تصنيف دهون الحليب الوارد والمواد الصلبة الكلية في أرصفة الاستلام

لماذا يقرر التركيب قيمة الصهريج

في صناعة الألبان لا يُشترى صهريج الحليب الخام باللتر وحده. فبموجب أوامر تسويق الحليب الفيدرالية في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، تُبنى أسعار الفئات من أسعار مكونات تُعلن على حدة لدهن الزبد والبروتين والمواد الصلبة الأخرى والمواد الصلبة غير الدهنية، ويُعرَّف سعر الحليب الفرز من الفئة III بوصفه مضاعفاً لسعر البروتين مضافاً إليه مضاعف لسعر المواد الصلبة الأخرى [1]. وحيثما يُطبَّق نظام متعدد المكونات من هذا النوع، تتحول نتائج الدهن والبروتين والمواد الصلبة لكل شحنة مباشرةً إلى مال يُدفع للمورّد وإلى الغلة التي يمكن للمصنّع توقعها. ورصيف الاستلام هو أول نقطة تترتب فيها على نتيجة تركيبية عواقب مالية، ولذلك تكون الأسئلة: أي طريقة تنتج هذه النتيجة، وكيف تُربط بالطرائق المرجعية، وبأي سرعة تتوافر.

الطرائق المرجعية وراء كل نتيجة دفع

تعرّف ثلاث طرائق مرجعية ما يعنيه الدهن والبروتين والمواد الصلبة الكلية في الحليب. يُحدَّد الدهن وزنياً بعد الاستخلاص بالمذيب وفق ISO 23318 | IDF 249، التي تشمل الحليب الخام والمخفض الدهن والفرز والحليب السائل المعالج فضلاً عن القشدة ومنتجات الحليب المجففة [2]. ويُشتق البروتين من النيتروجين الكلي بإجراء كلداهل وفق ISO 8968-1 | IDF 20-1، التي تحدد أيضاً حساب البروتين الخام [3]. أما المواد الصلبة الكلية فهي المتبقي بعد التجفيف في الفرن وفق ISO 6731 | IDF 21 [4]. ولا يعطي أي من هذه الإجراءات المخبرية نتيجة بينما ينتظر الصهريج عند رصيف الاستلام؛ فدورها عند الاستلام غير مباشر لكنه حاسم، لأنها توفر القيم المرجعية التي يُعاير ويُفحص إزاءها أي جهاز سريع.

الأشعة تحت الحمراء المتوسطة: الطريقة الروتينية الراسخة لاختبارات الدفع

الطريقة السريعة التي اعتمدتها مختبرات الألبان لاختبارات الدفع هي مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR). يصف Lynch وآخرون محللات MIR بأنها وسيلة سريعة وفعالة من حيث التكلفة لتحديد تركيب الحليب لأغراض الدفع، ويشيرون إلى أنها تقيس الدهن والبروتين واللاكتوز وتتيح بذلك حساب المواد الصلبة الكلية والمواد الصلبة غير الدهنية والمواد الصلبة الأخرى، ويؤكدون أن جميع محللات MIR أجهزة ثانوية تتطلب معايرة بطرائق مرجعية كيميائية؛ وتورد الورقة نفسها فحوص ما قبل المعايرة التي يطبقها مديرو أسواق الحليب الفيدرالية التابعون لوزارة الزراعة الأمريكية (USDA)، من كفاءة التجانس والخطية إلى معاملات التصحيح المتبادل [5]. وتُحدَّد إرشادات تطبيق التقنية على الحليب الخام والحليب المعالج والقشدة ومصل اللبن في ISO 9622 | IDF 141، التي تقصرها على المنتجات التي يمكن ضخها عبر نظام التدفق في المحلل [6].

ينسحب جانبان دقيقان من أدبيات MIR على أي جهاز مطيافي يُستخدم للدفع. فدهن الحليب ليس مادة تحليلية واحدة: إذ بيّن Kaylegian وآخرون أن الفرق بين قراءة الدهن بتقنية MIR والكيمياء المرجعية يتغير بصورة منهجية مع طول سلسلة الأحماض الدهنية في الحليب ودرجة عدم تشبعها، ولذلك قد تعطي معايرة بُنيت على مجموعة حليب معينة قراءة مختلفة على حليب ذي توزيع أحماض دهنية مختلف [7]. كما أن اعتماد المحللات أمر منظم رسمياً: فإرشادات ICAR تميز بين المحللات المخبرية والمحللات بجانب الخط والمحللات داخل الخط، وتطبق ISO 9622 | IDF 141 على تحديد الدهن والبروتين واللاكتوز واليوريا بتقنية MIR، وتشترط أن تكون الطريقة المرجعية طريقة موحدة دولياً، وتدرج التحديد الوزني للدهن وفق ISO 23318 ضمن الطرائق المرجعية [8].

ما تورده دراسات NIR بشأن تركيب الحليب الخام

دُرست مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) للحليب الخام غير المجانس أساساً بوصفها أداة على الخط لعملية الحلب، وهذه الدراسات هي الدليل المناسب لقياس بجانب الخط عند الاستلام. سجل Tsenkova وآخرون أطياف النفاذية لـ 258 عينة حليب غير مجانس في المدى من 400 إلى 2,500 nm عند سماكات 1 و4 و10 mm، ووجدوا أن المنطقة الطيفية وسماكة العينة عاملان معنويان للدهن والبروتين الكلي لكن ليس للاكتوز؛ وجاءت أفضل دقة من المنطقة 1,100–2,400 nm بسماكة 1 mm مع معالجة مسبقة بالمشتقة الأولى [9]. وحلل Šašić وOzaki 100 عينة حليب خام في المنطقة 800–1,100 nm بانحدار PLS وأوردا معامل ارتباط قدره 0.996 وقيمة RMSEP قدرها 0.087 wt % للدهن في جولة التنبؤ الأفضل لديهما، ونتائج مقبولة للبروتين وقدرة تنبؤ محدودة للاكتوز [10].

وتؤكد الأنظمة المجهزة بالأدوات هذا النمط. فقد أدمج Kawasaki وآخرون نظام NIR يعمل في المدى 600–1,050 nm في نظام حلب آلي، وحصلوا على مجموعة تحقق من حليب غير مجانس على قيم r² وSEP قدرها 0.95 و0.25 % للدهن، و0.72 و0.15 % للبروتين، و0.83 و0.26 % للاكتوز [11]. وقارن Aernouts وآخرون انعكاسية ونفاذية الحليب الخام في المدى المرئي/NIR: أعطت الانعكاسية R² أعلى من 0.95 للدهن والبروتين الخام لكن أقل من 0.75 للاكتوز، وأعطت النفاذية R² أعلى من 0.90 للدهن والبروتين الخام و0.88 للاكتوز، ولم يتنبأ أي من النمطين باليوريا بصورة مقبولة، ولوحظ أن مسار 1 mm اللازم للنفاذية يعقّد الاستخدام على الخط [12]. وترد إرشادات تطبيق NIR على الحليب ومنتجات الحليب في ISO 21543 | IDF 201 [13]. والقراءة المتسقة هي أن الدهن هو المعلمة التي تقيسها NIR بأكبر سهولة في الحليب الخام، وأن البروتين قابل للقياس لكن بقوة أضعف، وأن اللاكتوز يعتمد على نمط القياس، وأن الدقة التي يتطلبها نظام دفع يجب إثباتها إزاء الطرائق المرجعية [2][3][4] على حليب المصنع نفسه.

وضع خطوة مطيافية عند رصيف الاستلام

سواء أكان الجهاز MIR أم NIR، فإن الممارسات التي تجعل النتيجة قابلة للدفاع عنها لأغراض الدفع هي تلك التي تصفها المعايير وبروتوكولات التقييم أصلاً:

• اربط المعايرة بالطرائق المرجعية. المحلل السريع جهاز ثانوي [5]؛ وينبغي بناء معايرات الدهن والبروتين والمواد الصلبة الكلية فيه وفحصها دورياً إزاء نتائج ISO 23318 وISO 8968-1 وISO 6731 على حليب المصنع نفسه [2][3][4].
• تحكّم في ظروف القياس. يؤثر طول المسار وطريقة تقديم العينة تأثيراً كبيراً في نتائج الدهن والبروتين في الحليب غير المجانس [9][12]؛ وينبغي أن تطابق فتحة أخذ العينات ودرجة الحرارة والخلية المستخدمة عند الرصيف ما استُخدم عند بناء المعايرة.
• راقب تحولات المجموعة. لأن توزيع الأحماض الدهنية يؤثر في قراءة الدهن بالأشعة تحت الحمراء [7]، تستدعي التغيرات الموسمية أو تغيرات السلالة أو التغذية في قاعدة التوريد إعادة التحقق إزاء عينات مرجعية حديثة.

كيف تتعامل USTECH مع ذلك

للحليب الخام عند الاستلام، يُخصَّص ProLine2550 للسوائل والملاط، وتوفر حزمة caliX المعالجة المسبقة بالمشتقات وانحدار PLS المستخدمين في الدراسات أعلاه [9][10]، ويربط ProChem المحلل بنظام PLC/SCADA في المصنع بحيث تُحفظ نتيجة مختومة بالوقت لكل شحنة. أما أي من الدهن والبروتين والمواد الصلبة الكلية يبلغ الدقة التي يتطلبها نظام دفع معين، فيُحدَّد في دراسة جدوى بعينات الحليب والتحاليل المرجعية الخاصة بكم، لا يُفترض من الأرقام المنشورة.