Kiedy laboratorium przechodzi na pośrednie metody analizy jakości ziarna i produktów jego przemiału z wykorzystaniem spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIR), sprzęt nie zawsze jest dostrajany przy użyciu materiałów odniesienia, chociaż wymagają tego instrukcje producenta oraz międzynarodowe normy. Często, po wstępnej kalibracji fabrycznej, analizatory są konfigurowane na podstawie próbek o nieodpowiedniej jakości.

Próbka kontrolna ziarna (makuchu, śruty, paszy) staje się prawdziwym wzorcem tylko przy zachowaniu rygorystycznych warunków, do których należą:

  • Kompetencje producenta: Posiadanie odpowiednich materiałów, wykwalifikowanego personelu oraz systemu kontroli jakości na każdym etapie.

  • Przygotowanie: Staranne pobieranie próbek, ich przesiewanie i homogenizacja (mieszanie).

  • Certyfikacja: Weryfikacja w akredytowanych laboratoriach i wydanie oficjalnego certyfikatu dla każdej próbki referencyjnej (pszenicy, soi, słonecznika itp.).

  • Warunki fizyczne: Rygorystyczne przestrzeganie warunków przechowywania (temperatura, wilgotność, pakowanie próżniowe) oraz transportu.

Wiele nowoczesnych analizatorów NIR posiada opcję przenoszenia kalibracji. Jest to wygodne, zwłaszcza gdy duży holding rolniczy posiada kilka laboratoriów oddalonych od siebie o setki kilometrów. Praktyka pokazuje jednak, że podczas takich transferów dokładność pomiarów często spada. Wynika to z faktu, że zostaje przerwana spójność pomiarowa.

Dzieje się tak, ponieważ nie ma dwóch identycznych urządzeń. Nawet jeśli jeden analizator jest idealnie skalibrowany na wzorcach, skopiowanie jego ustawień na inny sprzęt nie gwarantuje dokładności. Nawet najmniejsze różnice techniczne (kąt siatki dyfrakcyjnej, tolerancja wykonania fotodetektora, starzenie się lampy) wpłyną na wynik.

Czym jest spójność pomiarowa?

Zgodnie z podstawowymi definicjami metrologicznymi, spójność pomiarowa to właściwość wyniku pomiaru polegająca na tym, że wynik ten można powiązać z międzynarodowym wzorcem poprzez udokumentowany, nieprzerwany łańcuch kalibracji, z których każda wnosi swój określony wkład do niepewności pomiaru.

Aby to zilustrować, posłużmy się przykładem szkolnej linijki. Wzorce miar są przechowywane w sterylnych warunkach laboratoryjnych (podobnie jak wzorce ziarna w próżniowych opakowaniach w chłodziarkach). Jednak zwykła linijka ma znaczny błąd pomiarowy, ponieważ droga od pierwotnego wzorca do formy produkcyjnej w fabryce plastiku jest zbyt długa. Na każdym etapie produkcji kumulują się błędy, a prześledzenie spójności pomiarowej jest po prostu niemożliwe. Z kolei w pomiarach naukowych, gdzie liczą się ułamki mikrometrów, spójność pomiarowa jest absolutnie niezbędna – wraz z rzetelną wiedzą o wartości niepewności wprowadzanej na każdym etapie kalibracji.

Niepewność w próbkach referencyjnych

Jeśli próbki są zamawiane bez certyfikatu analitycznego (bez odpowiedniej dokumentacji i systemowej kontroli), nie ma mowy o żadnej spójności pomiarowej.

Jak to powinno wyglądać w praktyce? W certyfikacie dla próbki kontrolnej pszenicy podana jest zawartość białka – na przykład 12.35%. Dodatkowo użytkownik otrzymuje informację o niepewności metrologicznej, np. ± 0.18%. Skąd bierze się ta wartość? Nawet w akredytowanych laboratoriach precyzyjny sprzęt nie jest idealny. Na niepewność wpływają również:

  • Mikroklimat w pomieszczeniu.

  • Jakość przygotowania próbki (co zależy od producenta).

  • Niedoskonałości samej metody referencyjnej.

Dzięki tym danym, kalibrując analizator, użytkownik wie z całkowitą pewnością, że zawartość białka w tej próbce mieści się w przedziale od 12.17% do 12.53%. Zawsze lepiej, aby niepewność była bliska zeru, ale w rzeczywistości jest to niemożliwe. Ta cecha metrologiczna jest ściśle związana z rachunkiem prawdopodobieństwa. Nie da się wskazać jednego "absolutnie idealnego" punktu, ale producent wzorca gwarantuje, że prawdziwa wartość leży we wskazanym przedziale.

Hierarchia kalibracji i ryzyko transferu

Zastosowanie wzorców od certyfikowanego producenta, zweryfikowanych w niezależnych laboratoriach (badania biegłości), to jedyna gwarancja spójności pomiarowej.

Wyobraźmy sobie teraz, że analizator jest skalibrowany na oryginalnym wzorcu (wzorzec pierwotny dla laboratorium). Aby zaoszczędzić na zakupie kolejnych próbek, laboratorium postanawia przenieść tę kalibrację na inny analizator w firmie. W tym momencie pierwszy analizator staje się "wzorcem wtórnym", a drugi analizator dokłada do pomiaru swój własny błąd techniczny. Jest to tak zwana hierarchia kalibracji.

Problem polega na tym, że po przeniesieniu kalibracji całkowita niepewność metrologiczna gwałtownie wzrasta, a dokładność drugiego urządzenia drastycznie spada. Błędny wynik analizy białka może prowadzić do potężnych strat finansowych dla firmy. Jest to tym bardziej nierozsądne, jeśli weźmiemy pod uwagę koszty: cena certyfikowanej próbki stanowi zazwyczaj ułamek procenta wartości samego analizatora NIR.

Kluczowe pojęcia metrologiczne, o których należy pamiętać:

  1. Spójność pomiarowa.

  2. Niepewność pomiaru.

  3. Hierarchia kalibracji.