Betydning av spektroskopiske metoder i industrien Johanne Brendehaug, TINE BA

Disposisjon Hvorfor hurtigmetoder i industrien? Eksempler på anvendelse i meieriindustrien Leverandørmelk kontroll Driftskontroll ute på anleggene Oppbygging av kompetanse, måleverktøy og styringsverktøy i hvitost produksjonen, Ibion prosjektet. Utfordringer, behov, oppsummering NFR seminar 6.april 2005

Hvorfor hurtigmetoder i industrien? Kvaliteten skal være i.h.t. spesifikasjonene Råvarene : kvalitetssortering, kvalitetsbetaling. Sjekke at melka inn har rett fett %, rett protein % etc. Prosesskontroll: kontrollere og styre at prosessen forløper ”normalt” Ferdigvarekontroll: ”klarere ut ” produktene før de sendes på markedet Kostnadseffektivt: optimalisert råvareutnyttelse, redusert feil produksjon og svinn. For å få til dette trenger en raske metoder slik at en kan bruke dataene: korrigere og optimalisere råvare, produksjon og ferdigvare kvalitet fortløpende. NFR seminar 6.april 2005

Hva er fordelene med spektroskopiske metoder? Raske svar. Tradisjonelle analyser tar for lang tid. Fungerer best som kontroll analyse og dårlig som styringsverktøy Gir muligheter for å styre prosessen underveis Slik brukes også de fleste analyseinstrumentene. I tillegg bruks også instrumentene til kontrollanalyser av ferdig produkt Bedre råvareutnyttelse, riktig kvalitet (m.h.p. kjemiske hovedkomponenter) => Bedre kostnadseffektivitet og kvalitetsstyring. NFR seminar 6.april 2005

Eksempler på anvendelser i TINE Kontroll av melke råstoffet Kjemisk kontroll: Combifoss instrumenter (IR) Antall prøver: 1,7 millioner prøver pr. år i TINE Prøvefrekvens: 2 prøver pr. måned (samleprøver) pr. melkeprodusent 6 prøver pr. år an enkelt ku Hva måles: Fett, protein, laktose, urea, frie fettsyrer, frysepunkt, somatiske celler Hvorfor: Kvalitetsbetaling til melkeprodusent og til avls forbedring. 3 laboratorier: Bergen, Br. dal. Tr. heim, Harstad. Type instrumenter: Combifoss 6500 i Trondheim, Bergen og Br. dal. Kapasitet 500 prøver i timen. 6520 i Harstad, kapasitet 250 prøver i timen. Mikrobiologsikk kontroll: Bactoscan Smaking Antibiotika kontroll Sporedannende bakterier NFR seminar 6.april 2005

FTIR instrumenter til driftskontroll Milkoscan FTIR 120: fullspekter IR-instrument for flytende prøver. Store muligheter, utfordringen er gode kalibreringer Vi har 15 instrument , brukes både på konsumanlegg, ysterier samt spesialanlegg (UHT) Milkoscan 50: enklere (og billigere) IR instrument med faste bølgeområder og med mindre fleksibilitet 12 instrumenter, helst konsumanlegg Food Scan: NIT instrument for faste prøver. 3 instrument, kalibrering utviklet for brunost, et anlegg analyserer også hvitost NFR seminar 6.april 2005

Eksempler på anvendelse forts. Analysetid FTIR: Melk og fløte (flytende produkter): 1 min. Hvitost: 20 min. Analysetid Food Scan: 1-2 min Hva måles: Mulighetene er mange, men på meieriene brukes instrumentene mest til fettmåling, noe til tørrstoff, protein og karbohydrat. Ysteriene måler fett og protein i ystemelk. I spesielle prosjekter (IBION) brukes FT 120 til fullspekteranalyse. NFR seminar 6.april 2005

Spektroskopiske metoder krever kompetanse og implementering - IBION Må vite hva en skal måle og hvor Hvilken informasjon gir analyse instrumentene Finne riktig instrument for riktig anvendelse Sette det ut i bruk i industrien – implementere NFR seminar 6.april 2005

IBION TINE Hva vil vi oppnå? Stabilisere ostekvaliteten – bedre styring Lavere råstoffkostnader Lavere analysekostnader Bedre ressursutnyttelse NFR seminar 6.april 2005

Data fra ferdigvarekontrollen NFR seminar 6.april 2005

Årsaker til variasjoner Råstoff Syrekultur Tekniske faktorer Menneskelige faktorer ……. NFR seminar 6.april 2005

Styring av ystingsprosessen Produkt Råvarer -melk -syre -løpe -mm Prosess standard. syrning løpning skjæring røring pressing salting lagring mm. Målinger NFR seminar 6.april 2005

Styring av ystingsprosessen Produkt Råvarer -melk -syre -løpe -mm Prosess standard. syrning løpning skjæring røring pressing salting lagring mm. Styring Egenskaper -TS -Fett -Smak -Tekstur mm Målinger Databehandling NFR seminar 6.april 2005

For å få til en bedre styring må vi: Finne ut hvilke faktorer som påvirker ostens tørrstoffinnhold Finne hurtigmetoder for å kunne måle effekt av disse faktorene Finne riktig måleutstyr/analyseinstrument Finne riktig sted for måling/analyse Utvikle og etablere løsninger for kommunikasjon mellom nytt måleutstyr og eksisterende styringssystem for produksjonsprosessen NFR seminar 6.april 2005

Vi har kommet et godt stykke på veien…. Et par eksempler: Standardisering av Fett/Protein ratio i ystemelk On-line måling av tørrstoff i ferskost NFR seminar 6.april 2005

TS ved NIR, snitt pr. batch NFR seminar 6.april 2005

NIR-instrumentet er allsidig Velegnet til å gi informasjon om multivariate systemer/materialer Råmelkskvalitet Syrningsforløp i brukssyre Syrningsforløp i ystetank Tørrstoffinnhold i ost mm NFR seminar 6.april 2005

“IBION ysteriet” Multiplexer PC NIR fotometer Fiberoptisk kabel Måleprobe Pasteur/ Sep. Melk Ystetank Syre Myse Avløp NFR seminar 6.april 2005

Potensiale for reduksjon av råstoffkostnader Volum: Norvegia / Jarlsberg Mye å hente på råstoffkostnadene. I tillegg kommer effekten på jevnere sensorisk kvalitet.! NFR seminar 6.april 2005

Potensiale for reduksjon av analysekostnader Antall prøver: 10 000 (ferskost Jarlsberg/Norvegia) Kostnad fettanalyser: 1,3 mill.kr Kostnad tørrstoffanalyser: 1,0 mill.kr Kostnad osteprøver: 0,4 mill.kr Innsparingspotensiale ved bruk av hurtiganalyser: (50%) 1,4 mill.kr. Analyseutstyret (FT120) er i de fleste tilfeller på plass! NFR seminar 6.april 2005

Potensiale for reduserte kvalitetskostnader Lavere frasortering i form av avviksvarer Mulighet for sortering på ”ostenivå” Redusert svinn Bedre muligheter for predikering av produktkvalitet gir mulighet for bedre produksjonsstyring Mulighet for bedre sporbarhet i produksjonen NFR seminar 6.april 2005

Behov for kompetanseutvikling Bruk av statistiske metoder for optimal utnyttelse av råstoff og stabilisering av produktkvalitet. Statistisk prosesskontroll må bli en del av hverdagen i TINE-bedriftene Utnytte ressursene bedre: Riktig bruk av analyseresultater og observasjoner fra IKD Utnytte verktøyene vi benytter bedre (WILAB etc) Opplæringsprogram pågår NFR seminar 6.april 2005

Utfordringer, behov, oppsummering Bruk av spektroskopiske metoder er kommet for å bli. Gir muligheter for å styre kvalitet, er kostnadseffektivt Må vite hvilken informasjon vi trenger Må deretter finne fram til riktig måleprinsipp, riktig målested, riktig måleinstrument Mange av metodene og instrumentene er ”forskningspreget” Må jobbe sammen: Leverandør  Eksternt F-miljø  Bedriften (e) Bygge opp kompetanse parallelt NB! Implementering er ressurskrevende og vanskelig NFR seminar 6.april 2005