Entwicklung und Evaluierung einer NIR-spektroskopischen Methode zur Überwachung und Qualitätskontrolle bei der Käseherstellung
Research output: Types of thesis › Doctoral thesis
Contributors
Abstract
Die NIR-Spektroskopie ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die zuverlässige quantitative Analyse von Lebensmittelinhaltstoffen. Die Applikation der NIR-Spektroskopie zur Bestimmung und Überwachung des optimalen Wassergehalts von Käsebruch zur Erzielung einer maximalen Käseausbeute und -qualität stellte die Aufgabe der Arbeit dar.\nDie Messung der Spektren von unterschiedlich hergestelltem Käsebruch erfolgte mit einem EQUINOX/IFS 55 Spektrometer der Firma Bruker, wobei als Messgeometrien sowohl eine faseroptische Sonde wie auch eine Integrationskugel herangezogen wurden. Angewendet wurde der NIR-Wellenzahlbereich von 4150/cm bis 7200/cm, wodurch ein ausreichend großer Bereich für die Erfassung der spezifischen Absorptionsbanden gegeben war. Für die multivariate Kalibrierung wurden ca. 260 Käsebruchproben\nkonventionell hinsichtlich Wassergehalt und Proteingehalt untersucht. Die endgültige Kalibrierung der Methode erfolgte über ein Partial Least Squares-Verfahren mittels der\nSpektroskopiesoftware OPUS. \nDas Modell für die Tauchsonde zeigte ein Bestimmtheitsmaß von R2=25,51 % mit einem mittleren Fehler der Vorhersage von RMSECV = 0,8 % und erwies sich damit als ungeeignet. Die Synärese bzw. eine Verstärkung des Molkenaustritts während der Messung bedingen zunehmende Abweichungen bei den Absorptionswerten, die zudem von der Beschaffenheit des Käsebruchs abhängen und beispielsweise mit abnehmender\nBruchkorngröße sinken. Daher wurden für die Messung mit der Integrationskugel zwei Modelle vor (Modell 1) und nach der Homogenisierung (Modell 2) kalibriert. Das Modell 1 zeigt eine gute Korrelation zwischen den NIR-Spektren und den\nReferenzdaten. Das Bestimmtheitsmaß liegt bei R2= 99,48 % mit einem Vorhersagefehler von RMSECV = 0,5 %. Das Modell 2 zeigt aber noch bessere Ergebnisse, somit ein größeres Bestimmtheitsmaß (R2= 99,67 %) und einen geringeren Vorhersagefehler (RMSECV = 0,38 %). Bei der Analyse von unbekannten Proben lieferte Modell 1 einen Richtigkeitswert von 99,65 % und Modell 2 einen Richtigkeitswert von 99,82 %.\nDie Bestimmung des Wassergehalts in Käsebruch mit der Integrationskugel ist daher sehr genau und in Echtzeit sicher und robust möglich. Dìe vorgestellten Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, ein entsprechendes Messverfahren in einer Käseproduktionslinie zu installieren. Die NIR-Analytik gestattet somit die optimale Überwachung des Produktionsverfahrens und eine entsprechende Qualitätskontrolle in der Käseherstellung.
Details
Original language | German |
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Publication status | Published - 2007 |
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