FT-NIR Spectroscopy—A Modern Tool for Quality Monitoring of Brewers’ Raw Materials
MBAA TQ doi:10.1094/TQ-47-1-0217-01 |
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A. Broz (1,2), P. Kosin (1,2), J. Savel (2), J.
Sikola (3), D. Behmer (4), J. Prokes (5), and F. Kroupa (6). 1.
Institute of Chemical Technology, Department of Fermentation Chemistry
and Bioengineering, Prague, Czech Republic. 2. Budweiser Budvar, N.C.,
Ceske Budejovice, K. Svetle 4, Czech Republic. 3. OPTIK INSTRUMENTS
s.r.o., Doubravnik, Czech Republic. 4. Bruker Optik GmbH, Ettlingen,
Germany. 5. The Research Institute of Brewing and Malting, Brno, Czech
Republic. 6. V.F. HUMULUS, Ltd., Zatec, Czech Republic.
Abstract
Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy represents a modern,
elegant tool for the rapid prediction of many important characteristics of
malt and hops. A multipurpose analyzer was used to collect data on the NIR
spectra of malt and hops. NIR models were calibrated and validated with
spectroscopy software (OPUS 5.5). The validity of these models was proven
over two years on two different crops of barley and hops. The calibration
data were used to monitor the quality of the entire Czech Republic crop
each year and optimized with new data after each harvest. NIR analysis has
since been integrated as a routine procedure in our quality control
laboratory. Malt quality characteristics such as extract content, protein
content, soluble nitrogen content, Kolbach index, and friability were
predicted by the NIR models with satisfactory accuracy. The results for
relative extract at 45°C and wort viscosity were less precise. The models
for predicting alpha- and beta-acids contents in hops were very good, with
errors within the range of the reference method used. Most importantly,
all models of all parameters were able to recognize conspicuous samples in
all cases, which could then be tested using classic analytical methods.
Keywords: brewing, hops, malt, near infrared, quality
prediction, raw materials
Síntesis
La espectroscopía de infrarrojo cercano de transformación Fourier
(FT-NIR) representa una herramienta moderna y elegante para el pronóstico
de muchas características importantes de la malta y del lúpulo. Se utilizó
un analizador multi-propósito para obtener datos en el espectro NIR de
malta y de lúpulo. Modelos NIR fueron calibrados y validados con software
de espectroscopía (OPUS 5.5). La validez de estos modelos fue corroborada
a lo largo de dos años sobre dos cosechas diferentes tanto de cebada como
de lúpulo. Los datos de la calibración fueron utilizados para monitorear
la calidad de la totalidad de la cosecha de la República Checa en cada uno
de esos años y se optimizó con nuevos datos después de cada cosecha. El
análisis NIR ha sido integrado desde entonces al procedimiento rutinario
en nuestro laboratorio de control de la calidad. Las siguientes
características de la calidad de la malta fueron pronosticadas por los
modelos NIR con bastante exactitud: contenido de extracto, contenido de
proteína total y de nitrógeno soluble, índice Kolbach y friabilidad. Los
resultados para extracto relativo a 45°C y para viscosidad del mosto
fueron menos precisos. Los modelos para predecir los contenidos de ácidos
alfa y beta en lúpulo fueron muy buenos, con errores dentro de la
tolerancia del método de referencia. Vale destacar que todos los modelos
de todos los parámetros fueron capaces de reconocer muestras anómalas en
todos los casos, para que estas fuesen luego verificadas por métodos
analíticos clásicos.
Palabras
claves: elaboración de cerveza, infrarrojo cercano, lúpulo, malta,
materia prima, pronóstico de la calidad
