Cuando produces chocolate, productos lácteos, café molido, harina u otros alimentos, es fundamental conocer el tamaño de las partículas presentes durante el control de calidad de los alimentos fabricados. Pero necesitas un sistema de medición de partículas en el que puedas confiar para generar datos de calidad a largo plazo. Y ahí es donde el Mastersizer 3000+ marca la diferencia frente a otros instrumentos, ayudándote a optimizar el control de calidad en todos los aspectos del análisis de tamaño de partículas en alimentos.

Medición de tamaño de partículas mediante difracción láser

Comprender y monitorear el tamaño de partícula es un aspecto fundamental en la producción de café, chocolate, productos lácteos, sabores, colorantes y numerosos productos secos como la harina. La variedad de estos productos se refleja en la diversidad de razones para realizar un análisis de tamaño, que incluyen:

• Monitoreo de la calidad de las materias primas

• Minimización del consumo energético en los procesos de molienda y homogeneización

• Eliminación de problemas en el manejo de polvos

• Monitoreo de la homogeneización y ruptura de emulsiones

• Asegurar que las características sensoriales del producto final cumplan con las expectativas del consumidor

La difracción láser es ampliamente reconocida como la técnica de referencia para la medición de tamaño de partícula y, durante los últimos 30 años, los instrumentos Mastersizer han ganado la confianza de los fabricantes de alimentos, quienes valoran su confiabilidad, reproducibilidad, versatilidad y facilidad de uso.

Basándonos en este largo historial de éxito (y en nuestras décadas de conocimiento técnico y experiencia), en marzo de 2024 lanzamos el Mastersizer 3000+, con tres funciones de software adicionales para potenciar tus capacidades de análisis de partículas y respaldar la toma de decisiones críticas:

• Size Sure, para mayor confianza en las mediciones rutinarias y el desarrollo de métodos

• Data Quality Guidance, que te ayuda a tomar decisiones independientes en muestras reales

• SOP Architect, para un desarrollo de métodos estandarizado y eficiente en muestras líquidas

Si a esto le sumas los módulos existentes como Smart Manager, para optimizar el tiempo de actividad y el uso, tendrás un sistema que sigue siendo lo mejor que puedes encontrar para obtener distribuciones de tamaño de partícula (PSD) en el sector alimentario.

Para demostrarlo, a continuación explicaremos cómo el Mastersizer 3000+ puede ayudarte a abordar algunos de los desafíos más comunes en el análisis de tamaño de partícula en alimentos.

Desafío 1: Poder manejar cualquier muestra que recibas

El análisis del tamaño de partícula en alimentos requiere un sistema que pueda adaptarse fácilmente a una amplia variedad de tipos de muestra, tamaños de partícula y volúmenes de muestra, y el Mastersizer 3000+ te ofrece todo eso.

Para empezar, el Mastersizer 3000+ cubre todos los tamaños de partícula que puedes encontrar en el sector alimentario, gracias a su amplio rango dinámico de 10 nm a 3500 μm, lo que permite caracterizar desde finas gotas de emulsión hasta partículas más grandes floculadas o coalescidas. En comparación, el tamizado, aunque funciona razonablemente bien para partículas grandes, es lento, de baja resolución y requiere mucho trabajo manual (siendo especialmente problemático limpiar los tamices finos).

El Mastersizer 3000+ también ofrece opciones fáciles de usar para diferentes tipos de muestras (Figura 1). Nuestros accesorios Aero, para dispersiones en seco, garantizan dispersiones de polvo rápidas y reproducibles. Por su parte, nuestros accesorios Hydro, para dispersiones en húmedo, proporcionan excelentes resultados tanto con dispersantes a base de agua como de aceite, y también forman parte de nuestro kit Chocosizer, diseñado para dispersar de forma confiable chocolate, cacao y sólidos lácteos. Y, por supuesto, cambiar entre estos accesorios es rápido, sencillo y cómodo.

La cobertura de volúmenes de muestra también es excelente con los accesorios del Mastersizer 3000+, ya que se logra una buena reproducibilidad tanto en grandes cantidades (por ejemplo, hasta 130 mL de muestras secas como café molido, usando nuestro dispersor de polvos secos) como en pequeñas cantidades (por ejemplo, tan solo 0,01 g).

Figura 1: La adaptabilidad del Mastersizer a diferentes tipos de partículas y escalas de distribución:
(A) Distribuciones del tamaño de partícula (PSD) de leches entera, semidescremada y descremada, mostrando las contribuciones de diferentes tipos de partículas.
(B) PSD de muestras de chocolate de distinta calidad y sensación en boca.
(C) PSD de cafés obtenidos bajo diferentes condiciones de molienda.

Desafío 2: Detección confiable de partículas gruesas
Probablemente todos lo hemos experimentado: lo que creemos que es un valor atípico en la distribución del tamaño de partícula, que resulta ser nada más que un contaminante aislado o algunas burbujas en el dispersante (Figura 2). Afortunadamente, el Mastersizer 3000+ ahora puede ayudarte a solucionar estos problemas gracias a su módulo de software Size Sure.

Figura 2: En este análisis de una emulsión saborizante, es fundamental saber si las pequeñas cantidades de partículas grandes presentes (señaladas con flechas) son transitorias o reales (y, por lo tanto, un signo de inestabilidad); y ahí es donde Size Sure puede ayudarte.

Size Sure utiliza algoritmos de aprendizaje automático para separar los datos en estado estacionario (es decir, la muestra real) de los datos en estado transitorio. Luego genera dos distribuciones de tamaño de partícula (PSD), lo que te permite verificar las distribuciones de tamaño en cada conjunto y comprender la naturaleza de cualquier transitorio antes de decidir si continuar o no.
Lo importante es que los datos no se descartan (ni siquiera se filtran): todo está disponible para su visualización, y puedes volver a combinarlos si lo necesitas.
En el ejemplo anterior, Size Sure podría mostrar que las partículas grandes observadas están en estado estacionario y no son transitorias, lo cual podría indicar una formulación inestable.

Por lo tanto, usar el Mastersizer 3000+ para el control de calidad rutinario te ayudará a comprender cualquier posible problema de calidad que el análisis de tamaño de partícula esté señalando, lo que te permitirá tomar la acción más adecuada de inmediato.

Desafío 3: Lograr consistencia entre múltiples instrumentos

Si eres un fabricante de gran escala, seguramente te has enfrentado al desafío de lograr consistencia entre instrumentos en las mediciones de tamaño de partícula, ya sea entre Laboratorios o entre plantas. Por eso es importante saber que el Mastersizer 3000+ cumple con los más altos estándares de reproducibilidad (Figura 3), lo que te da la seguridad de que estás observando una diferencia real entre muestras y no un artificio.

Figura 3: Superposición de mediciones de café en polvo seco de granulometría gruesa y fina (n = 15 para ambos), utilizando el dispersor Aero S con el Mastersizer. Los datos indican una repetibilidad de medición del 3 % para Dv50 y del 5 % para Dv10 y Dv90.
Además, no se observó adherencia del café más fino en la trayectoria del flujo de muestra, lo que facilita una rotación rápida de muestras.

Otra fuente de variación puede provenir de los propios usuarios del equipo. A lo largo de los años, los sistemas Mastersizer se han hecho conocidos por su interfaz fácil de aprender, lo que reduce la curva de aprendizaje para nuevos usuarios.
Aprender a ejecutar un método de difracción láser ahora es aún más sencillo gracias a la orientación inteligente ofrecida por nuestro módulo de software Data Quality Guidance.

Data Quality Guidance utiliza algoritmos de aprendizaje automático basados en nuestros muchos años de experiencia para identificar cuándo puede haber un problema de medición —por ejemplo, muestra residual de una medición anterior— y sugiere una acción para resolverlo (Figura 4).
Como resultado, podrás detectar problemas en cuanto ocurren y tomar acciones rápidas y específicas para evitar pérdida de tiempo.

El software también facilita la comparación de resultados entre sitios e incluso permite visualizar las diferencias en los métodos, de modo que cualquier desviación en las materias primas o en los procedimientos pueda detectarse y resolverse fácilmente.

Figura 4: Panel típico del módulo Data Quality Guidance, que muestra un caso en el que un residuo aceitoso de una muestra anterior se adhiere a la pared del accesorio de dispersión.

Desafío 4: Desarrollar métodos robustos para muestras húmedas

¿Alguna vez te encontraste con un problema que pensaste que se debía al instrumento, pero que en realidad resultó ser una falla en el procedimiento operativo estándar (SOP)?

En nuestra experiencia ayudando a clientes con sus consultas, esto ocurre con bastante frecuencia. Pero ahora tenemos algo que puede ayudarte a evitar esas situaciones incómodas: el módulo de software SOP Architect.

SOP Architect te asiste en la complejidad del desarrollo de métodos para muestras húmedas, guiándote a través de la secuencia de pasos y ofreciendo recomendaciones en el camino (Figura 5). Como resultado, si eres nuevo en la difracción láser, podrás avanzar de forma independiente y con confianza; y si ya tienes experiencia, encontrarás en esta herramienta un buen recordatorio de las mejores prácticas.

Y en última instancia, todo el proceso se beneficia, ya que estarás generando métodos robustos que proporcionan resultados confiables, sin importar el tipo de muestra.

Los métodos generados con SOP Architect utilizan el formato de archivo ‘.sop’ de Malvern Panalytical, lo que significa que pueden ejecutarse en SOP Player y editarse en SOP Editor.
Como resultado, estos tres módulos forman parte de un ecosistema completo para SOPs, que puede transferirse fácilmente entre laboratorios, sin importar su ubicación.

Figura 5: Captura de pantalla de ejemplo del SOP Architect durante la adquisición de la medición, mostrando las distintas informaciones generadas sobre la muestra.

Conclusión

Cuando se trata del control de calidad en la industria alimentaria, cada minuto perdido en la preparación de muestras o en la resolución de resultados inesperados impacta directamente en la eficiencia de producción.
Por eso, con su versatilidad, robustez y confiabilidad incomparables, junto con sus prácticas herramientas de software que te asisten en todo el proceso, el Mastersizer 3000+ te ayudará a optimizar la preparación de muestras y a asegurar que tus decisiones críticas sean correctas desde el primer momento.

Además del rendimiento del instrumento, para nuestros clientes es igualmente importante el soporte global que ofrece Malvern Panalytical, brindándote asesoramiento experto cuando lo necesites y ayudándote a mantener tus procesos de fabricación en funcionamiento 24/7.

Miles de empresas e institutos de investigación en todo el mundo ya confían en Mastersizer para sus mediciones por difracción láser —y con los beneficios adicionales del Mastersizer 3000+, tomar tu próxima decisión de compra de instrumento será mucho más fácil.