Kıyma İşlemesinde Gerçek Zamanlı Yağ Analizi

Yağ içeriği neden belirleyici spesifikasyondur

Sığır kıyması yağsız et/yağ oranına göre satın alınır, harmanlanır ve satılır; dolayısıyla yağ içeriği aynı anda hem düzenlenir, hem beyan edilir, hem de fiyatlandırılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde 9 CFR 319,15, kıyılmış sığır etini, sığır kıymasını ve hamburgeri yüzde 30'dan fazla yağ içermeyecek ve ilave su, fosfat, bağlayıcı ya da dolgu maddesi içermeyecek ürünler olarak tanımlar [1]. 9 CFR 317.362(f) etiketleme kuralı, kıymada yağsız et yüzdesi beyanına yalnızca yağ yüzdesinin hemen yanında, aynı renk, boyut ve yazı tipindeki harflerle yer alması koşuluyla izin verir [2]. Avrupa Birliği'nde 1169/2011 sayılı (AB) Tüzüğü (Ek VI, Bölüm B), “kıyma” adlandırması için günlük ortalama üzerinden kontrol edilen azami yağ içeriklerini belirler: yağsız kıyma için %7, saf sığır kıyması için %20, domuz eti içeren kıyma için %30 ve diğer türler için %25; etikette “yağ içeriği yüzdesi … altında” ifadesini şart koşar [3]. Gıda endüstrisindeki bir işleyici için görev iki yönlüdür: beyan edilen yağ düzeyini asla aşmamak ve gereğinden fazla altında kalarak yağsız eti asla boşa vermemek.

Referans yöntemler ve neden yavaş oldukları

Et bileşimi için referans yöntemler klasik yaş kimya prosedürleridir. ISO 1443, toplam yağı, bağlı yağı serbest bırakmak için numunenin asit hidrolizi ve ardından çözücü ekstraksiyonu ile belirler [4]. ISO 1442:2023 nemi doğrudan kurutmayla ya da su dışında çok sayıda uçucu madde içeren ürünlerde damıtmayla belirler [5]. ISO 937:2023 azotu Kjeldahl ilkesiyle belirler ve ham protein bundan hesaplanır [6]. Her biri saatler süren yakma, ekstraksiyon ya da kurutma gerektirir; dolayısıyla sonuç, karıştırıcıdan ya da kıyma makinesinden çoktan çıkmış bir şarja aittir. Prieto ve ark., NIR'ın etin kimyasal bileşimini tahmin etmeye çok uygun olduğunu, ancak teknolojik ve duyusal özelliklerde daha zayıf kaldığını bulmuş; daha zayıf sonuçları numunelerin heterojenliğine ve hazırlanışına, referans yöntemlerin düşük kesinliğine ve tat panellerinin öznelliğine bağlamıştır [7].

Çevrim içi çalışmalar neler bildiriyor

Sığır kıymasının üretim noktasında sürekli ölçümünün otuz yıl geriye giden hakemli bir geçmişi vardır ve bunun büyük bölümü Isaksson, Tøgersen ve Hildrum çevresindeki Norveçli gruptan gelir. Isaksson ve ark., yaygın yansımalı bir NIR cihazını doğrudan bir kıyma makinesi çıkışına monte etmiş ve %6,2–21,7 yağ, %59,6–72,9 nem ve %18,1–20,7 protein aralığını kapsayan numuneler için, kıyma aynasına bağlı olarak yağda %0,73–1,50, nemde %0,75–1,33 ve proteinde %0,23–0,32 çapraz doğrulama hatası (RMSECV) elde etmiştir; en küçük delik çapları en düşük hataları vermiş ve sonuçlar 4, 8 ve 13 mm aynalar için kabul edilebilir bulunmuştur [8]. Tøgersen ve ark. aynı yaklaşımı 13 mm aynadan geçirilmiş endüstriyel ölçekli sığır ve domuz eti şarjlarına (%7–26 yağ, %58–75 su, %15–21 protein) uygulamış ve yağda %0,82–1,49, suda %0,94–1,33 ve proteinde %0,35–0,70 tahmin hatası bildirmiştir; yöntem bir Norveç et tesisinde elle standardizasyonun yerine rutin kullanıma alınmıştır [9].

Sonraki çalışmalar güç durumları ele almıştır. Yarı donmuş sığır eti için Tøgersen ve ark., kıyma makinesi çıkışında, suyun kristalleşmesine olabildiğince duyarsız seçilmiş filtrelere sahip temassız filtreli bir cihaz kullanmış ve her şarjı okumalarının ortalamasından kestirmiştir; 400–800 kg'lık 55 şarjda RMSECV yağ için %0,48–1,11, nem için %0,43–0,97 ve protein için %0,41–0,47 olmuştur [10]. Konveyör bandında Hildrum ve ark., endüstriyel koşullarda 60 kaba kıyılmış sığır eti şarjını diyot dizili bir cihazla izlemiştir; bandın kendi sinyali çıkarıldıktan sonra çapraz doğrulanmış tahmin hataları yağ ve su için %1,6–2,4, protein için %0,5–0,8 olmuş ve yine en iyi sonuç en ince kıyımda alınmıştır [11]. Anderson ve Walker, kalıplanmış sürekli bir kıyma akışını görünür/NIR diyot dizili bir spektrometreyle ölçmüş ve tekil doğrulama ölçümlerinde %2,15–2,28 yağ, tahminler bütün bloklar üzerinde birleştirildiğinde ise %0,70–1,05 yağ standart tahmin hatası elde etmiştir [12]. Wold ve ark., sığır eti kırpıntıları üzerinde bir NIR görüntüleme tarayıcısı için aynı etkiyi bildirir: tekil kırpıntılar %8,7 RMSEP ile, 10–24 kg'lık şarjlar oluşturan akışlar %1,33 ile tahmin edilmiş ve simülasyonlar 100 kg'lık şarjlar için yaklaşık %0,6 göstermiştir [13].

Ölçüm noktasını tasarlamak

Literatür, bir kıyma hattına çevrim içi analiz cihazı yerleştirmek için üç pratik kural verir:

• Tekil spektrumları değil, şarj ortalamalarını bildirin. Kıyma, bir ölçüm noktası ölçeğinde heterojendir ve çevrim içi çalışmalar kullanılabilir doğruluğa, okumaları bir şarj ya da blok üzerinden ortalayarak ulaşmıştır [10][12][13]. Kontrol kararı — karıştırıcıya yağsız ya da yağlı kırpıntı eklemek — şarj ortalamasına dayanmalıdır.
• Mevcut en ince kıyımdan sonra ölçün. En küçük ayna deliklerinden geçirilen et hem kıyma makinesi çıkışında hem de bantta en düşük hataları vermiştir [8][11]; ürün ne kadar kaba olursa, aynı hata için o kadar fazla malzemenin ortalaması alınmalıdır.
• Numune popülasyonunu denetim altında tutun. Yarı donmuş et, buz oluşumu nedeniyle spektrumu değiştirir ve kendine özgü dalga boyu seçimi ya da kalibrasyon gerektirir [10]; konveyör ölçümlerinden bant arka planının çıkarılması gerekir [11]; model referans yöntemin hatasını devraldığından, ISO yağ, nem ve azot prosedürleri [4][5][6] referans numuneler için belgelenmiş koşullarda yürütülmelidir.

Anlık yağ ve nem kestirimini bir yağsız et/yağ standardizasyon döngüsüne dönüştürmek, şarj boşaltılmadan önce yağsız ve yağlı ham madde oranlarını ayarlamak demektir; 1999 tarihli çalışmadaki Norveç tesisi bunu böyle kullanmıştır [9]. Etiketteki beyan edilen değer referans yöntemin ve düzenlemenin konusu olmaya devam eder; çevrim içi NIR sonucu o analizin yerini almaz, onu tamamlar [1][3].

USTECH bu konuya nasıl yaklaşıyor

Konveyörlerdeki ve karıştırıcı ya da kıyma makinesi çıkışlarındaki kıyma için USTECH, InGaAs dizisi, paslanmaz çelik gövde ve safir pencereye sahip dayanıklı IP65 hat içi NIR analiz cihazı ProLine17EC'yi ve hızlı hareket eden üründe yüksek hızlı ölçüm için ProLine17ECS'yi sunar. caliX paketi yukarıdaki çalışmalarda kullanılan PLS regresyonu ve ön işleme araçlarını sunar; ProChem ise şarj ortalaması alınmış değerleri yağsız et ve yağ dozajlamasını kontrol eden PLC ya da SCADA sistemine aktarır. Hangi ortalama alma aralığının, kıyım inceliğinin ve kalibrasyon popülasyonunun belirli bir yağsız et/yağ spesifikasyonunun gerektirdiği doğruluğu verdiği, yayımlanmış rakamlardan varsayılmaz; kendi et numuneleriniz ve referans analizlerinizle yürütülen bir fizibilite çalışmasında ortaya konur.