Leite e Derivados
Analisador FT-NIR para Controle de Qualidade no
Laboratório e Produção
Innovation with Integrity
F T-NIR
Espectroscopia FT-NIR para análise
de Leite e Produtos Derivados
Os analisadores FT-NIR Bruker Optics para controle de qualidade
no laboratório e produção são fáceis de usar, confiáveis e rentáveis.
Todos os analisadores são baseados na mesma plataforma FT-NIR,
assim, os usuários podem escolher o mais adequado para seu trabalho sem comprometer a precisão e exatidão, assegurando a integridade e transferência dos dados agora e no futuro.
Analisadores FT-NIR Leite e Produtos Derivados
O portfólio da Bruker Optics para laticínios abrange
desde pequenos analisadores com operação via “touch
screen”, até sistemas de processo totalmente automatizados para controle em loop fechado. Todos os tipos de
leite e produtos derivados do leite de qualquer consistência, podem ser rapidamente analisados com:
Melhor
eficiência das operações do laboratório
Verificação da identidade e qualidade de matériasprimas, otimizando seu uso
Otimização
da produção através do melhor ajuste do
valor alvo e prevenção de situações fora de especificação, enquanto reduz tempo de parada
Aumento
da qualidade e consistência dos produtos
através de um controle mais rígido
Verificação
das especificações dos produtos finais,
simplificando o cumprimento das diretrizes reguladoras
Análise de qualquer amostra a qualquer tempo Os parâmetros tipicamente analisados pelo FT-NIR
Bruker Optics na indústria de laticínios, incluem quantificação de gordura, proteína, lactose, umidade, sólidos
totais entre outros, como confirmação de identificação/
qualidade e medição de conformidade das matérias
primas.
Todas as amostras, sólidas, líquidas ou pastosas, podem
ser analisadas em segundos em todo o processo: no
laboratório, perto da produção at-line (bancada) ou diretamente no processo in-line (em linha).
Figura 1: o analisador FT-NIR Bruker Optics pode analisar matérias-primas,
produtos intermediários e produtos finais ao longo da produção. Os
parâmetros mais comuns que podem ser analisados nos produtos lácteos
incluem umidade, gordura, proteína, lactose, sólidos totais, entre outros.
Sistemas pré-calibrados para fácil implementação
Todos os analisadores Bruker Optics são entregues com
as calibrações dos produtos especificados para implementação rápida e bem-sucedida, incluindo mas não
limitado a:
Leite
cru, desnatado, concentrado e leite condensado
de leite e soro de leite concentrado
Creme de leite e creme de soro de leite
Permeado e Retentado
Leite em pó integral e desnatado e soro de leite em pó
Queijo (macio, duro, processado, queijo branco, coalhada, etc...)
Manteiga (com e sem sal)
Iogurte, sobremesas e sorvete
Bebidas lácteas
Soro
Analisadores FT-NIR Leite e Produtos Derivados
Aumente seus negócios
As análises no laboratório ficarão mais rápidas e fáceis,
resultando num aumento drástico do número de
amostras que poderão ser analisadas por dia, especialmente quando comparadas com os métodos de análise
convencionais. Além disso, o FT-NIR pode monitorar
continuamente o processo. De qualquer maneira, a
maior frequência de análises resulta em um controle
mais rígido e as empresas de laticínios podem obter
uma redução direta de custo utilizando o FT-NIR.
Padronização
mais precisa do leite
consistente do teor de gordura no creme
Otimização do teor de umidade ou sólidos totais em
queijo, iogurte e manteiga
Controle mais rigoroso da proteína, gordura e sólidos
totais nas torres de alimentação de pulverização e
controle da umidade do leite em pó no secador de
leito fluidizado
Ajuste em tempo real do teor de sólidos totais/umidade em queijo e coalhada
O investimento neste equipamento permitirá também o
estabelecimento de protocolos de teste para:
Controle
Verificar
a identidade e qualidade de matérias primas
como vitaminas e premixes, emulsificantes, amidos,
minerais, açúcares, adoçantes, entre outros
Análise de óleo comestível para índice de acidez, ácido
graxo livre e trans, perfil de ácido graxo e índice de
peróxido
Monitorar a composição e eficiência da limpeza e
soluções desinfetantes
Bruker – seu parceiro para análises nos produtos lácteos A Bruker tem sido impulsionada pela ideia de fornecer sempre a melhor solução tecnológica para cada
tarefa analítica há mais de 50 anos. Sendo uma das
líderes mundial dentre as empresas de instrumentação
analítica. Os sistemas da Bruker cobrem uma grande
variedade de aplicações em todos os campos de
pesquisa e desenvolvimento e são usados em todos os
processos de produção industrial com o propósito de
assegurar a qualidade e confiabilidade dos produtos.
A Bruker Optics é líder mundial na produção de equipamentos FT-NIR para uma ampla gama de indústrias
incluindo alimentos e produtos lácteos. Nossos analisadores combinam flexibilidade e fácil manuseio com uma
alta tecnologia em espectroscopia.
O software controla os módulos ópticos, acessórios de
amostragem otimizados para inúmeras aplicações e a
interface do operador garante um manuseio seguro e fácil,
além de resultados excelentes a partir do primeiro dia.
Qualidade certificada em toda cadeia do processo
A mais alta qualidade e excelência na fabricação são os
valores chave que norteiam o nosso negócio. O comprometimento total com nosso sistema robusto de qualidade, em toda cadeia do processo, nos permite alcançar
tais objetivos.
Vigilância e melhoria contínua garantem a inteira conformidade com as normas de gestão da qualidade internacionalmente aceitas (ISO 9001).
Aplicações
Leite e produtos lácteos líquidos
O leite cru é o primeiro ponto para qualquer produto
lácteo e é um dos produtos alimentícios mais controlados
no mundo. A composição do leite cru varia de acordo
com a região e até mesmo de uma vaca para outra, o que
torna a padronização necessária para manter a qualidade
do leite consistente durante as etapas de processamento.
A melhor solução analítica para leite cru e produtos lácteos líquidos é a combinação do MPA com Liquid Sampling Module Bruker Optics (LSM), a combinação destes,
fornece uma amostragem semiautomática e limpeza
automática do sistema. O LSM é um sistema dual e pode
alternar o controle entre o homogeneizador e uma bomba
peristáltica através de software, dependendo do produto
e sobretudo da sua viscosidade.
O conceito dual permite a análise de qualquer amostra
líquida e produtos lácteos da melhor forma, homogeneizado ou não. Em contraste com os analisadores convencionais de leite FT-IR, todos os tipos de produtos líquidos
lácteos podem ser analisados devido ao grande caminho
óptico 1 mm (1000 μm) da célula de fluxo. Em todo caso,
a amostra é pré-aquecida a 40°C antes de ser medida por
transmissão com temperatura da célula de fluxo controlada. As medidas de background na rotina são fáceis de
se obter uma vez que o sistema move a célula de fluxo
automaticamente da posição de referência e retorna para
que a próxima amostra seja medida.
Leite cru e outros tipos de leite
Para assegurar maior precisão e repetibilidade, o leite
cru geralmente é pré aquecido e homogeneizado antes
da medida. Em termos de exatidão e repetibilidade, o
FT-NIR Bruker é equivalente aos sistemas tradicionais
FT-IR, porém, oferece ainda mais opções. Os valores de
precisão estão tipicamente na faixa de 0,03%, ou melhor,
para proteína e gordura e os valores de repetibilidade
estão na faixa de 0,001%.
O MPA e LSM possuem pacotes de calibrações dedicadas que podem ser utilizadas por qualquer tipo de leite
desde leite cru, leite desnatado e leite padronizado para
UHT.
Produtos lácteos líquidos
Não somente leite, mas produtos fluídos derivados do
leite podem ser facilmente analisados usando a mesma
configuração, independentemente da composição do
produto, devido, unicamente, ao grande caminho óptico
da célula de fluxo (1 mm), onde, mesmo amostras altamente viscosas como leite condensado e concentrados
podem ser prontamente analisados. Esse tipo de amostra
não requer homogeneização e não deve ser homogeneizada antes da análise.
O MPA é também ideal para análise do conteúdo de
açúcar em produtos como bebidas lácteas, iogurte, leite
com sabor e até mesmo produtos contendo fibras.
O LSM foi projetado para ser flexível nestes tipos de
amostras, um modo de operação usando a bomba peristáltica pode ser selecionado via controle do software.
Isto permite aos usuários alternar entre qualquer tipo de
amostra sem fazer ajustes para o hardware.
Além dos diferentes tipos de leite, as seguintes amostras
podem ser analisadas sem nenhum pré-processamento
com o MPA. Calibrações típicas para laticínios incluem,
mas não limitam a:
Soro
de leite e soro de leite concentrado
do soro e lactose concentrada
Creme de leite e creme de soro de leite
Permeado e Retentado
Leite condensado
Bebidas lácteas e Iogurtes
Calda base para sorvetes e Sorvetes
Proteína
Figura 2: Analise de leite líquido e produtos lácteos líquidos
utilizando o Liquid Sampling Module.
Aplicações
Produtos lácteos sólidos e semissólidos
Produtos lácteos incluem uma grande variedade de
tipos de produtos, desde leite em pó a variedades de
queijo, iogurte, até outros produtos semissólidos como
intermediários na produção de sobremesas. Quase
todos os produtos podem ser analisados pelo FT-NIR
utilizando medidas de reflectância. No laboratório ou
perto da produção o MPA, MATRIX-I ou TANGO com
esfera de integração fornecem uma solução simples
para a apresentação da análise. A amostra é preenchida em copo de quartzo, placa de Petri de vidro
ou em placa de Petri descartável de Poliestireno e
colocada no equipamento. A análise por reflectância é
feita no fundo do frasco e este é rotacionado durante
a medição, isto aumenta a quantidade de informação
da amostra obtida e nivela heterogeneidades. Para
análises no processo, uma grande variedade de tipos
de probes e acessórios permitem a análise FT-NIR online (usando bypass) e in-line (em linha) de qualquer
produto sólido ou semissólido.
Leite em pó e soro de leite em pó
O NIR é uma técnica bem estabelecida para análise rápida e simultânea da quantidade de umidade, gordura e
proteína em leite em pó, tanto no laboratório, bem como
at-line (bancada no processo) e em linha. Parâmetros
como cinzas ou conteúdo de lactose, também podem
ser analisados.
Produtores da indústria de laticínios monitoram estes
parâmetros com a finalidade de:
Otimizar o conteúdo de umidade
Aumentar a consistência do produto
Utilizar
a energia de maneira mais eficiente (processo
de secagem)
Reduzir os testes finais do produto no laboratório
A análise do leite em pó no laboratório é uma leitura
simples por reflectância utilizando um copo com fundo
de quartzo. O copo é preenchido com a amostra e
depois da leitura realizada ele pode ser facilmente
limpo com ar pressurizado ou com um pincel macio. As
calibrações cobrem toda a faixa de concentração para
soro em pó, leite desnatado e integral em pó e creme
de leite em pó.
Iogurte, sobremesas e sorvete
Muitas empresas produzem uma grande variedade de
produtos com diferentes sabores e texturas, desde
iogurte natural e sobremesas até produtos com sabores
de chocolate e frutas. Com espectroscopia NIR os parâmetros de qualidade como gordura, proteína e matéria
seca, podem ser determinados rapidamente at-line
(bancada) ou na área de produção. Somente um modelo
de calibração para cada parâmetro é requerido, não
importando quais sabores ou ingredientes foram adicionados, por exemplo, iogurte com flocos de chocolate
pode ser analisado com o mesmo modelo de iogurte de
morango ou avelã. Amostras semissólidas são geralmente medidas usando placas de Petri de vidro. Caso a
limpeza seja um problema, o uso de placas de Petri de
poliestireno descartáveis torna o processo de limpeza
desnecessário.
Sobremesas líquidas e sorvete derretido que possuem
média viscosidade podem ser analisados como líquidos
usando somente o LSM para aquecer e transportar a
amostra.
Queijo
Todos os espectrofotômetros por reflectância FT-NIR
Bruker Optics incluindo MPA, MATRIX-I ou TANGO,
podem ser usados para medidas de parâmetros importantes como gordura, proteína, umidade e sólidos totais
em segundos. Um analisador é capaz de simplificar com
precisão testes em toda a faixa de queijos, desde, queijos
duros, de corte, macios e cremosos.
Além disso, o conteúdo de sal e o valor de pH podem ser
obtidos simultaneamente para alguns tipos específicos
de queijo.
O queijo ralado ou o queijo macio são colocados na placa
de Petri. Os usuários podem selecionar o melhor método
de amostragem para suas necessidades.
Manteiga
Para a produção de manteiga, o importante é ficar mais
próximo da concentração de gordura desejada, isto é,
maximizar o teor de umidade sem ultrapassar o limite da
legislação. Umidade e gordura em manteiga podem ser
facilmente analisados usando espectroscopia FT-NIR.
Para esta aplicação os espectrômetros Bruker MPA,
MATRIX-I e TANGO podem ser utilizados com medidas
por reflectância. A amostra de manteiga pode ser colocada na placa de Petri de quartzo ou em placas de Petri
descartáveis de poliestireno e colocadas na janela do analisador. O acessório de rotação é usado para maximizar
a área de amostragem lida durante a medida. O teor de
umidade pode ser analisado tanto para as manteigas com
ou sem sal. O teor de sal também pode ser analisado nas
manteigas com sal.
Controle no Processo
MATRIX-F: on-line e in-line
Controle de Produção
Espectroscopia FT-NIR é a ferramenta perfeita para controle de processo. Medidas frequentes de parâmetros
chaves em vários pontos de medição são enviados automaticamente para o sistema de controle de processo,
fornecendo uma grande quantidade de informações
relevantes. Não dependendo exclusivamente das
análises únicas em laboratório, os operadores da planta
com acesso frequente aos resultados serão capazes de
reduzir drasticamente variações no processo e também
poderão ajustar o mesmo, a tempo de evitar a fabricação de produtos fora de especificação. Parâmetros
críticos e variáveis como sólidos totais na produção do
queijo ou conteúdo de umidade no leite em pó podem
ser ajustados com valores muito próximos ao valor alvo
com um desvio padrão muito baixo.
Durante o start-up ou após o ciclo de limpeza, os resultados do FT-NIR são usados para reduzir a variação e
aumentar a produtividade diária. Em comparação com
a amostragem manual, as medidas em linha (in-line)
maximizam o controle nas plantas, reduzindo custos e
aumentando produtividade, enquanto minimizam o risco
de erros na produção.
A Bruker Optics oferece a melhor solução on-line
(bypass) e in-line (em linha) para o controle de qualidade
de todos os tipos de produtos lácteos. O MATRIX-F pode
utilizar diferentes sondas ópticas e cabeça para medição:
Sondas
de transmissão para líquidos limpos e soro de
leite
Sondas
de transflectância para todos os líquidos derivados do leite com alto teor de sólidos.
Cabeça
de medição para análise sem contato em qualquer produto sólido, como leite em pó ou pedaço de
queijo.
Sondas
de reflectância para produtos sólidos e semis-
sólidos
Até seis pontos de medição no ambiente de processo
podem ser controlados sequencialmente com a óptica
multiplexadora. Todas as combinações de sondas podem
ser usadas em um único analisador, o que é uma vantagem essencial para processos que começam com leite
fluído e terminam com produtos sólidos ou semissólidos.
Melhora seu controle de processo, produtividade e rendimento
O monitoramento dos pontos chave no processo de
produção podem ser alcançados pela instalação:
A produção do leite em pó é uma parte importante do
mercado lácteo e a capacidade das torres modernas de
pulverização, é enorme. Nesta etapa, surgem grandes
oportunidades de lucro através do controle do pó no
secador de leito fluidizado e nas torres de alimentação de
pulverização usando um analisador FT-NIR de processo.
Sondas
de transflectância em tanques de preparação
ou na alimentação do pulverizador de secagem (spay
dryer)
Sonda
para sólidos no pó que sai do secador de leito
fluidizado ou na peneira (sifter)
Especialmente a análise do pó em linha apresenta um
impacto direto no rendimento pela análise somente da
umidade, fora os outros parâmetros que podem ser
analisados como proteína, gordura e lactose. Geralmente
a análise de umidade é feita em um laboratório da produção e as amostras são coletadas a cada poucas horas.
Com o FT-NIR em linha, os resultados de umidade são
obtidos a cada minuto com uma precisão de 0,15% comparado com o método de referência Karl-Fischer.
Para um processo contínuo, o teor de umidade deve ser
ajustado o mais próximo do valor alvo com uma consistência melhorada. Portanto, uma economia direta de
custos, devido ao aumento do rendimento e redução do
custo com energia, são alcançados. Além disso, o risco
de produto fora da especificação é minimizado, reduzindo
o reprocesso e as paradas da planta. O tempo de retorno
do investimento desta solução é geralmente menor que
12 meses.
Teor de Umidade
Figura 3: O controle de processo por FT-NIR aumenta a
consistência do produto por alcançar uma distribuição mais
estreita do teor de umidade ao redor do valor alvo e melhora
o rendimento movendo a média para um valor mais próximo
desse mesmo valor tido como alvo (azul: controle prévio do
sistema, vermelho: com FT-NIR Bruker, verde: valor alvo).
O equipamento de processo é o único capaz de conectar
ambas as sondas, sólidas e líquidas, no mesmo equipamento, um instrumento FT-NIR Bruker Optics pode
multiplexar até seis pontos de medição.
Pontos de teste FT-NIR no processo típico de Secagem do Leite em Pó
Torre de alimentação
do Pulverizador
Ciclones
Torre de
Pulverização
Acondicionador
Secador de leito fluidizado
Figura 4: Análise on-line no processo de produção do Leite em Pó. Superior: controle da entrada da torre de alimentação do pulverizador ou alternativamente no tanque de alimentação usando uma sonda de transflectância. Inferior:
análise do pó livre em contato com a sonda para sólidos na peneira (sifter) do secador de leito fluidizado.
Tecnologia
Tecnologia de Ponta com fácil manuseio
Todos os analisadores foram projetados para uma
manutenção facilmente feita pelo usuário, minimizando as paradas e custos com manutenção. Consumíveis como a fonte de luz são pré alinhadas e
podem ser facilmente e rapidamente trocadas pelo
usuário.
A tecnologia FT-NIR Bruker incorpora o que existe de
mais moderno em termos de espectroscopia óptica
proporcionando excelente desempenho e estabilidade. O coração do equipamento é o interferômetro
Bruker RockSolid, permanentemente alinhado, com
espelhos canto de cubo, fornecendo resultados consistentes e de alta qualidade, com menor número
de paradas e maior estabilidade.
Ao contrário dos espelhos planos, os espelhos
cantos de cubo são praticamente imunes a inclinação (isto é, o movimento angular dos espelhos).
Esta característica é bastante relevante, já que a
luz de retorno para o divisor de feixes deve ser
precisamente recombinada evitando redução na
estabilidade, resolução e qualidade espectral.
O interferômetro Bruker RockSolid incorpora
duplo espelho canto de cubo retro-refletores em
um arranjo invertido de pêndulo duplo. Uma articulação livre de desgaste é alocado no centro de
massa. Este design óptico elimina inclinações
do espelho e previne o cisalhamento do espelho
levando a uma resistência superior a vibração e
efeitos térmicos.
A natureza livre de desgaste no interior do
interferômetro Bruker RockSolid, garante
excepcional estabilidade e confiabilidade,
mesmo em ambientes mais agressivos, tornando-o ideal para laboratório como também
para chão de fábrica.
Figura 5: O interferômetro Bruker RockSolid comprovado com
Além disso, o equipamento mantem a preos Espelhos Cantos de Cubo.
cisão do comprimento de onda ao longo do
tempo, uma condição para a transferência de
calibração bem sucedida.
Software
OPUS - Optics User Software
Bruker Optics OPUS é um poderoso pacote de software
espectroscópico, tudo em um e fácil de usar. Ele inclui a
mais abrangente possibilidade de coleta de dados, processamento, funções de avaliação e pode ser completamente configurado para suas necessidades incluindo
gerenciamento de usuários e recursos de acessos.
Para configuração do método, existem três funções
principais:
Desenvolvimento de calibração para quantificação dos
componentes e propriedades
Configuração de biblioteca para identificação de
matérias-primas
Teste de conformidade para controle de qualidade.
resultados apresentados podem ser customizados em
relatórios e salvos ou impressos.
Avaliação Múltipla
No Laboratório
Usando a função única multi avaliação do OPUS (OPUS
Multi Evaluation - ME), o usuário pode configurar métodos hierárquicos para automatizar diferentes avaliações
e etapas de decisão ou executar funções adicionais de
cálculos com o ME, uma etapa de identificação pode ser
seguida de outra etapa de quantificação e um teste de
conformidade, ou, uma etapa de quantificação pode ser
seguido de outra etapa de quantificação em função dos
primeiros resultados com a utilização de uma fórmula. Os
O pacote OPUS/LAB é um software com interface
intuitiva e fácil de usar para trabalhos de rotina. Ele pode
ser usado pelos operadores na rotina os quais podem ser
rapidamente treinados para realizar as análises. O operador
seleciona o produto a ser analisado, coloca a identificação
da amostra e, se necessário, informações adicionais da
amostra. Os resultados são visualizados na tela e salvos
em PDF e nos arquivos log, legíveis pelo LIMS.
No processo
OPUS/PROCESS é o pacote de software usado para
configurar cenários de maneira fácil para controlar automaticamente o processo e para exibição visual dos resultados. Os cenários podem ser configurados com várias
opções para medições cíclicas ou análises desencadeadas por sistemas de controle de processo. Acionadores
e resultados podem ser trocados com PCS Profibus DP,
Modbus, conexões 4-20mA ou OPC.
Segurança dos dados
OPUS garante a segurança e integridade dos seus dados.
Não há perda de dados ou substituição de dados
brutos
Totalmente compatível com GMP/GLP, em conformidade com o CRF 21 Part11
Histórico de dados gerado automaticamente (audit trail)
Todos os dados relevantes (parâmetros medidos,
manipulações, resultados avaliados, relatórios, etc.) são
armazenados em arquivo de dados
Diagnóstico do Espectrômetro
Figura 6: Exemplo do esquema de um método de avaliação
múltiplo (ME) com identificação hierárquica seguida de teste de
conformidade ou avaliações quantitativas.
Somente um monitoramento permanente do espectrômetro pode garantir a aquisição de dados confiáveis.
OPUS inclui:
Diagnóstico online permanente
Visualização em tempo real do status do equipamento
Relatórios do status do equipamento
Testes de avaliação do equipamento automaticamente
integrados (OQ, PQ)
Serviço e Suporte
A Bruker Optics é composta por cientistas especializados e engenheiros com um profundo conhecimento
em instrumentação e aplicações na indústria de laticínios. Nossos especialistas de produto são capacitados
para ajudá-lo com o desenvolvimento dos métodos
remotamente ou em seu laboratório. Os especialistas
de aplicação FT-NIR vão ajudá-los na seleção e uso de
acessórios de amostragem, escolha dos componentes ópticos e operação de software. Nós oferecemos
instruções personalizadas e pacotes que se ajustam
à sua necessidade. Os espectrômetros Bruker Optics
são projetados para oferecer anos de operação livre
de problemas, mas, no caso de um problema ocorrer,
uma rede de empresas Bruker e representantes em
todo o mundo estão preparados para prontamente
responder às suas necessidades. Instalações profissionais, suporte de aplicações abrangentes, bem
como alto padrão de atendimento após a entrega, são
compromissos que a Bruker Optics faz a cada um dos
seus clientes.
www.bruker.com/optics
Bruker Optics Inc.
Bruker Optik GmbH
Bruker do Brasil Ltd.
Billerica, MA · USA
Phone +1 (978) 439-9899
Fax +1 (978) 663-9177
[email protected]
Ettlingen · Germany
Phone +49 (7243) 504-2000
Fax +49 (7243) 504-2050
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Atibaia, SP · Brasil
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