messgerät gekühlt und das Fenster mit Luft gereinigt wird. In Bezug auf das Produkt sollte das Messgerät mindestens 1 Meter stromabwärts vom Ausgang der Friteuse bzw. des Trockners und 6—10 Zoll über den Chips angebracht werden. Geschmacks- und Feuchtigkeitsmessungen werden am Ausgang der Gewürztrommel vorgenommen. Ersteres kann zur Prozesskontrolle verwendet werden, letzteres zur abschließenden Qualitätskontrolle vor dem Verpacken.