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Agilent’s Lösungen für

typische Applikationen in

der Lebensmittelindustrie-

von “ Handheld” bis

“Imaging”

Dr. Andreas Kerstan

31.01.13

Food Workshop 2013


FTIR-Spektroskopie

Die Infrarotstrahlung ist ein Teil der

elektromagnetischen Strahlung.

k

c2

1~

21

21

mm

mm

Moleküle werden durch Bestrahlung mit Infrarot

Licht zum Schwingen angeregt

1200 1100

Wellenzahl/ cm-1

Inte

nsitä

t.


1. Messanordnung- Fourier Transformation

Interferogramm

1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)

1000

Spektrum

Fourier

Transform


1. Einsatzfelder der FT-IR

Einfallender Strahl

Probe

Detektor I0 I

l

Transmission

Reflexion Diffuse Reflexion ATR

Für feste, flüssige und gasförmige Proben


1. Analysen von und für Lebensmittel

FT-IR Spektroskopie ist eine schnelle Analysenmethode

Qualitative - & Quantitative Analyse von:

• Verunreinigungen

• Vitamine

• Lebensmittelzusätze

•Fermentierung/ Kontrolle

• Nahrungsmitteln und Getränke

• Gewürzen

• Verpackungen

• Lebensmittelbakterien

• Fette/ Öle

Dr. Marion Börger

http://www.git-labor.de/category/tags/ehec

http://www.proplanta.de/Agrar-Nachrichten/Verbraucher/Forscherverband-warnt-vor-Sauerstoff-Fleisch_article1280919693.html


1. Analysen von und für Lebensmittel

Dr. Marion Börger

Wein, Spirituosen, Säfte

Alkohol,

Zucker,

Wasser

Glyzerin

Milch

Protein

Fett

Laktose

Fleisch

Verderb

Butter, Margarine

Fettsäuren,

Wasser

Öle

Trans Fettsäuren

Fermentierung

Kontrolle

Verunreinigungen

Bakterien

Verpackungen

Dr. Marion Börger

http://www.git-labor.de/category/tags/ehec

http://www.internetchemie.info/adserver/www/delivery/ck.php?oaparams=2__bannerid=2__zoneid=2__cb=6f81f3cd5d__oadest=http://www.chemoline.de/partner/partnerdoor.php?partnerid=4&bannerid=321

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Milk_glass.jpg&filetimestamp=20041207072542

http://www.proplanta.de/Agrar-Nachrichten/Verbraucher/Forscherverband-warnt-vor-Sauerstoff-Fleisch_article1280919693.html


Was bietet Agilent?

Mobile

4100

4200

4500a

4500t

4500 Dialpath

Analyzers

5500a 5500t

5500 Dialpath

Entry

Cary 630

-Dialpath

-ATR

- Trans

- Diffuse

-TumbleIR

Mid-High

Cary 660

Cary 670

High

Cary 680

Cary 610

Cary 620


2. Einfaches Messen mit ATR

40 % Energiedurchsatz

Flacher und gewölbter Stempel

Diamant- kratz- und pH-resistent

Stempel mit Lock-Funktion für

zerstörungsfreies Arbeiten und

konstantem Druck

Power-ATR


2. Einfaches Messen: Intuitiv und Flexibel

Schneller und einfacher Zubehörwechsel mit

automatischer Erkennung und Optimierung!!!


Schichtdickenabh. Messung von Flüssigkeiten

Was bietet Agilent ?

So einfach wie ATR

drei wählbare Schichtdicken

Keine Spacer oder Probleme

mit Luftblasen

nur kleine Probenvolumen nötig

Dialpath


2. Einfaches Messen mit ATR- Was bietet Agilent?

Robust/ verlässlich

Innovatives High Speed Interferometer

Performance

Intuitive Software

(CFR part 11)

Flexibilität

Highlights


Routineapplikationen in der Lebensmittelindustrie

Pflanzenöl: Identifizierung

Lebensmittelbestandteile: Dialpath

Prüfung von verschiedenen Speiseölen


Routineapplikationen in der Lebensmittelindustrie


Applikationsschrift: 5991-0783

QA/QC of coffee using the

Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer

Unterschiede

Röstvorgang Aroma

Ester der Kaffeesäure

Geschmack

Preis

QA/QC von Kaffepulver



C=O

Ester/Lactone,Aldehyde,

Ketone,Säuren

C-H

Lipiden

C-O-C &

C-O-H

Kohlenwasserstoffe



Qualitätskontrolle: Cary 630

Keine Probenpräparation

-Pulver wird auf den ATR-Kristall angedrückt

Analyse direkt bei Anlieferung

Einfache Handhabung

Identifikation über Spekrenvergleich

in 30 Sekunden


QA/QC von Pulver für Molkereiprodukte


QA/QC of dairy powders using the

Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer

Proteine Whey (Molke) Protein

Whey Protein /Laktose

alpha Lactalbumin

Betalactoglobulin



Alpha lactalbumin

Whey protein concentrate 80%

Whey protein isolate

Betalactoglobulin







Einfache Handhabung


in 30 Sekunden


QA/QC von Mehl


QA/QC of flours using the Agilent

Cary 630 ATR-FTIR analyzer

Inhaltstoffe

Kohlehydrate Lipide

Proteine Wassergehalt

Glutenfreie Ware

Kichererbsen, Hafer, Reis, Kastanie,

Hirse (Glutenfrei!), Soja, Canabis!


QA/QC von Mehl

Feuchtigkeit

Fette

Fette


QA/QC von Mehl





Einfache Handhabung


in 30 Sekunden


Was bietet Agilent? Handheld

Mobile

4100

4200

4500a

4500t

4500 Dialpath

Analyzers

5500a 5500t

5500 Dialpath

Entry

Cary 630

-Dialpath

-ATR

- Trans

- Diffuse

-TumbleIR

Mid-High

Cary 660

Cary 670

High

Cary 680

Cary 610

Cary 620


2. Agilent 600 Serie

Cary 660-IR Routineanwendungen

Wissenschaftliche Untersuchungen

Cary 670-IR Forschungsspektrometer

Cary 680-IR Forschungsspektrometer

Step-Scan

Zeitaufgelöste Spektroskopie

610/ 620-IR Mikrosysteme

Dr. Marion Börger


2. Analysen an und für Lebensmittel

Dr. Marion Börger

Beispiel:

Quantitative Analyse von Zucker in Milch

4.9 g/ 100 ml

1200 1150 1100 1050

Wellenzahl/ cm-1

Inte

nsitä

t/ a

.u.

4.8 g/ 100 ml

5.0 g/ 100 ml

2

3 4

5 6

Quant Validation Plot

R²=0.989

24.0 24.5

5.0

4.9

4.8

Peak Fläche bei 1076 cm-1

Kon

zent

ratio

n in

g/

10

0m

l

FT-IR Spektren von Milch mit unterschiedlichen Konzentrationen an Zucker,

im Wellenzahlbereich von 1250 cm-1 bis 1050 cm-1.

Quantitative Auswertung mit Agilents

Resolution Pro Software.

Dr. Marion Börger

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Milk_glass.jpg&filetimestamp=20041207072542



Dr. Marion Börger

Beispiel:

Verpackungen

50μm

Bright field image of the sample Cross section of 4 layer laminate film

Thickness: 3μm*

(Picture by internal CCD of UMA600)

ATR Image at 1467cm-1

PE: 25μm

Image at 1720cm-1

Urethane: ~3μm

Image at 1376cm-1

PP: 20μm

45μm

Transmission

175μm



Beispiel: Analyse von Bakterien

Agilent 620 Mikroskop

Focal plane array

Detektor

Mid-IR source

Cary 600 Serie

Bakterienkultur

FT-IR Spektren 256 Pixels

Messdauer ~2 min für128 scans bei 8cm-1

1. 2.

3.

1. Die Wachstumszeit für die Kultivierung reduziert sich von

24 h zu ~3 h

2. Hohe räumliche Ausflösung ermöglicht: Diskriminierung verschiedener Bakterien gleichzeitig in einer

Probe und während einer Messung

Analyse von wenigen Bakterien, somit Reduzierung der

Wachstumszeit

3. Ergebnisse innerhalb weniger Minuten nach

Kultivierung.

Besonderheiten


Was bietet Agilent? Handheld

Mobile

4100

4200

4500a

4500t

4500 Dialpath

Analyzers

5500a 5500t

5500 Dialpath

Entry

Cary 630

-Dialpath

-ATR

- Trans

- Diffuse

-TumbleIR

Mid-High

Cary 660

Cary 670

High

Cary 680

Cary 610

Cary 620


Handheld

I. In-lab Analyzers 5500 Series FTIR

II. Portable 4500 Series FTIR

III. Handheld 4100 ExoScan, 4200 FlexScan

http://webhosting.web.com/imagelib/sitebuilder/misc/show_image.html?linkedwidth=actual&linkpath=http://www.a2technologiesdownloads.com/sitebuildercontent/sitebuilderpictures/ResourceCenter/FlexscanProductShot_quotetemp.jpg&target=tlx_picobvf

http://webhosting.web.com/imagelib/sitebuilder/misc/show_image.html?linkedwidth=actual&linkpath=http://www.a2technologiesdownloads.com/sitebuildercontent/sitebuilderpictures/ResourceCenter/PAL.jpg&target=tlx_picl5ll


Handheld

Frequenzbereich 4000 – 650 cm-1

Maximale Auflösung 4 cm-1

Nicht hygroskopische Optik ZnSe Strahlteiler

Feuchtigkeit bis 95% nicht kondensierend

Docking Station Für stationären Betrieb

Probenaufsätze austauschbar

Universalsystem

Docking Station

http://webhosting.web.com/imagelib/sitebuilder/misc/show_image.html?linkedwidth=actual&linkpath=http://www.a2technologiesdownloads.com/sitebuildercontent/sitebuilderpictures/ResourceCenter/ExoscanReflectanceSmall.jpg&target=tlx_picl5ll

http://webhosting.web.com/imagelib/sitebuilder/misc/show_image.html?linkedwidth=actual&linkpath=http://www.a2technologiesdownloads.com/sitebuildercontent/sitebuilderpictures/ResourceCenter/DockingStationCroppedout.jpg&target=tlx_picl5ll


Handheld

*Separierte Elektronik und Optik

* Dedizierter Probenkopf für die Routineanalyse

Messkopf Eigenschaften:

2.2 kg mit Standardbatterie


Handheld- Applikationen

(Speise-)öl: Identifizierung und

Qualifizierung

Nahrungsmittelbestandteile/

Qualitätsparameter

Beispiele für Handheld FTIR Applikationen

Vergleich von frischen und

gebrauchten Speiseöl:

Positive IR-Banden im

grünem Spektrum resultieren

aus Oxidationsprozessen

und/oder Verunreinigungen

Speiseöl- Qualitätskontrolle


Handheld- Applikationen

Tomatenbestandteile- Qualitätsmerkmale


Agilent UV-Vis/NIR Portfolio

Price

P

e

r

f

o

r

m

a

n

c

e

$30k $50k

Cary 300 Cary 4000

8453

Cary 100

$8k $80 - 100k

Cary 5000/6000i

Cary 60


Cary 60- Evironmental/ Food

Applikation:

Nitrat in Wasser

Anforderung:

schnelle Messung – hoher Probendurchsatz

Lösung:

Cary 60 mit Lichtleitersonde

Vorteile:

• Raumlichtimmunität ermöglicht einfache

Anwendung von Lichtleitern

• um 50 % reduzierte Analysendauer, durch

Verwendung von Lichtleitern!

• weitere Applikationen:

Untersuchung von Weinen

Messung von Enzymkinetiken


Cary 100/300- Food

Detektor Baffle

Probe

Applikation:

• Untersuchung von Lebensmittelfarbstoffen

Anforderung:

Messung der diffusen Reflexion

Farbmetrische Auswertung

Lösung:

Cary 100/300 mit Integrationskugel

Farbmetriksoftware


Cary Eclipse- Fluoreszenzspektrometer

Applikation:

• Untersuchung des Reifegrades von Früchten

• Bestimmung von Chlorophyll in Seewasser

• Messung von Ölverunreinigungen in Seewasser

Anforderung:

Messung der Probe außerhalb des Probenraumes

Möglichkeit der Aufnahme von Synchronscans

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