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En base al artículo "Revisión de espectroscopía NIR como una tecnología de procesos analíticos para el monitoreo de productos en tiempo real en procesamiento de lácteos" , Yuan Pu et. al. (2020) explica que se espera que el consumo de productos lácteos aumente un 25% de 2015 a 2024. Debido a esta creciente demanda está impulsando a los procesadores de productos lácteos a ser más competitivos y optimizar los procesos para ser más eficientes. Para lograr esto, es esencial que las plantas de lácteos implementen el monitoreo de procesos en tiempo real para permitir el control y la optimización de las líneas de producción correspondientes, al mismo tiempo que se garantiza la producción de un producto final consistente y de alta calidad. La adquisición de información del proceso en tiempo real, es decir, condiciones de operación, atributos de calidad de los materiales procesados, puede lograrse mediante la implementación de tecnologías de análisis de procesos (PAT) en los procesos de fabricación.
En la industria láctea, las herramientas PAT comunes, como la instrumentación de pH, temperatura y presión y flujo, se instalan en puntos críticos de control de una línea de procesamiento para proporcionar información operativa en tiempo real del proceso. El proceso de estandarización de la leche se puede optimizar y controlar mediante la medición en tiempo real del contenido de grasa y proteína utilizando herramientas PAT adecuadas, como un espectrómetro NIR en línea o estandarizadores de leche en línea.
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) ha sido identificada como una eficiente tecnología analítica para el análisis de la composición de una variedad de productos lácteos. Esta técnica puede superar las desventajas de los análisis de laboratorio tediosos y que consumen mucho tiempo, y ofrece un método rápido, no destructivo, rentable y respetuoso con el medio ambiente.
Cuando una muestra se expone a un haz de luz IR, la muestra absorberá parte de la energía de la luz que puede causar vibraciones moleculares. Cada enlace químico, es decir, C–H, N–H, O–H, S–H, de una molécula tiene modos de vibración únicos, es decir, estiramiento, flexión y balanceo y frecuencias de vibración, es decir, fundamental, sobretonos y combinación. Cuando los enlaces químicos reciben la frecuencia de luz que coincide con su frecuencia vibratoria, la energía de la luz será absorbida. La concentración de enlaces químicos absorbentes en la trayectoria de la luz influye en la señal de absorbancia. Como resultado, a mayor concentración, se observan señales de absorción más pronunciadas en el espectro correspondiente.
Cuando la luz (ubicada en la región NIR) pasa a través de la muestra, algunas partes de la luz pueden ser absorbidas por la muestra y causar vibraciones moleculares, y el resto de la luz se refleja hacia la muestra o se transmite a través de la muestra. o una combinación de ambos dependiendo de las propiedades de la muestra, es decir, densidad de la muestra y compuestos químicos.
En aplicaciones lácteas, por ejemplo, la luz NIR puede penetrar fácilmente a través del líquido de la leche descremada, por lo que los espectros de transmisión proporcionarán información más detallada sobre la composición de la muestra. En comparación con la leche entera que tiene un contenido de grasa del 3% al 5%, se pudo observar un efecto de dispersión de la luz debido a la presencia de diferentes glóbulos de grasa.
Aplicación NIR en el procesamiento de lácteos
Off-line: las muestras se toman manualmente de la línea de proceso y se analizan en un sistema NIR de sobremesa ubicado en el laboratorio de control de calidad.
At-line: las muestras se retiran de la línea de proceso y se analizan en un sistema NIR colocado cerca de la línea de proceso.
On-line: se crea un desvío de muestra en un punto de muestreo para desviar los materiales del proceso de la corriente principal para el análisis NIR.
In-line: el análisis NIR se integra directamente en la línea de procesamiento mediante el uso de diferentes estrategias de muestreo.
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