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Per i torrefattori, l'analisi continua dei chicchi di caffè tostati può avere un impatto finanziario significativo. L'analisi continua consente di migliorare le impostazioni di tostatura per procedure più efficienti dal punto di vista energetico e prodotti finali altamente omogenei. Metodi complessi come l'HPLC (cromatografia liquida ad alte prestazioni) per la determinazione della concentrazione di caffeina richiedono conoscenze approfondite per l'utilizzo dello strumento, coinvolgono sostanze chimiche e possono richiedere molto tempo per l'esecuzione dell'analisi.

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un'alternativa rapida e senza sostanze chimiche per l'analisi di caffeina e umidità nei chicchi di caffè tostati. La soluzione NIRS è facile da usare, non richiede alcuna preparazione del campione e gli analizzatori possono essere installati sia nelle vicinanze della torrefazione che in un laboratorio di controllo qualità.

Figure 1. OMNIS NIR Analyzer Solid con chicchi di caffè tostati nella tazza piccola OMNIS NIR, 60 mm.

Fino a 168 campioni di caffè tostato sono stati analizzati su Metrohm OMNIS NIR Analyzer Solidcon la tazzina OMNIS NIR da 60 mm (Figura 1). Campioni di chicchi interi o macinati sono stati posizionati nella tazzina e analizzati in modalità di riflessione diffusa. I valori di riferimento per caffeina e umidità sono stati ottenuti con i rispettivi metodi primari. L'analisi della caffeina condotta con un cromatografo ionico (IC) ha seguito le linee guida ISO 20481, mentre l'analisi dell'umidità ha seguito le linee guida AOAC 979.12.

Tabella 1. Panoramica delle apparecchiature hardware e software.

Strumentazione Cod. articolo
OMNIS NIR Analyzer Solid 2.1071.0010
Small holder OMNIS NIR, 60 mm 6.07402.200
Small cup OMNIS NIR, 60 mm 6.07402.210
OMNIS Stand-Alone license 6.06003.010
Quant Development software license 6.06008.002

The obtained NIR spectra (Figure 2) were used to create prediction models for the different reference parameters. Correlation diagrams which display the relation between the NIR prediction and the reference values are shown in Figures 3–4 together with the respective figures of merit (FOM).

Figure 2. Spettri NIR sovrapposti di campioni di chicchi di caffè tostati (chicchi interi). I dati sono stati ottenuti con OMNIS NIR Analyzer Solid.
Figure 3. Diagramma di correlazione e rispettivi FOM per la previsione dell'umidità a) per i chicchi di caffè interi e b) per i chicchi di caffè macinati.
Figure 4. Diagramma di correlazione e rispettivi FOM per la previsione della caffeina a) per i chicchi di caffè interi e b) per i chicchi di caffè macinati.

Questa Application Note illustra la fattibilità dell'utilizzo della spettroscopia NIR per l'analisi rapida di chicchi di caffè tostati, macinati e interi (Tabella 2). Senza l'utilizzo di sostanze chimiche, OMNIS NIR Analyzer consente la misurazione di entrambi i parametri (caffeina e contenuto di umidità) con buona accuratezza. Come previsto, i valori di previsione sono leggermente migliori per i campioni di caffè macinato, che risultano più omogenei.

Tabella 2. È il momento di confrontare i risultati dei diversi metodi utilizzati per analizzare il caffè.

Parametri Metodo Tempo del risultato
Caffeine IC System (ISO 20481) 120 min (sample preparation and measurement)
Moisture Oven – Loss on drying (AOAC 979.12) 13 hours (sample preparation and measurement)
Contatto

Metrohm Italiana Srl

Via G. Di Vittorio, 5
21040 Origgio (VA)

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Internal references: AW NIR CH-0069-042023; AW NIR CH-0070-042023