Szemestermények nedvességtartalmának és dielektromos jellemzőinek összefüggése = Relationship of dielectric properties and moisture content of grains

A nedvességtartalom az egyik legfontosabb minőségi jellemzője a szemesterményeknek, és bár a nedvességmérőknek közel 100 éves múltja van, még mindig számos megoldatlan kérdés nehezíti a pontos nedvességmérők megalkotását. A nedvességmérők nem közvetlenül a víztartalmat mérik, hanem egy víztartalomtól függő jellemzőt. A mérési pontosság igen sok tényező függvénye. Az olyan mérési eljárások, amelyeket e zavaró tényezők alig befolyásolnak viszonylagos bonyolultságuk, magas költségeik miatt az iparban nem terjedtek el. A kapacitív elven működő berendezések pontosak és méréstechnikájuk egyszerűbb, mint a nagyobb frekvenciákon működő berendezéseknek. A nedvességmérő gyártók gazdaságossági törekvései miatt még mindig van érdeklődés a gabonák 100 MHz alatti tulajdonságai iránt. Ezért kutatásom célja, az online mérésekben, szárítókban, kombájnon előforduló zavaró tényezők dielektromos görbékre gyakorolt hatásának meghatározása volt 100 MHz alatti frekvencia tartományban. ________ Moisture content is one of the most important grain quality factors, and, despite the 100-year history of grain moisture meters, there are still several unanswered questions that impede the development of accurate moisture meters. Moisture meters do not directly sense moisture content but rather a moisture-dependent physical property. Their accuracy is dependent on numerous factors. Measurement systems affected minimally by these disturbing factors are not used widely in industry due to their complexity and high cost. Capacitive-type instruments are fairly accurate and the applied measurement technologies are simpler than for moisture meters operating at higher frequencies. For the financial endeavor of manufacturers designing low cost meters, there is interest in properties of grain below 100 MHz. For this reason the goal of my research was to investigate the effects of disturbing factors to dielectric spectra such as would occur in online measurements in grain driers and on combine harvesters

Quantification of multiple adulterants in beef protein powder by FT-NIR

With its adverse effects on the health of consumers and the global economy, food adulteration is considered to be one of the pressing issues of our times. Beef Protein powders (BPP) are particularly among the most fraud-prone products mainly due to their ever-growing consumption. For the purpose of our study, FT-NIR spectroscopy was applied to quantify four commonly used adulterants: Melamine (M), Urea (U), Glycine (G) and Taurine (T) in BPP. Analysis with chemometric tools proved the efficiency of the aforementioned technique as a rapid nondestructive analytical tool for the detection of Beef protein powder adulteration

Dielektromos nedvességmérők kalibrációátvitelét befolyásoló tényezők = Factors affecting the calibration transfer of dielectric moisture meters

A gabona nedvességtartalma az egyik legfontosabb tényező a gabona árának meghatározásánál. A gabonanedvesség-mérés legnagyobb problémája, hogy a különböző típusú berendezések jelentősen eltérő eredményeket szolgáltatnak, nem egységesek, ami komoly problémát okoz a kereskedelemben. Ennek megoldására az Egyesült Államokban egy adott típusú berendezést szabványosítottak, amelynek van egy etalon példánya az Egyesült Államok Gabonafelügyeleténél (USDA-GIPSA), amelyhez a többi azonos típusú egységeket sztenderdizálják, és ezekkel lehet a hivatalos nedvességtartalmat meghatározni. Ennek a megoldásnak több hátránya van. Egyrészt nem oldja meg a mérések nemzetközi egységességét, másrészt a műszergyártók nem motiváltak a technika igen költséges továbbfejlesztésében. Ezért az USDA-GIPSA kifejlesztett egy új gabonanedvesség-mérési eljárást és kalibrációt, amely megbízhatóbb és pontosabb eredményt szolgáltat a jelenleg kapható nedvességmérő berendezéseknél. Ezt a módszert tervezik szabványosítani és elősegíteni a világméretű elterjedését. Ennek érdekében a fejlesztési eredményeket és a kalibrációt nem szabadalmaztatták, hanem mindenki számára hozzáférhetővé tették, így bármelyik műszergyártó - kis műszerfejlesztési költséggel és úgynevezett kalibrációátvitellel - saját kompatibilis berendezést tervezhet és forgalmazhat. A kutatásunknak az volt a célja, hogy feltárjuk a kalibráció átvitelét befolyásoló tényezőket és módszert dolgozzunk ki különböző berendezések sztenderdizációjára. Ennek érdekében meghatároztuk a lehetséges tesztcella konstrukciók és mérési módszerek előnyeit és hátrányait. Továbbfejlesztettük a mérőcella matematikai modelljét, amivel a mért elektromos jellemzőből a nedvesség meghatározás alapjául szolgáló dielektromos állandót lehet számolni, ezzel lehetőség nyílt különböző tesztcellák egyszerű modellezése és a tesztcella paraméterek hatásainak a vizsgálatára. Méréseket végeztünk és matematikai algoritmusokat fejlesztettünk, hogy meghatározzuk a legalkalmasabb eljárást, amivel egy berendezés az etalon mérőműszerhez sztenderdizálható. Mérésekkel meghatároztuk három a gyakorlatban előforduló betöltési módszer hatását, mely során felismertük, hogy a különböző betöltésekkel jelentős nedvességmérési eltérés adódik, továbbá bizonyítottuk, hogy ennek oka a gabonaszemek különböző irányú és mértékű elrendeződése (orientációja). Végezetül 328 gabonamintán meghatároztuk 8 gabonafajra és 16 fajtára a cella méretének és a betöltési módszer változásának hatását. A kutatási eredményeinkből arra a következtetésre jutottunk, hogy a kalibráció nem vihető át gabonafaj független paraméterek nélkül, ha a tesztcella mérete és a betöltés módja különböző, annak ellenére, hogy a dielektromos állandó mérésének sztenderdizációja megoldott. Ezért a cella méretének és a betöltési módszernek szabványosnak kell lennie

Detecting Low Concentrations of Nitrogen-Based Adulterants in Whey Protein Powder Using Benchtop and Handheld NIR Spectrometers and the Feasibility of Scanning through Plastic Bag

Nitrogen-rich adulterants in protein powders present sensitivity challenges to conventional combustion methods of protein determination which can be overcome by near Infrared spectroscopy (NIRS). NIRS is a rapid analytical method with high sensitivity and non-invasive advantages. This study developed robust models using benchtop and handheld spectrometers to predict low concentrations of urea, glycine, taurine, and melamine in whey protein powder (WPP). Effectiveness of scanning samples through optical glass and polyethylene bags was also tested for the handheld NIRS. WPP was adulterated up to six concentration levels from 0.5% to 3% w/w. The two spectrometers were used to obtain three datasets of 819 diffuse reflectance spectra each that were pretreated before linear discriminant analysis (LDA) and regression (PLSR). Pretreatment was effective and revealed important absorption bands that could be correlated with the chemical properties of the mixtures. Benchtop NIR spectrometer showed the best results in LDA and PLSR but handheld NIR spectrometers showed comparatively good results. There were high prediction accuracies and low errors attesting to the robustness of the developed PLSR models using independent test set validation. Both the plastic bag and optical glass gave good results with accuracies depending on the adulterant of interest and can be used for field applications

Tárolás során fellépő gyümölcsminőség változások modellezése = Modeling of variations in fruit quality during storage

Cél: a tárolás során fellépő gyümölcsminőség változások modellezése érdekében mérési és értékelési módszerek kidolgozása a gyümölcs tömegében, felületi érdességében, a színjellemzőiben, valamint keménységében bekövetkező változások megállapítására. Megállapítottuk a vizsgált alma felületi érdességének tárolás során bekövetkező változását. Adott tárolási feltételek mellett meghatároztuk a felületi érdesség szórását, a szórás relatív növekedését, az érdesség normált autokorreláció függvényét, a felületi érdesség normált autokorreláció függvénye első differenciál hányadosát és a felületi érdesség normált autokorreláció függvénye második differenciál hányadosát. Meghatároztuk továbbá az első differenciálhányados minimális értének a változását a tárolási idő függvényében. Mindezekből megállapítható volt az érdesség kezdeti lassú növekedését követő egyre fokozódó növekedés. Meghatároztuk azokat a domináns hullámhossz tartományokat, amelyekben spektrométerrel az alma nedvességtartalma, keménysége, oldható szilárdanyag tartalma, savtartalma és polifenol tartalma érintésmentesen meghatározható. Mérési módszert dolgoztunk ki sárgarépaszelet vágási felülete érdességének meghatározására. Megállapítottuk, hogy a vágási felület érdessége a sárgarépa frissességétől és a vágó szerszám élességétől függően 10 – 25 mikron között változik. Hiperspektrális képfeldolgozással és NIR analizátorral meghatároztuk sárgarépaszelet, valamint az alma felületi abszorbancia jellemzőit. | The objective of the work was to develop measurement and processing methods to determine the variations in the apple mass, surface irregularities, color and firmness during storage. The variations in the surface irregularities of the apple were determined during special storage conditions. The parameters determined were as follows: standard deviation, normalized autocorrelation function, first derivate and second derivate of the autocorrelation function for the surface irregularities. Therefore, the irregularities of the apple surface were found to increase in the function of the storage time. The dominant wave length values were found for apple moisture content, firmness, SSC., acid and polyphenol content by spectroscopic method. Measurement method was developed for the evaluation of the irregularities of the cutting surface of carrot disks. The irregularities of carrot disk surface were found to be in the 10 to 25 micron range depending on the sharpness of the cutting tool. The surface absorbance characteristics of carrot disks and apples were measured by hyperspectral imaging and by NIR analyzer and the dominant characteristics were found