A Espectroscopia de Infravermelho Próximo, também conhecida como NIR ou NIRS, é uma técnica que permite analisar principalmente amostras orgânicas (e algumas inorgânicas) através da emissão de radiação eletromagnética no infravermelho próximo de 780nm a 2500nm.
Então a técnica ganhou muito destaque nos últimos anos devido a novos avanços em sua execução. Como resultado desta nova relevância, diversos estudos sobre o NIR foram realizados buscando seu avanço, o que levou a técnica a ser considerada uma das melhores formas de se analisar alimentos.
De acordo com o equipamento utilizado, o usuário pode analisar alimentos em qualquer estado físico (líquido, óleos, bagaço, grãos inteiros…), sem preparo prévio e em qualquer fase do processo de produção para verificar diversos parâmetros em uma única análise.
Parâmetros como: umidade, pH, lactose, glúten, cinzas, proteína, açúcares, porcentagem alcoólica e muitos outros podem ser determinados em questão de segundos.
A importância do controle de qualidade e vantagens da técnica NIR.
Atualmente os problemas de segurança alimentar vêm sendo mais fortemente confrontados. Desse modo, há uma preocupação crescente por parte consumidores, comerciantes, e também autoridades reguladoras sobre a segurança dos alimentos.
Embora haja controle de qualidade e procedimentos, muitos destes são realizados usando técnicas tradicionais, como métodos instrumentais, procedimentos físico-químicos e microbiológicos, que são normalmente tediosos, trabalhosos, complexos, demorados, e consequentemente, resultam em limitações para uso prático.
Portanto, há uma grande necessidade de estabelecer um método simples, rápido e de qualidade para ser utilizado de forma prática e eficaz na indústria alimentícia.
Em suma, nos últimos anos, a espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) tem se mostrado um dos métodos mais eficientes e promissores para monitorar e controlar a qualidade e segurança do produto no processamento de alimentos. Em contrapartida das técnicas tradicionais de detecção, a tecnologia NIRS requer menos tempo de detecção, pouca ou nenhuma preparação de amostra e mostra boa adaptabilidade.
A análise NIRS é aplicada com sucesso na análise e prevenção de segurança alimentar, conforme mostram os estudos.
Vantagens da técnica:
Nesse sentido, a análise de alimentos via NIR é tão vantajosa que ela recebe uma grande atenção de pesquisadores da área de análise de alimentos. Enquanto se comparado a métodos tradicionais, ela se prova mais eficiente em diversos aspectos.
- Economia de tempo.
Ou seja, com um equipamento NIR o usuário consegue analisar diversos parâmetros em uma única análise de segundos (variando com o equipamento), a linha SpectraAlyzer faz em apenas 45 segundos), além de não precisar de preparo prévio da amostra.
- Economia de dinheiro
Como a técnica dispensa o preparo de amostras, sua empresa economiza por não precisar de reagentes ou de vidrarias para o preparo das amostras. Além disso, os equipamentos com a técnica fazem análises de umidade e de pH, dispensando a necessidade de vários equipamentos diferentes.
Aumento de produtividade
A rapidez, versatilidade e necessidade nula de preparo das amostras oferecidas pelo método trazem uma economia considerável em tempo e recursos, aumentando por consequência o número de amostras analisadas em um menor tempo.
- Melhor para o meio ambiente
É comum que o preparo de amostras necessite de ácidos e reagentes que geram resíduos nocivos ao meio ambiente. Com uma técnica como essa, isso não é uma preocupação. E se a sua empresa tem ISO14001 e compromisso com o meio ambiente, essa é uma mudança positiva.
- Melhora da qualidade
Técnicas instrumentais têm um resultado com melhor qualidade.
Não é necessário pensar em diferentes metodologias nem em fazer um preparo para analisar cada parâmetro diferente, além de diminuir as chances de erro humano, por ser uma análise de uma única etapa.
Facilidade de controle
Um dos benefícios da técnica é funcionar mesmo em ambientes com vibrações e poeira sem haver perda de qualidade. Isso faz com que seja possível fazer analises diretamente na linha de produção, mesmo por pessoas não especializadas, por ser uma técnica simples.
Qual é o princípio de funcionamento da Espectroscopia de Infravermelho Próximo?
O princípio de funcionamento varia com a técnica de infravermelho utilizada, mas o funcionamento se baseia na emissão de radiação infravermelha que penetra na amostra.
Desse modo, quase todos os compostos que tenham ligações covalentes, orgânicos ou inorgânicos, absorvem frequências de radiação eletromagnética na região do infravermelho e isso nos traz informações importantes sobre as estruturas das moléculas.
Então, o feixe de infravermelho atravessa a amostra, quando isso ocorre a amostra absorve de forma simultânea, todos os comprimentos de onda encontrados em seu espectro infravermelho. Por fim o sinal que chega ao detector contém informações, sobre a quantidade de energia absorvida em cada comprimento de onda, e então um gráfico é criado, e as moléculas orgânicas identificadas e quantificadas.
Para contornar possíveis problemas, os pesquisadores desenvolveram métodos quimiométricos (uma combinação de estatística e ciência matemática) para conseguir ler as informações dos espectros com maior qualidade. E a partir disso, a técnica se tornou mais popular e começou a atrair ainda mais atenção de pesquisadores.
Quais são as técnicas NIR?
Por fim, um analisador NIR geralmente é composto de uma fonte de emissão de luz, mecanismos de isolamento dessa luz, detectores e um dispositivo de amostragem. O sistema de emissão é vital para os espectrômetros e por isso a técnica é classificada de acordo com o tipo de monocromador. Além disso, os espectrômetros NIR modernos podem ser categorizados em algumas técnicas como: diodo emissor de luz (LED-NIR), transformada de Fourier (FT-NIR), infravermelho próximo óptico-acústico (AOTF-NIR) e a técnica de filtro sintonizável de cristal líquido (LCTF-NIR).
O que o equipamento pode analisar?
Como já citado, a técnica pode ser aplicada para fazer uma análise multi-parâmetros, em qualquer etapa da produção, com o alimento em qualquer estado físico e sem preparo prévio da sua amostra.
A fins de ilustração, vamos apresentar como aplicar a técnica no processo de fabricação de vinhos.
Controle de qualidade de vinhos
O processo de fabricação de vinhos possui várias etapas, e a aplicação da análise NIR pode ser feita em todas elas, conforme ilustrado abaixo:
- Colheita da uva:
Antes da colheita: determine os parâmetros importantes para escolher o momento ideal da colheita. ° Brix, densidade, pH, acidez total, volume de acidez e outros.
- Extração do suco
Durante a extração: verifique a qualidade dos parâmetros como extrato, densidade, volume alcoólico, volume de acidez, entre outros.
- Fermentação, prensagem e filtragem.
Durante a fermentação e posterior processamento: Etanol, Densidade, Glicose + Frutose, coloração, açúcar, ácido málico, ácido lático, pH, acidez total, volume de acidez, entre outros.
- Estocagem, maturação e engarrafamento
Durante a maturação e engarrafamento final: Etanol, Densidade, Glicose + Frutose, açúcar, ácido málico, pH, acidez total, volume de acidez, cor OD (420/520/620 nm).
Este é um exemplo de como a técnica NIR pode ser utilizada para manter os parâmetros de qualidade em todas as etapas de um processo.
Além disso, a técnica pode ser aplicada em diversos outros processos como:
- Produtos lácteos: queijo, cream cheese, leite em pó, iogurtes, manteiga, sorvetes e a análise do próprio leite.
- Destilados.
- Cervejas, cidras e drinks com cerveja.
- Processamento de Farinhas e Grãos.
- Azeites
- Processamento de Carnes e ração animal
E muito mais.
Qual é o preço de um NIR?
Os valores de um espectrômetro de infravermelho próximo vão variar de acordo com o modelo, técnica utilizada e a configuração escolhida de fábrica para o equipamento (a calibração para atender o seu processo). Portanto, o valor pode variar de US$20.000,00 até US$40.000,00.
Fontes:
Jia-Huan Qu, Dan Liu, Jun-Hu Cheng, Da-Wen Sun, Ji Ma, Hongbin Pu & Xin-An Zeng (2015) Applications of Near-infrared Spectroscopy in Food Safety Evaluation and Control: A Review of Recent Research Advances, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 55:13, 1939-1954, DOI: 10.1080/10408398.2013.871693
Pavia, D.L. et al., Introdução à Espectroscopia, Ed. Cengage Learning, 2010.
Aplicação de análise de vinhos. SpectraAlyzer, Zeutec. Disponível em: <https://spectraalyzer.com/applications/application-wine/>. Acesso em: 15/07/2022.
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