Kalibráció
A kalibráció az az algoritmus, amelynek segítségével a számítógép a műszer által felvett infravörös elnyelési spektrumból kiszámolja az egyes kémiai komponensek koncentrációját.
A kalibráció az infravörös műszerek lelke, a legkritikusabb tényező a műszer használhatóságát illetően. Különösen kritikus a kalibráció az olyan rendkívül komplex mátrixok esetén, mint a többszáz féle összetevőből álló biológiai eredetű minták, pl. húsok, tejtermékek vagy borok esetén. A húsok vagy tejtermékek pl. több, mint száz féle fehérjéből, és ugyancsak több, mint száz féle zsírból állnak, ez pedig mind befolyással van a mérésre, mert mind más spektrumot ad.
A boroknál a legkritikusabb a helyzet, mivel ott nemcsak a változatosság igen nagy, de rendkívül alacsony tartományban , gyakran 1g/liter alatt kell precízen mérni az összetevőket, ami különösen nagy pontosságot tesz szükségessé.
Ezért a húsok, tejtermékek és borok esetén üzemi körülmények között is használható, stabil ,a minta apró változásaira nem érzékeny kalibrációt csak óriási , többtízezer referenciamintás adatbázissal lehet készíteni, ami sokévig tartó és euromilliókat felemésztő feladat.
Ez az oka, hogy a komplex ,biológiai eredetű minták mérésére a helyi kalibráció készítés nem realitás, enélkül pedig nem pontos a mérés így az általános célú NIR és FT-NIR készülékek nem tudták megvetni a lábukat az élelmiszeriparban.
Ezért van az, hogy az élelmiszeripari analizáló műszerek területén a Foss gyakorlatilag az egyetlen szereplő a piacon , mivel a Foss az egyetlen cég, amely képes volt Euro tízmilliókat költeni a több, mint 100 ezer referenciamintával készült gyári ANN kalibrációk kifejlesztésére, így a Foss műszerei a legkomplexebb biológiai eredetű helyi minták mérésére is azonnal üzemszerűen használhatók.
A kalibráció fejlesztése
Ez a gyakorlatban úgy történik, hogy lemérjük a mintákat a műszerrel, azaz felvesszük a spektrumot, majd párhuzamosan lemérjük a referencia módszerrel is. Ezt követően a spektrumok és a referenciamódszerrel kapott analitikai eredmények segítségével a lentebb vázolt kemometriai eljárásokkal felállítható a kalibrációs egyenlet .
A kemometriában háromféle módszert alkalmazhatunk:
1. MLR ( többszörös lineáris regresszió)
2. PLS ( parciális legkisebb négyzetek )
3. ANN ( mesterséges ideghálózat)
1. MLR
Az MLR módszer a legegyszerűbb, ezt a kezdetleges fix optikai szűrős műszereknél alkalmazták a 90-es évekig, azonban ma már nem alkalmazzák.
2. PLS
A teljes spektrummal dolgozó műszerek kalibrálását többnyire a PLS módszerrel végzik, a Foss kivételével valamennyi műszergyártó ezt alkalmazza, aminek a viszonylagos egyszerűsége az oka. Hátránya, hogy csak szűk adatbázis kezelésére alkalmas, ezért a pontos mérés igen szűk tartományban lehetséges csak.
Ez az oka, hogy PLS kalibráció esetén sok külön kalibrációt, termékprogramot kell készíteni a minta összetételének megfelelően, pl. külön kalibráció szükséges a 0-5% , a 5-10%, a 10-15%, stb. zsírtartalmú mintákra. Ezenkívül, mivel az adalékanyagok is befolyásolják a mérést , minden fűszertipust és adalékanyagot tartalmazó mintánál külön-külön kalibrációkra van szükség, ezeket is ugyancsak makrokomponens koncentrációk szerinti sávokra bontva. Ez egy tipikus húsüzem esetén azt jelenti, hogy többszáz kalibrációs termékprogramot kell készíteni, ami hónapokig , sőt gyakran évekig tartó munka.
Boroknál még nehezebb a helyzet, mivel itt jóval kisebb a komponensek koncentrációja, azaz jóval nagyobb pontosságra van szükség, emellett sokkal nagyobb a minta változatossága. Ezért PLS módszerrel gyakorlatilag lehetetlen használható kalibrációt készíteni borokra, minden borászatnak évjáratonként és fajtánként külön helyi kalibrációkat kellene fejleszteni,ami a gyakorlatban nem megvalósítható.
Ezért az olyan rendkívül komplex , biológiai eredetű mátrixok, mint a húskészítmények, a sajtok vagy a borok PLS kalibrációt alkalmazó műszerekkel nem, vagy csak nagyon nehézkesen mérhetők.
3. ANN
Az igen komplex biológiai eredetű termékek , élelmiszerek analizálásra szakosodott Foss, a világon egyedüliként a műszereit legkomplexebb kalibrációs módszerrel , az ANN-nel (mesterséges ideghálózat, Artificial neural network ) fejlesztett, sajtok és húskészítmények esetén több, mint 138 ezer, boroknál több, mint 60 ezer referenciamintával készült gyári kalibrációval szállítja.
A módszer előnye, hogy óriási adatbázisokat tud egyben kezelni, ami akár többszázezer , rendkívül változatos,sokezer féle bor, húskészítmény vagy sajt referenciamintát tartalmazó kalibráció fejlesztését is lehetővé tette.
Így egyetlen kalibrációs termékprogrammal lehetséges akár a világ összes húskészítményét vagy sajtját pontosan analizálni, azok összetételétől, illetve a használt adalékanyagoktól, fűszerektől függetlenül. Az ANN kalibrációnál nem szükséges makrokomponens koncentráció szerinti sávok , illetve fűszerek vagy receptúrák szerint külön termékprogramokat készíteni, mert a PLS-tól eltérően ez mindent egyben képes kezelni.
A gyári ANN kalibrációnak köszönhetően a Foss műszerek egyedülálló módon a bekapcsolás után azonnal üzemszerűen használhatók a helyi termékek pl. ,sajtok vagy húskészítmények pontos mérésére, semmilyen helyi kalibrálásra nincs szükség.
A gyári ANN lehetővé tette a globális bor kalibráció elkészítését is, amelynek 60 ezer referenciamintás adatbázisába a világ minden borvidékéről, az összes szőlőfajtából származó mintákat beépítettek, így bárhol azonnal használható a műszer , helyi kalibrációs munkára nincs szükség.
A többtízmillió Euro költséggel fejlesztett , azonnal használható gyári ANN kalibráció az, ami a FOSS műszereket a világon egyedüliként alkalmassá teszi húskészítmények, tejtermékek és borok üzemszerű pontos analizálására, ez az egyik legfőbb oka, hogy a világban az élelmiszer és agrártermék analizáló műszerek piacán a FOSS piaci részesedése közel 100%, a nagy nemzetközi élelmiszer ipari cégek pedig kivétel nélkül mind Foss műszereket használnak.
Hol vagyok? A működési elvről
