Agilent s Lösungen für typische Applikationen in der Lebensmittelindustrievon Handheld bis Imaging. Dr. Andreas Kerstan Food Workshop 2013

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1 Agilent s Lösungen für typische Applikationen in der Lebensmittelindustrievon Handheld bis Imaging Dr. Andreas Kerstan Food Workshop 2013 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 11

2 FTIR-Spektroskopie Intensität. Die Infrarotstrahlung ist ein Teil der elektromagnetischen Strahlung. Moleküle werden durch Bestrahlung mit Infrarot Licht zum Schwingen angeregt ~ 1 2 c k m1 m2 m m Wellenzahl/ cm -1 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 22

3 1. Messanordnung- Fourier Transformation Fourier Transform Wavenumbers (cm -1 ) 1000 Interferogramm Spektrum CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 33

4 1. Einsatzfelder der FT-IR Transmission Einfallender Strahl I 0 Probe l I Detektor Reflexion Diffuse Reflexion ATR Für feste, flüssige und gasförmige Proben CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 44

5 1. Analysen von und für Lebensmittel FT-IR Spektroskopie ist eine schnelle Analysenmethode Qualitative - & Quantitative Analyse von: Nahrungsmitteln und Getränke Gewürzen Verpackungen Lebensmittelbakterien Verunreinigungen Vitamine Lebensmittelzusätze Fermentierung/ Kontrolle Fette/ Öle CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 55

6 1. Analysen von und für Lebensmittel 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 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 66

7 Was bietet Agilent? Mobile Analyzers Entry Mid-High High a 4500t 4500 Dialpath 5500a 5500t 5500 Dialpath Cary 630 -Dialpath -ATR - Trans - Diffuse -TumbleIR Cary 660 Cary 670 Cary 680 Cary 610 Cary 620 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 77

8 2. Einfaches Messen mit ATR Power-ATR 40 % Energiedurchsatz Flacher und gewölbter Stempel Diamant- kratz- und ph-resistent Stempel mit Lock-Funktion für zerstörungsfreies Arbeiten und konstantem Druck CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 88

9 2. Einfaches Messen: Intuitiv und Flexibel Schneller und einfacher Zubehörwechsel mit automatischer Erkennung und Optimierung!!! CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 99

10 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 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 10 10

11 2. Einfaches Messen mit ATR- Was bietet Agilent? Robust/ verlässlich Innovatives High Speed Interferometer Highlights Intuitive Software (CFR part 11) Flexibilität Performance CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 11 11

12 Routineapplikationen in der Lebensmittelindustrie Pflanzenöl: Identifizierung Lebensmittelbestandteile: Dialpath Prüfung von verschiedenen Speiseölen CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 12 12

13 Routineapplikationen in der Lebensmittelindustrie CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 13 13

14 QA/QC von Kaffepulver Applikationsschrift: QA/QC of coffee using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer Röstvorgang Aroma Unterschiede Ester der Kaffeesäure Geschmack Preis CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 14 14

15 QA/QC von Kaffepulver C=O Ester/Lactone,Aldehyde, Ketone,Säuren C-H Lipiden C-O-C & C-O-H Kohlenwasserstoffe CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 15 15

16 QA/QC von Kaffepulver Qualitätskontrolle: Cary 630 Keine Probenpräparation -Pulver wird auf den ATR-Kristall angedrückt Analyse direkt bei Anlieferung Einfache Handhabung Identifikation über Spekrenvergleich in 30 Sekunden CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 16 16

17 QA/QC von Pulver für Molkereiprodukte Applikationsschrift: QA/QC of dairy powders using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer Proteine Whey (Molke) Protein Whey Protein /Laktose alpha Lactalbumin Betalactoglobulin CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 17 17

18 QA/QC von Pulver für Molkereiprodukte Alpha lactalbumin Whey protein concentrate 80% Whey protein isolate Betalactoglobulin CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 18 18

19 QA/QC von Pulver für Molkereiprodukte Qualitätskontrolle: Cary 630 Keine Probenpräparation -Pulver wird auf den ATR-Kristall angedrückt Analyse direkt bei Anlieferung Einfache Handhabung Identifikation über Spekrenvergleich in 30 Sekunden CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 19 19

20 QA/QC von Mehl Applikationsschrift: QA/QC of flours using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer Inhaltstoffe Kohlehydrate Proteine Lipide Wassergehalt Glutenfreie Ware Kichererbsen, Hafer, Reis, Kastanie, Hirse (Glutenfrei!), Soja, Canabis! CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 20 20

21 QA/QC von Mehl Feuchtigkeit Fette Fette CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 21 21

22 QA/QC von Mehl Qualitätskontrolle: Cary 630 Keine Probenpräparation -Pulver wird auf den ATR-Kristall angedrückt Analyse direkt bei Anlieferung Einfache Handhabung Identifikation über Spekrenvergleich in 30 Sekunden CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 22 22

23 Was bietet Agilent? Handheld Mobile Analyzers Entry Mid-High High a 4500t 4500 Dialpath 5500a 5500t 5500 Dialpath Cary 630 -Dialpath -ATR - Trans - Diffuse -TumbleIR Cary 660 Cary 670 Cary 680 Cary 610 Cary 620 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 23 23

24 2. Agilent 600 Serie 610/ 620-IR Mikrosysteme Cary 660-IR Routineanwendungen Wissenschaftliche Untersuchungen Cary 680-IR Forschungsspektrometer Step-Scan Zeitaufgelöste Spektroskopie Cary 670-IR Forschungsspektrometer CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 24 24

25 2. Analysen an und für Lebensmittel Intensität/ a.u. Konzentration in g/ 100ml Beispiel: Quantitative Analyse von Zucker in Milch 5.0 g/ 100 ml 4.9 g/ 100 ml 5.0 Quant Validation Plot R²= g/ 100 ml Wellenzahl/ cm Peak Fläche bei 1076 cm -1 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. CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 25 25

26 2. Analysen an und für Lebensmittel Beispiel: Verpackungen Transmission ATR Image at 1467cm -1 PE: 25μm Image at 1720cm -1 Urethane: ~3μm 50μm Bright field image of the sample Cross section of 4 layer laminate film Thickness: 3μm* (Picture by internal CCD of UMA600) Image at 1376cm -1 PP: 20μm 175μm 45μm CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 26 26

27 2. Analysen an und für Lebensmittel Besonderheiten Beispiel: Analyse von Bakterien Die Wachstumszeit für die Kultivierung reduziert sich von 24 h zu ~3 h 2. Agilent 620 Mikroskop 2. Hohe räumliche Ausflösung ermöglicht: Bakterienkultur Diskriminierung verschiedener Bakterien gleichzeitig in einer Probe und während 256 Pixels einer Messung FT-IR Spektren Analyse von wenigen Bakterien, somit Reduzierung der Wachstumszeit Focal plane array Detektor Ergebnisse innerhalb weniger Minuten nach Kultivierung. Mid-IR source Messdauer ~2 min für128 scans bei 8cm -1 Cary 600 Serie CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 27 27

28 Was bietet Agilent? Handheld Mobile Analyzers Entry Mid-High High a 4500t 4500 Dialpath 5500a 5500t 5500 Dialpath Cary 630 -Dialpath -ATR - Trans - Diffuse -TumbleIR Cary 660 Cary 670 Cary 680 Cary 610 Cary 620 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 28 28

29 Handheld I. In-lab Analyzers 5500 Series FTIR II. Portable 4500 Series FTIR III. Handheld 4100 ExoScan, 4200 FlexScan CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 29 29

30 Handheld Universalsystem Frequenzbereich cm -1 Maximale Auflösung 4 cm -1 Nicht hygroskopische Optik ZnSe Strahlteiler Feuchtigkeit bis 95% nicht kondensierend Docking Station Für stationären Betrieb Probenaufsätze austauschbar Docking Station CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 30 30

31 Handheld *Separierte Elektronik und Optik * Dedizierter Probenkopf für die Routineanalyse Messkopf Eigenschaften: 2.2 kg mit Standardbatterie CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 31 31

32 Handheld- Applikationen Beispiele für Handheld FTIR Applikationen (Speise-)öl: Identifizierung und Qualifizierung Nahrungsmittelbestandteile/ Qualitätsparameter Speiseöl- Qualitätskontrolle Vergleich von frischen und gebrauchten Speiseöl: Positive IR-Banden im grünem Spektrum resultieren aus Oxidationsprozessen und/oder Verunreinigungen CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 32 32

33 Handheld- Applikationen Tomatenbestandteile- Qualitätsmerkmale CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 33 33

34 Agilent UV-Vis/NIR Portfolio P e r f o r m a n c e Cary 60 Cary 100 Cary 300 Cary 4000 Cary 5000/6000i 8453 $8k $30k $50k $80-100k Price CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 34 34

35 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 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 35 35

36 Cary 100/300- Food Applikation: Untersuchung von Lebensmittelfarbstoffen Anforderung: Messung der diffusen Reflexion Farbmetrische Auswertung Lösung: Cary 100/300 mit Integrationskugel Farbmetriksoftware Probe Detektor Baffle CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 36 36

37 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 CAG EMEAI FY13 CAG EMEAI Agilent Restricted Agilent Restricted Page 37 37