يمكن الآن إكمال اختبارات جودة الطعام التي تستغرق ساعات - أو أيامًا - في المختبر في غضون دقائق فقط ، دون الحاجة إلى الابتعاد عن خط الإنتاج.
"هذا يغير قواعد اللعبة بالنسبة للصناعة. قال لويس رودريغيز ساونا ، أستاذ علوم وتكنولوجيا الأغذية في جامعة ولاية أوهايو: "إنه يسمح لك بالخروج من المختبر والاختبار في خط الإنتاج أو حتى في الميدان".
على مدار الـ 16 عامًا الماضية ، كان عالم الطعام في ولاية أوهايو كلية علوم الغذاء والزراعة والبيئة تم فحص استخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء لتحديد جودة المنتجات الغذائية. رودريغيز ساونا هو أيضًا عالم في مركز أوهايو للبحوث الزراعية والتنمية ، الذراع البحثي للكلية.
خلال السنوات الأربع الماضية ، ظهرت الماسحات الضوئية المحمولة في السوق ، وأثبتت أعماله أنها لا تقدر بثمن في تكييفها مع احتياجات صناعة المواد الغذائية.
قالت رودريغيز ساونا: "باستخدام عصير الطماطم ، يمكننا النظر إلى 12 سمة مختلفة في أقل من دقيقة". "كل هذا سيستغرق عدة ساعات ، إن لم يكن أيامًا ، لجمع عينة واحدة واختبارها بالطريقة التقليدية."
من بين أوجه التعاون الأخرى ، على مدى السنوات الخمس الماضية ، تعاقدت Rodriguez-Saona مع جامعة كاليفورنيا لمعالجات الطعام لاختبار عصير الطماطم ومعجون الطماطم. كاليفورنيا تنتج أكثر من 90 في المائة من الطماطم المصنعة في البلاد وما يقرب من نصف الطماطم المصنعة المزروعة في جميع أنحاء العالم.
قالت رودريغيز ساونا: "العملية مذهلة". "لديهم الكثير من خطوط الإنتاج ، وفي كل ساعة يرسلون عينات إلى المختبر لمراقبة جودة الدُفعات المختلفة."
مثل هذا الاختبار مطلوب لضمان سلامة وجودة عصير الطماطم ، حيث يتم إجراء الكثير منه لمزيد من المعالجة إلى معجون الطماطم ومنتجات أخرى.
في الوقت الحالي ، تستخدم الصناعة التكنولوجيا لتكملة المراقبة التقليدية ، لكن عمل رودريغيز ساونا يمكن أن يكون مفيدًا في الحصول على الموافقة لاستخدامها كطريقة اختبار أولية. حتى الآن ، نشرت رودريغيز ساونا خمسة أوراق علمية على استخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء لمعالجة الطماطم.
"الآن ، يأخذون عينات ، ويحضرونها إلى معمل ضمان الجودة ، ويستغرق إكمال بعض الاختبارات عدة ساعات. هم أيضا بحاجة إلى موظفين مهرة للقيام بهذا العمل. إنها مضيعة للوقت ومكلفة ".
إذا حدد الاختبار أي مشاكل مع المنتج ، فسيحتاج المعالج إلى بيعه بسعر مخفض أو إعادة معالجته.
"ولكن مع هذه الوحدة - إنها صغيرة جدًا ، مثل صندوق الغداء - يمكنك إحضارها إلى المصنع لإجراء تقييمات في الوقت الفعلي لجودة المنتج ، وإجراء تعديلات على المعالجة على الفور بدلاً من انتظار ظهور نتائج المختبر مرة أخرى . "
يستخدم Rodriguez-Saona في دراساته مستشعرات الأشعة تحت الحمراء التي صنعها كبار المطورين ، بما في ذلك Agilent Technologies و Thermo Fisher Scientific. صُممت أجهزة الضوء تحت الحمراء المحمولة في البداية لوزارة الدفاع ووكالة مكافحة المخدرات وصناعة الأدوية لتحديد وجود المتفجرات والعقاقير غير المشروعة واختبار الأدوية المزيفة. بعض الماسحات الضوئية المحمولة بحجم صناديق الأدوات وبعضها الآخر محمول باليد.
قال: "نحن أول من حصل على هذه الأدوات للنظر في التطبيقات في صناعة الأغذية".
عملية الاختبار بسيطة بشكل مخادع: يتم وضع عينة من المنتج ، أصغر من حبة البازلاء ، على الماسح الضوئي أو يتم مسحها ضوئيًا باستخدام مقياس الطيف المحمول باليد. يستهدف ضوء الأشعة تحت الحمراء مجموعات وظيفية معينة في الجزيئات التي يتكون منها الطعام ؛ تمتص الجزيئات المختلفة الضوء بترددات مختلفة.
قال رودريغيز ساونا: "ينتج عن هذا طيف يعتمد على امتصاص الضوء". “نحن نخضع هذا الطيف لتحليل متعدد المتغيرات لتحديد المعلومات التي نبحث عنها.
"أقوم بمساواة الطيف بالصورة البانورامية. يحتوي على الكثير من المعلومات ، ولكن للعثور على المعلومات التي تبحث عنها ، عليك دراستها عن كثب. يشبه التحليل متعدد المتغيرات عدسة مكبرة تتيح لك القيام بذلك ، باستخدام القياسات الكيميائية لتحديد إشارة معينة مرتبطة بجزيء معين.
"في الأساس ، يشبه الأمر العثور على والدو."
طور Rodriguez-Saona خوارزميات للماسحات الضوئية لاستخدامها في الكشف عن جوانب مختلفة من المواد الغذائية ، دراسات تحقق من أن النتائج تتساوى مع نتائج الاختبارات المعملية التقليدية. تركز سمات الطعام التي تم اختبارها في الطماطم المصنعة على الاتساق والملمس والنكهة ، بما في ذلك المواد الصلبة القابلة للذوبان ، ودرجة الحموضة ، والحموضة ، واللزوجة ، والسكريات ، والأحماض العضوية.
بالإضافة إلى أعمال الطماطم المصنعة ، درس رودريغيز ساونا وفريقه من طلاب الدراسات العليا سمات مختلفة لرقائق البطاطس ، بما في ذلك تقييم جودة الزيت و وجود مادة الأكريلاميد.
جودة الزيت هي مشكلة ، حيث أن الزيوت والدهون الصالحة للأكل هي واحدة من معظم الأطعمة المقلدة في الصناعة ، والطرق التقليدية لاختبارها تستغرق وقتًا طويلاً ومعقدة ومكلفة وتولد كميات كبيرة من النفايات ، كما قالت رودريغيز ساونا. في يوليو ، كان يدير جلسة ، الغش بدافع اقتصادي: التحديات والابتكارات في الكشف عن الاحتيال الغذائي، في الاجتماع السنوي لمعهد تقنيي الأغذية في شيكاغو ، وسيقدم عن التقنيات المحمولة للكشف عن المواد الغذائية الزانية.
وجود مادة الأكريلاميد في رقائق البطاطس وأنواع أخرى من البطاطس المقلية في درجات حرارة عالية لطالما كانت مشكلة في الصناعة ، وفي عام 2010 ، صنفت منظمة الأغذية والزراعة المشتركة ولجنة تابعة لمنظمة الصحة العالمية على أنها مشكلة تتعلق بصحة الإنسان. لكنه قال إن المعدات اللازمة لاختبار مادة الأكريلاميد باهظة التكلفة بالنسبة لمعظم الشركات لإجراء الاختبارات بمفردها ، ويمكن أن يستغرق إرسال العينات إلى مختبر تابع لجهة خارجية أسابيع للحصول على النتائج.
"يتم حاليًا تنظيم مستويات مادة الأكريلاميد في كاليفورنيا فقط كجزء من Proposition 65 ، المعروف رسميًا باسم قانون المياه الصالحة للشرب والمواد السامة لعام 1986، لكني تحدثت كثيرًا مع الشركات وهم يريدون إيجاد طريقة فعالة من حيث التكلفة لقياس ذلك. لذلك ، نحن نعمل على تطوير ذلك ".
كما تتقدم رودريغيز ساونا للحصول على تمويل من وزارة الزراعة الأمريكية.
"في الوقت الحالي ، نعمل مع الشركات ونطور خوارزميات تناسب تطبيقاتهم الفريدة. ولكن بتمويل من وزارة الزراعة الأمريكية ، سنتمكن من العمل على بعض هذه المشكلات الرئيسية ، مثل مادة الأكريلاميد أو الغش ، وتطوير خوارزميات لإجراء اختبار الأشعة تحت الحمراء على الأطعمة التي ستكون متاحة لأي شخص ".
يمكن لشركات تصنيع المواد الغذائية في أوهايو وأماكن أخرى مهتمة بمعرفة المزيد عن التكنولوجيا الاتصال بـ Rodriguez-Saona عبر البريد الإلكتروني على Rodriguez-saona.1@osu.edu أو الاتصال 614-292-3339.