Ang mga pagsusuri sa kalidad ng pagkain na karaniwang tumatagal ng mga oras - o araw - upang gumanap sa lab ay maaari na ngayong kumpletuhin sa loob lamang ng ilang minuto, nang hindi na kailangan pang lumayo sa linya ng produksyon.
"Ito ay isang game-changer para sa industriya. Pinapayagan ka nitong lumabas sa lab at subukan sa linya ng produksyon o kahit na sa larangan, "sabi ni Luis Rodriguez-Saona, propesor ng food science at teknolohiya sa The Ohio State University.
Sa huling 16 na taon, ang food scientist sa Ohio State's College of Food, Agricultural, at Environmental Sciences ay sinusuri ang paggamit ng infrared na teknolohiya upang matukoy ang kalidad ng mga produktong pagkain. Si Rodriguez-Saona ay isa ring scientist sa Ohio Agricultural Research and Development Center, ang research arm ng kolehiyo.
Sa loob ng huling apat na taon, ang mga portable scanner ay lumitaw sa merkado, at ang kanyang legwork ay napatunayang napakahalaga sa pag-angkop sa mga ito sa mga pangangailangan ng industriya ng pagkain.
"Sa tomato juice, maaari naming tingnan ang 12 iba't ibang mga katangian sa mas mababa sa isang minuto," sabi ni Rodriguez-Saona. "Ang lahat ng ito ay aabutin ng maraming oras, kung hindi man araw, upang mangolekta at subukan ang isang sample sa tradisyonal na paraan."
Sa iba pang mga pakikipagtulungan, sa nakalipas na limang taon, nakipagkontrata si Rodriguez-Saona sa Liga ng California ng mga Tagaproseso ng Pagkain upang subukan ang katas ng kamatis at tomato paste. California gumagawa ng higit sa 90 porsiyento ng mga naprosesong kamatis sa bansa at halos kalahati ng mga naprosesong kamatis na itinanim sa buong mundo.
"Ang operasyon ay kamangha-manghang," sabi ni Rodriguez-Saona. "Napakaraming linya ng produksiyon nila, at bawat oras ay nagpapadala sila ng mga sample sa lab para subaybayan ang kalidad ng iba't ibang batch."
Ang ganitong pagsubok ay kinakailangan upang matiyak ang kaligtasan at kalidad ng katas ng kamatis, na karamihan ay nagpapatuloy para sa karagdagang pagproseso sa tomato paste at iba pang mga produkto.
Sa kasalukuyan, ginagamit ng industriya ang teknolohiya upang madagdagan ang tradisyonal na pagsubaybay, ngunit ang gawain ng Rodriguez-Saona ay maaaring maging instrumento sa pagkuha ng pag-apruba na gamitin ito bilang pangunahing paraan ng pagsubok nito. Sa ngayon, lima na ang nai-publish ni Rodriguez-Saona pang-agham na mga papeles sa paggamit ng infrared na teknolohiya para sa pagproseso ng mga kamatis.
"Ngayon, kumukuha sila ng mga sample, dinadala sila sa lab ng katiyakan ng kalidad, at tumatagal ng ilang oras upang makumpleto ang ilan sa mga pagsubok. Kailangan din nila ng mga skilled personnel para gawin ang gawaing ito. Nakakaubos ng oras at magastos.”
Kung matukoy ng pagsubok ang anumang mga isyu sa produkto, kakailanganin ng processor na ibenta ito nang may diskwento o muling iproseso ito.
“Ngunit sa unit na ito – napakaliit nito, tulad ng isang lunchbox – maaari mong dalhin ito sa planta upang gumawa ng real-time na mga pagtatasa ng kalidad ng produkto, at gumawa ng mga pagbabago sa pagproseso kaagad sa halip na maghintay para sa mga resulta ng lab na bumalik. .”
Sa kanyang pag-aaral, si Rodriguez-Saona ay gumagamit ng mga infrared sensor na ginawa ng mga nangungunang developer, kabilang ang Agilent Technologies at Thermo Fisher Scientific. Ang mga portable na infrared light na instrumento ay unang idinisenyo para sa Department of Defense, Drug Enforcement Agency at sa industriya ng parmasyutiko upang matukoy ang pagkakaroon ng mga pampasabog at ipinagbabawal na gamot at upang subukan ang mga parmasyutiko para sa mga pekeng. Ang ilan sa mga portable scanner ay kasing laki ng mga toolbox at ang iba ay hawak ng kamay.
"Kami ang unang nakakuha ng mga instrumentong ito upang tingnan ang mga aplikasyon sa industriya ng pagkain," sabi niya.
Ang proseso para sa pagsubok ay mapanlinlang na simple: Ang isang sample ng produkto, na mas maliit kaysa sa gisantes, ay inilalagay sa scanner o ini-scan gamit ang hand-held spectrometer. Ang isang infrared na ilaw ay nagta-target ng mga partikular na functional group sa mga molecule na bumubuo sa pagkain; iba't ibang molekula ang sumisipsip ng liwanag sa iba't ibang frequency.
"Ito ay gumagawa ng isang spectrum, na batay sa liwanag na pagsipsip," sabi ni Rodriguez-Saona. "Isinasailalim namin ang spectrum na iyon sa multivariate analysis upang matukoy ang impormasyong hinahanap namin.
"Itinutumbas ko ang spectrum sa isang panoramic na larawan. Naglalaman ito ng maraming impormasyon, ngunit upang mahanap ang impormasyon na iyong hinahanap, kailangan mong pag-aralan itong mabuti. Ang pagsusuri ng multivariate ay parang magnifying glass na nagbibigay-daan sa iyong gawin iyon, gamit ang chemometrics upang matukoy ang isang partikular na signal na nauugnay sa isang partikular na molekula.
"Sa pangkalahatan, ito ay tulad ng paghahanap kay Waldo."
Si Rodriguez-Saona ay bumuo ng mga algorithm para sa mga scanner na gagamitin sa pag-detect ng iba't ibang aspeto ng mga pagkain, at ang kanyang mga agham i-verify na ang mga resulta ay pare-pareho sa mga mula sa tradisyonal na mga pagsusuri sa lab. Ang mga katangian ng pagkain na nasubok sa mga naprosesong kamatis ay nakatuon sa pagkakapare-pareho, texture at lasa, kabilang ang mga natutunaw na solid, pH, acidity, lagkit, mga asukal at mga organic na acid.
Bilang karagdagan sa naprosesong gawaing kamatis, pinag-aralan ni Rodriguez-Saona at ng kanyang pangkat ng mga nagtapos na estudyante ang iba't ibang katangian ng potato chips, kabilang ang isang pagtatasa ng kalidad ng langis at ang pagkakaroon ng acrylamide.
Ang kalidad ng langis ay isang isyu, dahil ang mga nakakain na langis at taba ay isa sa karamihan sa mga pekeng pagkain sa industriya, at ang mga tradisyunal na pamamaraan para sa pagsubok sa mga ito ay nakakaubos ng oras, kumplikado at magastos at nagdudulot ng malaking halaga ng basura, sabi ni Rodriguez-Saona. Sa Hulyo, siya ay nagmo-moderate ng isang sesyon, Economically Motivated Adulteration: Mga Hamon at Inobasyon sa Pagtukoy ng Pandaraya sa Pagkain, sa taunang pagpupulong ng Institute of Food Technologists sa Chicago, at magpapakita sa mga portable na teknolohiya upang i-screen para sa mga food adulterants.
Ang pagkakaroon ng acrylamide sa potato chips at iba pang uri ng patatas na pinirito sa mataas na temperatura matagal nang isyu sa industriya, at noong 2010, pinangalanan ito ng Joint Food and Agriculture Organization at isang komite ng World Health Organization bilang isang alalahanin sa kalusugan ng tao. Ngunit ang kagamitan na kailangan upang subukan para sa acrylamide ay mahal para sa karamihan ng mga kumpanya na magpatakbo ng mga pagsubok sa kanilang sarili, at ang pagpapadala ng mga sample sa isang third-party na lab ay maaaring tumagal ng ilang linggo upang makakuha ng mga resulta, aniya.
“Ang mga antas ng acrylamide ay kasalukuyang kinokontrol lamang sa California bilang bahagi ng Proposisyon 65, na opisyal na kilala bilang ang Safe Drinking Water and Toxic Enforcement Act of 1986, ngunit madalas akong nakikipag-usap sa mga kumpanya at gusto nilang makahanap ng isang cost-effective na paraan upang sukatin ito. Kaya, nagsusumikap kami para mabuo iyon.”
Nag-aaplay din si Rodriguez-Saona para sa pondo mula sa US Department of Agriculture.
"Sa ngayon, nakikipagtulungan kami sa mga kumpanya at bumuo ng mga algorithm na umaangkop sa kanilang mga natatanging application. Ngunit sa pagpopondo ng USDA, magagawa namin ang ilan sa mga pangunahing problemang ito, tulad ng acrylamide o adulteration, at bumuo ng mga algorithm para magsagawa ng infrared testing sa mga pagkain na magagamit ng sinuman."
Ang mga tagagawa ng pagkain sa Ohio at sa ibang lugar na interesadong matuto nang higit pa tungkol sa teknolohiya ay maaaring makipag-ugnayan sa Rodriguez-Saona sa pamamagitan ng email sa rodriguez-saona.1@osu.edu o tumawag 614-292-3339.