Hurtigmetoder til måling af fødevarekvalitet

Kursusindhold

Fra et fysisk, kemisk og biologisk perspektiv er fødevarer (og fremstilling af fødevarer) komplekse multi-faktorielle systemer. Derudover består fødevareproduktionsprocesser ofte af en række enhedsoperationer, der hver især er målrettet på at fremkalde visse egenskaber af de råvarer, der processeres.

Når virksomheden udtager prøver til analyse i laboratoriet fra produktionen (råvarer, ingredienser, processtrømme, slut-produkter) er der ofte et krav om, at et laboratorieresultat skal foreligge hurtigt efter at prøven er udtaget. I mange virksomheder er de traditionelle fødevareanalytiske metoder i fødevarelaboratoriet (fx Kjeldahl, Fisher, vandaktivitet, Brix etc) og instrumenter (som HPLC, GC-MS eller LC-MS) blevet erstattet af spektroskopiske hurtigmetoder. De spektroskopiske hurtigmetoder har en lang række fordele – bl.a. kan de generere resultater på få sekunder og er meget lette af betjene og desuden bruger de ikke kemikalier til prøveforberedelse. Brugen af spektroskopiske hurtigmetoder kan derfor bruges til at øge antallet af analyser markant og derved give industrien en markant forbedret forståelse for deres råvarer, processer og produkter. Denne forståelse kan efterfølgende udnyttes til at forbedre proceseffektiviteten og føre til en forbedret produktkvalitet og -sikkerhed.

En hastig udvikling af teknologien i måleinstrumenterne de seneste år har gjort, at instrumenterne bliver mere og mere udbredt i industrien. Målet med kurset er at gøre den studerende bekendt med teknologien bagved hurtigmetoderne, og de fordele og ulemper de har. På kurset bliver det blive demonstreret hvordan optisk spektroskopi og specielt nærinfrarød spektroskopi (NIRS) i kombination med multivariat databehandling kan bruges som ikke-destruktiv hurtigmetode, der med fordel kan erstatte de traditionelle referencemetoder. De studerende vil få indblik i hvordan relevante kvalitetsparametre som vand-, fedt-, protein- og kulhydratindhold, samt de mere detaljerede parametre som fx. fedtsyresammensætning, vitaminindhold og fiberindhold med fordel kan bestemmes med NIRS i laboratoriet i forskellige fødevarematricer. Kalibrering af de multivariate modeller der benyttes i NIRS hurtigmetoderne bliver demonstreret og afprøvet ved laboratorieforsøg. Det bliver yderligere diskuteret, hvordan essentielle produkt- og produktions-parametre som temperatur, pH, vandindhold, ledningsevne, tørstofindhold, farve og viskositet påvirker NIRS målinger og hvordan de indirekte eller direkte kan bestemmes.

Engelsk titel

Rapid Food Quality Control Methods

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i fødevarer og ernæring

Målbeskrivelse

Når kurset er færdigt forventes den studerende (at kunne/have):

Viden

  • Kendskab til mest udbredte fødevarekemiske målinger som vand-, protein-, fedt- og kulhydratindhold

  • Kendskab til de fysiske principper bag anvendt optisk spektroskopi herunder specielt NIRS

  • Kendskab til prøvepræsentation for spektroskopisk måling

  • Kendskab til principperne bag instrumentkalibrering af en spektroskopisk hurtigmetode beregnet for prædiktion af kvalitetsparametre målt med traditionelle analytiske metoder (supervised overvågning)

  • Kendskab til at brugen af hurtigmetoder ikke blot kan give information om kemiske kvalitetsparametre men også fysiske parametre som partikelstørrelse, polymorfisk form og vandindhold.

  • Kendskab til værdien af at de spektroskopiske hurtigmetoder kan måle relative forskelle i fødevarer før og under processering og samt at detektere uregelmæssigheder i produktsammensætning (unsupervised overvågning)

  • Forklare sammenhængen mellem kompleksiteten af fødevarematricer og relevansen for ikke-destruktive målinger med NIRS

  • Kendskab til værdien af korrekt afrapportering af resultater fra multivariate kalibreringer

 

Færdigheder

  • Anvende instrumenter til måling af relevante parametre som fx temperatur, pH, vandindhold, ledningsevne, tørstofindhold, farve eller viskositet på fødevarer

  • Redegøre for værdien af ikke-destruktive målinger for relevante fødevarer

  • Identificere og udføre analyse af problemstillinger fra et givent produktionsscenarie

  • Udtage og behandle prøver fra en fødevareproduktion

  • Opsætte krav til og at kunne udvikle en hurtigmetode

  • Anvende relevante programmer til at indlæse data, samt at udføre simpel statistisk analyse (ANOVA, PCA, Lineær regression, MLR, PLS)


Kompetencer

  • At have en kritisk tilgang til dataopsamling og indhentede data

  • At specificere og indhente data til analyse en given problemstilling

  • At kunne kombinere fødevareviden, produktionsviden og dataanalytiske evner til kritisk analyse af konkrete problemstillinger

  • At samarbejde med medstuderende om analyse og afrapportering af case-studier

  • At præsentere opnåede resultater og konklusioner i en industriel relevant kontekst

 

Kurset veksler mellem forelæsninger, industrielle foredrag og to større laboratorieøvelser hvor NIRS bliver anvendt på forskellige fødevarer med det formål at kvalitetsbestemme og udvikling af multivariate kalibreringer.

Ved kursets start får de studerende (i grupper) tildelt en case med en aktuel problemstilling hentet fra industrien. Casen følger den studerende gennem hele kurset, og gruppen vil blive bedt om analysere problemstillingen, samt at vise hvordan viden opnået på kurset, samt data indhentet fra kursets laboratorieøvelser kan anvendes til at adressere den/de identificerede problemstillinger. Hver gruppe vil have mulighed for at diskutere deres case og få vejledning af kursets undervisere i et begrænset omfang. Herudover opfordres de studerende til selv at kontakte personer i industrien, der kan belyse problemstillingen yderligere, og i øvrigt selv at tilvejebringe information der kan bruges til casearbejdet.

Se Absalon for kursuslitteratur

De studerende vil kunne drage fordel af kompetencer indenfor områderne fødevarekemi, dataanalyse og råvarekvalitet

Kurset er målrettet studerende på bacheloruddannelsen i fødevarer og ernæring (specialisering i kvalitet og teknologi/​fødevareingeniør). DTU-studerende kan ansøge eget studienævn om forhåndsgodkendelse til kurset.

Gruppernes case-arbejde vil blive diskuteret løbende i plenum

Mundtlig
Kollektiv
Løbende feedback i undervisningsforløbet
Peerfeedback (studerende giver hinanden feedback)
ECTS
5 ECTS
Prøveform
Skriftlig aflevering, Ved kursets afslutning
Skriftlig prøve, 2 timer med opsyn.
Hver gruppe afleverer en rapport på maks. 10 sider baseret på deres casearbejde ved kursets afslutning. Det skal anføres i rapporten, hvilke gruppemedlemmer der har udarbejdet de enkelte afsnit. Øvrige krav til rapportens struktur præsenteres ved kursets start.
Der bliver afholdt en skriftlig prøve (blandet multiple-choice og opgaver med åben formulering) på to timer i eksamensugen. Alle hjælpemidler er tilladt ved prøven.
Karakteren er sammensat af en vurdering af den studerendes individuelle arbejde i gruppens rapport (50% af samlet karakter) og den skriftlige præsentation (50% af samlet karakter). Gennemsnittet af den samlede karakter skal være bestået.
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt

Udtrækkes kurset til ITX-eksamen på Peter Bangs Vej er det ikke tilladt de studerende at medbringe egne computere, tablet eller mobiltelefoner. Lærebøger og/eller noter skal medbringes i papirform eller på USB-stik

Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ingen ekstern censur
Flere interne bedømmere.
Kriterier for bedømmelse

Se målbeskrivelsen

Enkeltfag dagtimer (tompladsordning)

  • Kategori
  • Timer
  • Eksamen
  • 2
  • Øvelser
  • 18
  • Projektarbejde
  • 50
  • Forberedelse
  • 20,5
  • Vejledning
  • 2
  • Forelæsninger
  • 25
  • Teoretiske øvelser
  • 20
  • Total
  • 137,5