ISO 9622:2013

Milk and liquid milk products — Guidelines for the application of mid-infrared spectrometry

ISO 9622|IDF 141:2013 gives guidelines for the quantitative compositional analysis of milk and liquid milk products, such as raw milk, processed milk, cream and whey, by measurement of the absorption of mid-infrared radiation. Additional built-in instrument features, such as a conductivity sensor, can improve the performance in the determination of compositional parameters and allow for the estimation of other parameters. The guidelines specified are applicable to the analysis of cow's milk. The guidelines are also applicable to the analysis of milk of other species (goat, ewe, buffalo, etc.) and derived liquid milk products, provided adequate calibrations are generated for each application and adequate control procedures are in place.

Lait et produits laitiers liquides — Lignes directrices pour l'application de la spectrométrie dans le moyen infrarouge

L'ISO 9622|FIL 141:2013 donne des lignes directrices pour l'analyse quantitative de la composition du lait et des produits laitiers liquides, tels que le lait cru, le lait traité, la crème et le lactosérum, par mesure de l'absorption dans le moyen infrarouge. Des capteurs intégrés supplémentaires, tels qu'un capteur de conductivité, peuvent améliorer les performances de la détermination des paramètres de composition et permettre d'estimer d'autres paramètres. Les lignes directrices spécifiées sont applicables à l'analyse du lait de vache. Les lignes directrices sont également applicables à l'analyse du lait d'autres espèces (chèvre, brebis, bufflonne, etc.) et aux produits laitiers liquides dérivés, à condition de générer les étalonnages adéquats pour chaque application et de disposer de modes opératoires de contrôle adéquats.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 29-Aug-2013
• ICS: 67.100.10 - Milk and processed milk products
• Technical Committee: ISO/TC 34/SC 5 - Milk and milk products
• Drafting Committee: ISO/TC 34/SC 5 - Milk and milk products
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 03-Sep-2020

Relations

• Revises: ISO 9622:1999 - Whole milk — Determination of milkfat, protein and lactose content — Guidance on the operation of mid-infrared instruments
• Effective Date: 03-Jul-2010

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9622
IDF 141
Second edition
2013-09-15
Milk and liquid milk products —
Guidelines for the application of mid-
infrared spectrometry
Lait et produits laitiers liquides — Lignes directrices pour
l’application de la spectrométrie dans le moyen infrarouge
Reference numbers
ISO 9622:2013(E)
IDF 141:2013(E)
ISO and IDF 2013
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IDF 141:2013(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO/IDF 2013

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Published in Switzerland
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IDF 141:2013(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 2

5 Principal characteristics of infrared instruments ............................................................................................................. 2

6 Factors affecting the measurements ................................................................................................................................................ 2

6.1 Instrument factors ............................................................................................................................................................................... 2

6.2 Physico-chemical and biological factors ........................................................................................................................... 5

7 Calibration of the instrument ................................................................................................................................................................. 8

7.1 Objective ....................................................................................................................................................................................................... 8

7.2 Spectrum calibration models...................................................................................................................................................... 8

7.3 Core settings .............................................................................................................................................................................................. 9

7.4 Checking the slope and intercept ............................................................................................................................................ 9

8 Sampling .....................................................................................................................................................................................................................10

9 Determination ......................................................................................................................................................................................................10

10 Checking daily short-term stability of the instrument ..............................................................................................10

10.1 General ........................................................................................................................................................................................................10

10.2 Preparation and storage of control samples ..............................................................................................................10

10.3 Analysis of control samples.......................................................................................................................................................11

10.4 Monitoring the analytical procedure ................................................................................................................................11

10.5 Re-adjustment of instrument settings .............................................................................................................................11

11 Precision ....................................................................................................................................................................................................................12

11.1 Repeatability ..........................................................................................................................................................................................12

11.2 Intra-laboratory reproducibility ...........................................................................................................................................12

11.3 Reproducibility ....................................................................................................................................................................................12

12 Test report ................................................................................................................................................................................................................13

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................14

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IDF 141:2013(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

The committee responsible for this document is ISO/TC 34, Food products, Subcommittee SC 5, Milk and

milk products, and the International Dairy Federation (IDF). It is being published jointly by ISO and IDF.

This second edition of joint ISO 9622|IDF 141 cancels and replaces the first edition (ISO 9622:1999),

which has been technically revised.
iv © ISO and IDF 2013 – All rights reserved
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ISO 9622:2013(E)
IDF 141:2013(E)
Foreword

IDF (the International Dairy Federation) is a non-profit organization representing the dairy sector

worldwide. IDF membership comprises National Committees in every member country as well as

regional dairy associations having signed a formal agreement on cooperation with IDF. All members of

IDF have the right to be represented on the IDF Standing Committees carrying out the technical work.

IDF collaborates with ISO in the development of standard methods of analysis and sampling for milk and

milk products.

The main task of Standing Committees is to prepare International Standards. Draft International

Standards adopted by the Standing Committees are circulated to the National Committees for

endorsement prior to publication as an International Standard. Publication as an International Standard

requires approval by at least 50 % of IDF National Committees casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. IDF shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

ISO 9622|IDF 141 was prepared by the International Dairy Federation (IDF) and Technical Committee

ISO/TC 34, Food products, Subcommittee SC 5, Milk and milk products. It is being published jointly by IDF

and ISO.

All work was carried out by an ISO-IDF Project Group on Guidance on the application of mid-infrared

spectrometry, of the Standing Committee on Statistics and Automation (SCSA), under the aegis of its

project leaders, Mr. P. Sauvé (CA) and Mr. H. van den Bijgaart (NL).

This second edition of joint ISO 9622|IDF 141 cancels and replaces IDF 141C:2000, which has been

technically revised.
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ISO 9622:2013(E)
INTERNATIONAL STANDARD
IDF 141:2013(E)
Milk and liquid milk products — Guidelines for the
application of mid-infrared spectrometry
1 Scope

This International Standard gives guidelines for the quantitative compositional analysis of milk and

liquid milk products, such as raw milk, processed milk, cream and whey, by measurement of the

absorption of mid-infrared radiation.

Additional built-in instrument features, such as a conductivity sensor, can improve the performance in

the determination of compositional parameters and allow for the estimation of other parameters.

The guidelines specified are applicable to the analysis of cow’s milk. The guidelines are also applicable to

the analysis of milk of other species (goat, ewe, buffalo, etc.) and derived liquid milk products, provided

adequate calibrations are generated for each application and adequate control procedures are in place.

The application is limited to lower viscosity products that can be pumped through the flow system of the

analyser and to analytes that do not result in optical saturation at the specific wavelengths being utilized.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable to its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 8196|IDF 128 (all parts), Milk — Definition and evaluation of the overall accuracy of indirect methods

of milk analysis

ISO 8968-1|IDF 20-1, Milk — Determination of nitrogen content — Part 1: Kjeldahl method

ISO 8968-2|IDF 20-2, Milk — Determination of nitrogen content — Part 2: Block-digestion method

(Macro method)

ISO 8968-5|IDF 20-5, Milk — Determination of nitrogen content — Part 5: Determination of protein-

nitrogen content

NOTE Other normative documents can apply depending on the specific application or calibration of the

automated analyser.
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8196|IDF 128 (all parts), and

the following apply.
3.1
spectral calibration
spectrum calibration model

calibration based on combination of absorbance signals at several (>2) wavelengths in the mid-infrared

region or signals from other sensors, mathematically optimized to arrive at the best estimate for the

parameter of interest
3.2
slope and intercept calibration

simple linear regression coefficients as established from a least-squares regression of optimized

instrument readings against results as obtained with physico-chemical reference methods

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IDF 141:2013(E)
4 Principle

After pretreatment and homogenization, where required, the sample is measured with an infrared

spectrometer that records the quantity of radiation absorbed in transmittance at specific wavelengths in

the mid-infrared region. The spectral data are transformed into estimates of constituent concentrations

or other physico-chemical parameters through calibration models developed on representative samples

from the population to be tested. For some parameters, i.e. freezing point equivalents, signals from

additional installed sensors may be fed to the calibration model.
5 Principal characteristics of infrared instruments

The signals at the relevant wavelengths may be produced using either a Fourier-transformed

interferogram or by using optical filters. Instruments and applied calibration models may differ with

respect to the number of specific wavelengths used in estimating the parameters of interest.

An infrared instrument is a proprietary apparatus which, when used under the conditions defined in

this International Standard, provides estimates of compositional and other parameters in milk and

liquid milk products.
6 Factors affecting the measurements
6.1 Instrument factors
6.1.1 Repeatability

To check instrument repeatability, analyse a uniform representative sample a minimum of 12 times in

succession. The first two replicate results are discarded to minimize carry-over effects. The calculated

repeatability should meet with the repeatability limits for the concerned parameter and sample matrix.

6.1.2 Zero stability

To monitor zero stability, a blank sample (water or zero solution) is analysed periodically during routine

use of the instrument. Drift should be relatively small and random with respect to direction (±), such that

cumulative drift is minimal. A plot of the zero drift vs time is an effective way to track instrument stability.

NOTE Certain instruments are factory set to auto-correct the zero at regular intervals. It is intended that

operators review these automatic corrections to ensure that cumulative drift is not excessive.

6.1.3 Homogenization

To check the efficiency of the homogenizer, make two consecutive analyses, firstly with an unhomogenized

whole milk sample, and secondly with the same whole milk sample after it has been homogenized through

the instrument’s homogenizer. When the average of five replicate fat readings is found, the difference

among these five replicate fat readings shall not exceed 0,04 % for a milk sample containing a mass

fraction of 4,0 % of milk fat. To calculate the appropriate pass/fail criteria for milk fat concentrations

other than 4,0 %, multiply the actual fat content by 0,01 to obtain the new criteria.

NOTE 1 This procedure is only applicable to instruments in which the homogenized discharge can be isolated

and collected.

NOTE 2 For applications involving sample matrices with higher levels of fat (i.e. raw cream), it is advisable

to check homogenization efficiency with a representative high fat sample. Specific parameters for homogenizer

performance depend upon the matrix.
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NOTE 3 Instrument readings for every milk fat component (e.g. individual fatty acids or groups of fatty acids)

is dependent on the effectiveness of homogenization. Different wavelengths used in calibration models result in

unequal sensitivity to homogenizer efficiency and possibly larger relative effects than for fat. When measuring

such milk fat components, it is intended that the homogenizer efficiency test be performed for these components,

and the difference is not intended to exceed the limit of repeatability for the component.

CAUTION — The results of this test can be misleading, as an instrument in which the homogenizer

does not work at all gives very little difference between the first and the second run.

An alternative procedure is to obtain an unhomogenized as well as a homogenized portion of the

same milk, either by collecting raw and processed milk from the same tank at a dairy plant or by

producing smaller volumes by means of a bench-top or pilot-plant homogenizer. Then measure both the

unhomogenized and the same homogenized milk and compare the difference in results to the above-

mentioned pass/fail criterion.

The assumption is that the homogenization efficiency of the external homogenizer is good. That can

be verified by particle size analysis of the homogenized milk. A reasonable fat globule size distribution

is characterized by a d (0,9) of 1,4 μm to 1,5 μm [d (0,9) means that 90 % of the milk fat globules has a

[17]
diameter of less than d].

Some instruments allow the user to monitor a homogenization index value to track the performance of

the homogenizer. The manufacturer’s guidelines should be followed.

Monitoring of instrument repeatability can also provide valuable information with respect to the state

of the homogenizer. If repeatability on homogenized milk is satisfactory, whereas the repeatability

on raw milk is poor (more than twice the variation), the homogenizer is likely not performing at an

acceptable level.
6.1.4 Linearity

NOTE 1 The linearity check described in this subclause applies only to the measurement of major components

in milk. Linearity checks for other applications, particularly for higher fat products or for parameters other than

the major constituents, will differ. It is intended that the manufacturer’s guidelines be followed in these cases.

NOTE 2 Linearity can be assessed on either a mass/mass basis or a mass/volume basis. Since the instrument

cuvette holds a specific volume of sample, it is most ideal to assess linearity on a mass/volume basis. In either

case, linearity solutions are prepared by accurately weighing fractions. To assess linearity on a volume basis, it is

intended that accurate density measurements be conducted and appropriate conversions be calculated.

NOTE 3 It is critical, prior to assessing linearity, to confirm that the instrument homogenizer is functioning

appropriately (see 6.1.3).

To check the linearity for each of the major components, make up at least 10 solutions of known concentration,

which cover the typical range for the specific component. The following solutions are recommended.

a) Homogenized cream with a mass fraction of fat of 8 %, diluted with skimmed milk or zero solution

to check the linearity for the determination of the fat content. If homogenized cream at this fat level

is unavailable, unhomogenized cream may also be used providing the instrument homogenizer is

functioning at an acceptable level (see 6.1.3).

b) UF skimmed milk retentate diluted with ultrafiltrate to check the linearity for the determination of

the protein content. Alternatively, whey protein concentrate, sodium caseinate, calcium propionate,

skim milk powder or evaporated skim milk diluted with distilled water may also be used. The stock

solution should contain a mass fraction of approximately 5,5 % of protein.
[14]

c) A solution of 60 g/l of lactose monohydrate, diluted with water or a milk mineral solution to

check the linearity for the determination of the lactose content.

Using a stock solution, which has a concentration at the upper end of the typical range, serial dilutions

can be made as follows in Table 1:
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IDF 141:2013(E)
Table 1 — Serial dilutions
Part of stock solution Part of diluent Relative concentration
100 0 1,0
90 10 0,9
80 20 0,8
70 30 0,7
60 40 0,6
50 50 0,5
40 60 0,4
30 70 0,3
20 80 0,2
10 90 0,1
0 100 0,0

The concentrations of the solutions should be in regular increments from zero to the desired upper

limits of instrument readings.

Analyse each sample in triplicate, average the results and calculate the linear regression equation

y = bx + a. Apply linear regression with the expected values per sample on the x-axis and the measured

values per sample on the y-axis. Calculate the residuals e = y − (bx + a) from the regression. Plot the

i i i

residuals e (y-axis) versus the expected values (x-axis) in a graph. A visual inspection of the data points

usually yields sufficient information about the linearity of the signal. Any outlying residual should be

deleted and the calculation process be repeated with the remaining data before applying the further test.

When observed, the curving can be expressed by the ratio, r, by using Formula (1):

ee−
maxmin
r = × 100 (1)
()MM−
maxmin
where
e is the numerical value of the maximum residual from the regression;
max
e is the numerical value of the minimum residual from the regression;
min

M is the numerical value of the upper measured value for the set of samples concerned;

max

M is the numerical value of the lower measured value for the set of samples concerned.

min

The ratio, r, should be less than 2 %. In case this value is superseded, better performance may be obtained

by making separate calibrations for distinct ranges.

Eventually, adjust the linearity of the instrument response for the component in accordance with the

manufacturer’s instructions. See also Reference [18].

NOTE Alternatively, it is possible to combine a linearity check with the slope and intercept calibration.

6.1.5 Carry-over

Carry-over is defined as the residual volume of the previous sample as a percentage of the total volume

of the instrument cell after a single pumping sequence of a sample through the instrument cell.

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IDF 141:2013(E)

Internal factors/issues affecting carry-over include pump settings, flow system deficiencies and

compensation factors. External factors affecting carry-over include transfer from the stirrer and pipette.

To assess carry-over for the complete system, including carry-over from the eventually applied automatic

sampling system, run the samples from 20 separate vials using the complete system.

To assess carry-over for the flow system alone, run the samples manually, thereby wiping the pipette

clean between cycles.

To check the carry-over, analyse 20 consecutive samples of water and whole (Be cautious with raw

milk; it has to be homogenous.) milk, using the sequence: water, water, milk, milk, water, water, etc., and

record for each sample of water and milk, the readings for each of the major compositional parameters.

Calculate for each parameter, the water-to-milk, E , and the milk-to-water carry-over, E , by using

W M
Formula (2) and (3):
mm−
E = × 100 (2)
mw−
ww−
E = × 100 (3)
()mw−
where
w is the sum of the first water readings (Nos. 1 + 5 + 9 + 13 + 17);
w is the sum of the second water readings (Nos. 2 + 6 + 10 + 14 + 18);
m is the sum of the first milk readings (Nos. 3 + 7 + 11 + 15 + 19);
m is the sum of the second milk readings (Nos. 4 + 8 + 12 + 16 + 20).
The calculated carry-over values, E and E , shall be less than ±1 %.
W M

NOTE It is intended that carry-over be assessed using this technique on the major milk components only.

6.1.6 Water vapour within the instrument

Variations in humidity of the air within the optical unit of the instrument result in variations in the

optical zero and calibration. Replace the absorbent (silica gel) before it starts to change colour at the

minimum interval specified by the manufacturer. The ambient conditions within certain laboratories

might require changes that are more frequent.
6.2 Physico-chemical and biological factors
6.2.1 Milk composition

The signal obtained at each wavelength is the result of absorption by all components, including water.

When applying a spectrum calibration model for a specific component, the consequences of variations in other

components may generally be accommodated for in the calibration model. Residual interaction detected can

stem from insufficient variation of component concentrations in the spectral calibration sample set.

With traditional calibrations based on absorbance signals at preset wavelengths (MLR calibrations),

it is necessary to apply intercorrection in order to accommodate for variations in concentration of the

other components. The so-called intercorrection coefficients are specific to each wavelength and each

type of instrument.
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IDF 141:2013(E)

Check for any residual interaction of major components and, if necessary, adjust the intercorrection

coefficients at intervals according to procedures specified by the instrument manufacturer or reference

material provider.

Any independent addition of the pure component to milk should not result in a significant shift in the

results of the other components, other than expected from the dilution by the added component. For the

[17]
main components, this can be achieved as follows:
a) add to a milk sample:
— cream of the same milk;

— a weighed amount m of dried caseinate or milk protein to raise the protein content with

cas
about 1 g/100 g;

— a weighed amount m of dried lactose to raise the lactose content with about 1 g/100 g;

lac

b) analyse the original samples and the fortified samples in at least quadruplicate;

c) calculate the means of replicates and, subsequently, the interaction biases using:

YY−⋅ f
Hx Lx x
d = (4)
y/x
HL−
where

Y and Y are the mean concentrations measured for the interfered component Y before and

Lx Hx
after the addition of the interfering component, respectively;

L and H are the mean low and high concentrations measured for the interfering component X

x x
before and after its addition, respectively;

f is the dilution factor for the added component X: fat f = 1 − 0,011·(H − L ), protein

x F F F
f = 1 − 0,008·m and lactose f = 1 − 0,006·m
P cas L lac

For the three major components, six combinations should be tested: F/P, F/L, P/F, P/L, L/F, L/P.

For milk sample populations showing large concentration ranges (e.g. individual milks), residual

interaction biases should lay within ±0,02.

Procedures and modified milk samples for checking and adjusting intercorrection coefficients are more

[15][16][17]
extensively described elsewhere.

The intercorrection coefficients should be checked whenever any major part of the instrument, for

instance the source, the detector or optical deck is serviced or changed.
6.2.2 Fatty acid composition

With traditional calibrations based on absorbance signals at preset wavelengths (MLR calibrations),

the variations in the fatty acid composition of milk (mean molecular mass and degree of unsaturation)

can influence significantly the relationship between the results of the reference method and the

infrared measurements. When compositional variations occur (for example seasonal variation, regional

differences or different species), it may be necessary to modify the calibration of the instrument.

NOTE With spectral calibrations it is possible to reduce the impact of seasonal and regional variation by

incorporating these types of variation in the calibration sample set.
6 © ISO and IDF 2013 – All rights reserved
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IDF 141:2013(E)
6.2.3 Lipolysis

The liberation of fatty acids by the action of lipase can change the instrument’s readings. For example

when applying an instrument using traditional MLR calibrations, an increase in the lipolysis index of

1 milliequivalent per 100 g of fat, as measured by the BDI method (ISO/TS 22113|IDF/RM 204), changes

the instrument’s signal for fat by −0,022 % at 5,7 μm (filter A) and by +0,006 % at 3,5 μm (filter B) for a

sample containing a mass fraction of fat of 3,5 %.

An increase in the lipolysis index of 1 milliequivalent per 100 g of fat, as measured by the BDI method,

changes the instrument’s signal for protein at 6,5 μm by + 0,013 % for a test s
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 9622
FIL
141
Deuxième édition
2013-09-15
Lait et produits laitiers liquides —
Lignes directrices pour l’application
de la spectrométrie dans le moyen
infrarouge
Milk and liquid milk products — Guidelines for the application of mid-
infrared spectrometry
Numéros de référence
ISO 9622:2013(F)
FIL 141:2013(F)
ISO et FIL 2013
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ISO 9622:2013(F)
FIL 141:2013(F)
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© ISO/FIL 2013

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

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ISO 9622:2013(F)
FIL 141:2013(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 2

5 Principales caractéristiques des appareils infrarouges ............................................................................................. 2

6 Facteurs affectant les mesures ............................................................................................................................................................... 2

6.1 Facteurs relatifs aux appareils ................................................................................................................................................... 2

6.2 Facteurs physico-chimiques et biologiques ................................................................................................................... 6

7 Étalonnage de l’appareil ............................................................................................................................................................................... 9

7.1 Objectif ........................................................................................................................................................................................................... 9

7.2 Modèles d’étalonnage spectral .................................................................................................................................................. 9

7.3 Réglages de base .................................................................................................................................................................................10

7.4 Vérification de la pente et de l’ordonnée à l’origine ............................................................................................10

8 Échantillonnage ..................................................................................................................................................................................................11

9 Détermination ......................................................................................................................................................................................................11

10 Vérification journalière de la stabilité à court terme de l’appareil ..............................................................11

10.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................11

10.2 Préparation et conservation des échantillons de contrôle ............................................................................12

10.3 Analyse des échantillons de contrôle ...............................................................................................................................12

10.4 Contrôle du mode opératoire analytique ......................................................................................................................12

10.5 Réajustement des réglages de l’appareil .......................................................................................................................12

11 Fidélité .........................................................................................................................................................................................................................13

11.1 Répétabilité .............................................................................................................................................................................................13

11.2 Reproductibilité intralaboratoire ........................................................................................................................................13

11.3 Reproductibilité ..................................................................................................................................................................................13

12 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................14

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................15

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ISO 9622:2013(F)
FIL 141:2013(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne

la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2, www.iso.

org/directives.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration

du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,

www.iso.org/brevets.

Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour

information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 34, Produits alimentaires, sous-comité

SC 5, Lait et produits laitiers, et la Fédération Internationale du Lait (FIL). Il est publié conjointement par

l’ISO et la FIL.

Cette deuxième édition de l’ISO 9622|FIL 141 annule et remplace la première édition (ISO 9622:1999),

qui a fait l’objet d’une révision technique.
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FIL 141:2013(F)
Avant-propos

La FIL (Fédération Internationale du Lait) est une fédération mondiale du secteur laitier avec un Comité

National dans chacun de ses pays membres. Chaque Comité National a le droit de faire partie des Comités

permanents de la FIL auxquels sont confiés les travaux techniques. La FIL collabore avec l’ISO pour

l’élaboration de méthodes normalisées d’analyse et d’échantillonnage pour le lait et les produits laitiers.

La tâche principale des Comités permanents est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de

Normes internationales ayant reçu l’approbation des Comités permanents sont soumis aux Comités

Nationaux pour entérinement avant publication comme Normes internationales. Leur publication

comme Normes internationales requiert l’approbation de 50 % au moins des Comités Nationaux votants.

L’attention est attirée sur le fait que certains éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de brevets. La FIL ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de

propriété et averti de leur existence.

Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour

information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.

L’ISO 9622|FIL 141 a été élaborée par la Fédération internationale du Lait (FIL) et par le comité technique

ISO/TC 34, Produits alimentaires, sous-comité SC 5, Lait et produits laitiers. Elle est publiée conjointement

par l’ISO et la FIL.

L’ensemble des travaux a été confié à un Groupe de projet ISO-FIL sur les Lignes directrices pour

l’application de la spectrométrie dans le moyen infrarouge, du Comité permanent sur les Statistiques et

les méthodes automatisées (SCSA), sous la conduite de ses chefs de projet, Mr P. Sauvé (CA) et Mr H. van

den Bijgaart (NL).

Cette deuxième édition de l’ISO 9622|FIL 141 annule et remplace la FIL 141C:2000, dont elle constitue

une révision technique.
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NORME INTERNATIONALE
FIL 141:2013(F)
Lait et produits laitiers liquides — Lignes directrices pour
l’application de la spectrométrie dans le moyen infrarouge
1 Domaine d’application

La présente Norme internationale donne des lignes directrices pour l’analyse quantitative de la

composition du lait et des produits laitiers liquides, tels que le lait cru, le lait traité, la crème et le

lactosérum, par mesure de l’absorption dans le moyen infrarouge.

Des capteurs intégrés supplémentaires, tels qu’un capteur de conductivité, peuvent améliorer les performances

de la détermination des paramètres de composition et permettre d’estimer d’autres paramètres.

Les lignes directrices spécifiées sont applicables à l’analyse du lait de vache. Les lignes directrices sont

également applicables à l’analyse du lait d’autres espèces (chèvre, brebis, bufflonne, etc.) et aux produits

laitiers liquides dérivés, à condition de générer les étalonnages adéquats pour chaque application et de

disposer de modes opératoires de contrôle adéquats.

L’application est limitée aux produits à faible viscosité pouvant être pompés à travers le système

fluidique de l’analyseur et aux analytes qui n’entraînent pas de saturation optique aux longueurs d’onde

spécifiques utilisées.
2 Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent

document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée

s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y

compris les éventuels amendements).

ISO 8196|FIL 128 (toutes les parties), Lait — Définition et évaluation de la précision globale des méthodes

alternatives d’analyse du lait

ISO 8968-1|FIL 20-1, Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 1: Méthode Kjeldahl

ISO 8968-2|FIL 20-2, Lait — Détermination de la teneur en azote — Parte 2: Méthode de minéralisation en

bloc (Méthode macro)

ISO 8968-5|FIL 20-5, Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 5: Détermination de la teneur

en azote protéique

NOTE D’autres documents normatifs peuvent s’appliquer en fonction de l’application ou de l’étalonnage

spécifique de l’analyseur automatisé.
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 8196|FIL 128 (toutes les parties),

ainsi que les suivants, s’appliquent.
3.1
étalonnage spectral
modèle d’étalonnage spectral

étalonnage basé sur la combinaison de signaux d’absorption à différentes (>2) longueurs d’onde dans la

région du moyen infrarouge ou de signaux provenant d’autres capteurs, optimisé mathématiquement

pour parvenir à la meilleure estimation du paramètre concerné
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FIL 141:2013(F)
3.2
étalonnage de la pente et de l’ordonnée à l’origine

coefficients de régression linéaire simple établis à partir d’une régression des moindres carrés des

résultats instrumentaux optimisés par rapport aux résultats obtenus avec des méthodes physico-

chimiques de référence
4 Principe

Après prétraitement et homogénéisation, lorsque cela est nécessaire, l’échantillon est mesuré à l’aide

d’un spectromètre à infrarouge qui enregistre la quantité de rayonnements absorbés en transmission

à des longueurs d’onde spécifiques dans la région du moyen infrarouge. Les données spectrales sont

transformées en estimations des concentrations de constituants ou d’autres paramètres physico-

chimiques à l’aide de modèles d’étalonnage développés à partir d’échantillons représentatifs de la

population à analyser. Pour certains paramètres, par exemple équivalent point de congélation, des signaux

provenant de capteurs supplémentaires installés peuvent être intégrés dans le modèle d’étalonnage.

5 Principales caractéristiques des appareils infrarouges

Les signaux aux longueurs d’onde adéquates peuvent être produits soit par interférogramme après

transformation de Fourier, soit par des filtres optiques interférentiels. Les appareils et les modèles

d’étalonnage appliqués peuvent présenter des différences en ce qui concerne le nombre de longueurs

d’onde spécifiques utilisées pour estimer les paramètres concernés.

Un appareil infrarouge est un appareil en vente dans le commerce qui, lorsqu’il est utilisé dans les

conditions définies dans la présente Norme internationale, permet d’estimer la composition et d’autres

paramètres dans le lait et les produits laitiers liquides.
6 Facteurs affectant les mesures
6.1 Facteurs relatifs aux appareils
6.1.1 Répétabilité

Pour vérifier la répétabilité des appareils, analyser un échantillon représentatif uniforme au moins 12 fois

de suite. Les résultats des deux premières répétitions sont éliminés pour minimiser la contamination

entre échantillons. Il convient que la répétabilité calculée soit conforme aux limites de répétabilité pour

le paramètre concerné et la matrice d’échantillons.
6.1.2 Stabilité du zéro

Pour surveiller la stabilité du zéro, un échantillon à blanc (eau ou solution zéro) est analysé périodiquement

pendant l’utilisation en routine de l’appareil. Il convient que toute dérive soit relativement faible et

aléatoire en termes de sens (±), de sorte que la dérive cumulée soit minime. Un graphique de la dérive du

zéro en fonction du temps peut constituer un moyen efficace de suivre la stabilité de l’appareil.

NOTE Certains appareils sont réglés en usine pour corriger automatiquement le zéro à des intervalles

réguliers. Il est prévu que les opérateurs examinent ces corrections automatiques pour garantir que la dérive

cumulée n’est pas excessive.
6.1.3 Homogénéisation

Pour vérifier l’efficacité de l’homogénéisateur, effectuer deux analyses consécutives, tout d’abord

avec un échantillon de lait entier non homogénéisé, puis avec le même échantillon de lait entier après

homogénéisation par l’homogénéisateur de l’appareil. La différence avec la moyenne de cinq répétitions

ne doit pas excéder 0,04 % de matière grasse pour un échantillon de lait contenant une concentration

(fraction massique) de 4,0 % de matière grasse laitière. Pour calculer la limite appropriée pour des

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concentrations en matière grasse laitière différentes de 4,0 %, multiplier la teneur réelle en matière

grasse par 0,01.

NOTE 1 Ce mode opératoire n’est applicable qu’aux appareils dans lesquels le contenu homogénéisé peut être

recueilli spécifiquement.

NOTE 2 Pour les applications incluant des échantillons avec des teneurs plus élevées en matière grasse (par

exemple crème crue), il est conseillé de vérifier l’efficacité de l’homogénéisation avec un échantillon à haute teneur

en matière grasse représentatif. Les paramètres spécifiques de la performance de l’homogénéisateur dépendent

de la matrice.

NOTE 3 Pour chaque composant de la matière grasse laitière (par exemple acides gras individuels ou groupes

d’acides gras) le résultat dépend de l’efficacité de l’homogénéisation. Les différentes longueurs d’onde utilisées

dans les modèles d’étalonnage ont une sensibilité inégale à l’efficacité de l’homogénéisateur et potentiellement

des effets relatifs plus importants que pour la matière grasse. Lorsque ces composants sont mesurés, il est prévu

de réaliser un essai de l’efficacité d’homogénéisation pour ceux-ci, la différence ne dépassant pas la limite de

répétabilité pour ce composant.

AVERTISSEMENT — Les résultats de cet essai peuvent être trompeurs; en effet, un appareil dans

lequel l’homogénéisateur ne fonctionne pas du tout ne donne que très peu de différence entre la

première et la seconde analyse.

Un autre mode opératoire possible consiste à obtenir un échantillon non homogénéisé ainsi qu’un

échantillon homogénéisé du même lait, soit en collectant du lait cru et traité provenant du même tank,

soit en produisant de plus petits volumes au moyen d’un homogénéisateur de laboratoire ou d’un

système pilote. Mesurer ensuite le lait homogénéisé et le lait non homogénéisé et comparer la différence

de résultats par rapport à la limite mentionnée ci-dessus.

Il est supposé que l’efficacité de l’homogénéisateur externe est bonne. Cela peut être vérifié par l’analyse

de la dimension des particules du lait homogénéisé. Une plage de tailles des globules gras raisonnable

se caractérise par un d (0,9) compris entre 1,4 μm et 1,5 μm [d (0,9) signifie que 90 % des globules de

matière grasse laitière ont un diamètre inférieur à d] (Référence [17]).

Certains appareils permettent à l’utilisateur de surveiller la valeur d’un indice d’homogénéisation pour

suivre les performances de l’homogénéisateur. Il convient de suivre les lignes directrices du fabricant.

La surveillance de la répétabilité de l’appareil peut également fournir des informations utiles sur l’état

de l’homogénéisateur. Si la répétabilité sur du lait homogénéisé est satisfaisante alors que la répétabilité

sur du lait cru est mauvaise (plus du double de la variation), il est probable que l’homogénéisateur ne

fonctionne pas correctement.
6.1.4 Linéarité

NOTE 1 La vérification de la linéarité décrite dans le présent paragraphe ne s’applique qu’à la mesure des

composants majeurs du lait. Les vérifications de la linéarité pour d’autres applications seront différentes,

en particulier pour les produits à plus haute teneur en matière grasse ou pour des paramètres autres que les

composants majeurs du lait. Il convient alors de suivre les lignes directrices du fabricant.

NOTE 2 La linéarité peut être évaluée sur une base masse/masse ou sur une base masse/volume. Comme la

cuvette de l’appareil contient un volume spécifique d’échantillon, la solution la plus idéale consiste à évaluer

la linéarité sur une base masse/volume. Dans tous les cas, les solutions pour la vérification de la linéarité sont

préparées en pesant précisément les fractions. Pour évaluer la linéarité sur une base en volume, il faut réaliser des

mesures de la masse volumique précise de chaque fraction et calculer des conversions appropriées.

NOTE 3 Avant d’évaluer la linéarité, il est essentiel de confirmer que l’homogénéisateur de l’appareil fonctionne

correctement (voir 6.1.3).
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Pour vérifier la linéarité pour chacun des composants majeurs du lait, préparer au moins dix solutions

de concentration connue, qui couvrent la plage type du composant spécifique. Les solutions suivantes

sont recommandées.

a) Crème homogénéisée, ayant une concentration (fraction massique) en matière grasse de 8 %,

diluée avec du lait écrémé ou une solution zéro, pour vérifier la linéarité pour la détermination

de la teneur en matière grasse. Si de la crème homogénéisée avec cette teneur en matière grasse

n’est pas disponible, de la crème non homogénéisée peut également être utilisée à condition que

l’homogénéisateur de l’appareil fonctionne à un niveau acceptable (voir 6.1.3).

b) Rétentat UF de lait écrémé, dilué avec de l’ultrafiltrat, pour vérifier la linéarité pour la détermination

de la teneur en protéines. Il est aussi possible d’utiliser un concentré de protéine de lactosérum, du

caséinate de calcium, du propionate de calcium, du lait écrémé en poudre ou concentré dilué avec

de l’eau distillée. Il est recommandé que la solution mère contienne une concentration (fraction

massique) de protéines d’environ 5,5 %.

c) Solution composée de 60 g/l de lactose monohydraté, dilué avec de l’eau ou une solution minérale de

lait (Référence [14]) pour vérifier la linéarité pour la détermination de la teneur en lactose.

À l’aide d’une solution mère, dont la concentration se situe dans l’extrémité supérieure de la plage de

teneur évaluée, il est possible de réaliser des dilutions en série comme indiqué dans le Tableau 1.

Tableau 1 — Dilutions en série
Parties de solution mère Parties de diluant Concentration relative
100 0 1,0
90 10 0,9
80 20 0,8
70 30 0,7
60 40 0,6
50 50 0,5
40 60 0,4
30 70 0,3
20 80 0,2
10 90 0,1
0 100 0,0

Il convient que la concentration des solutions augmente régulièrement de zéro à la limite supérieure de

la teneur souhaitée.

Analyser chaque échantillon en triple, faire la moyenne des résultats et calculer l’équation de régression

linéaire y = bx + a. Appliquer une régression linéaire avec les valeurs prévues par échantillon sur l’axe

des abscisses et les valeurs mesurées par échantillon sur l’axe des ordonnées. Calculer les résidus

e = y – (bx + a) à partir de la régression. Placer les résidus e (axe des ordonnées) en fonction de la

i i i i

concentration du composant en solution (axe des abscisses) sur un graphique. Un examen visuel des

points correspondant aux données recueillies fournit généralement des informations suffisantes sur

la linéarité du signal. Il convient de supprimer tout résidu aberrant et de répéter le processus de calcul

avec les données restantes avant d’appliquer l’essai suivant.
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Lorsqu’elle est observée, la courbe peut être exprimée par le rapport, r, à l’aide de la Formule (1):

ee−
maxmin
r = ×100 (1)
()MM−
maxmin
e est la valeur numérique du résidu maximal à partir de la régression;
max
e est la valeur numérique du résidu minimal à partir de la régression;
min

M est la valeur numérique de la valeur mesurée supérieure pour le jeu d’échantillons

max
concerné;

M est la valeur numérique de la valeur mesurée inférieure pour le jeu d’échantillons concerné.

min

Il convient que le rapport, r, soit inférieur à 2 %. Si la valeur est supérieure, de meilleures performances

peuvent être obtenues en réalisant des étalonnages séparés pour différentes plages.

Enfin, ajuster la linéarité de la réponse de l’appareil pour le composant conformément aux instructions

du fabricant. Voir également la Référence [18].

NOTE Il est également possible de combiner une vérification de la linéarité et l’étalonnage de la pente et de

l’ordonnée à l’origine.
6.1.5 Contamination entre échantillons

La contamination entre échantillons est définie comme le volume résiduel de l’échantillon précédent

exprimé sous forme de pourcentage du volume total de la cuve de l’appareil après une seule séquence de

pompage d’un échantillon dans la cuve de l’appareil.

Les facteurs/problèmes internes qui modifient la contamination entre échantillons incluent les réglages

de la pompe, les défaillances du système fluidique et les facteurs de compensation, tandis que les facteurs

externes incluent la contamination à partir de l’agitateur et de la pipette.

Pour évaluer la contamination entre échantillons du système complet, y compris celle du système

d’échantillonnage automatique appliqué, analyser les échantillons provenant de 20 flacons distincts en

utilisant le système complet.

Pour évaluer la contamination entre échantillons du système fluidique, analyser les échantillons

manuellement, en essuyant la pipette entre les cycles.

Pour vérifier la contamination entre échantillons, analyser successivement 20 échantillons d’eau et de

lait entier (faire attention avec le lait cru qui doit être homogène), en suivant la séquence eau, eau, lait,

lait, eau, eau etc., et enregistrer, pour chaque échantillon d’eau et de lait, les résultats pour tous les

paramètres des composants majeurs.

Pour chaque paramètre, calculer la contamination entre l’échantillon d’eau par rapport au lait, E , et du

lait par rapport à l’eau, E , à l’aide de la Formule (2) et de la Formule (3):
mm−
E = × 100 (2)
mw−
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ww−
E = × 100 (3)
mw−
w est la somme des premières lectures pour l’eau (Nos. 1 + 5 + 9 + 13 + 17);
w est la somme des deuxièmes lectures pour l’eau (Nos. 2 + 6 + 10 + 14 + 18);
m est la somme des premières lectures pour le lait (Nos. 3 + 7 + 11 + 15 + 19);
m est la somme des deuxièmes lectures pour le lait (Nos. 4 + 8 + 12 + 16 + 20).

Les valeurs de la contamination entre échantillons calculée, E et E , doivent être inférieures à ±1 %.

W M

NOTE Cette technique est destinée à évaluer la contamination entre échantillons sur les composants majeurs

du lait uniquement.
6.1.6 Humidité à l’intérieur de l’appareil

Des variations d’humidité de l’air dans le bloc optique de l’appareil entraînent des variations du zéro

optique et de l’étalonnage. Remplacer le produit absorbant (gel de silice) avant qu’il y ait un début de

décoloration, à l’intervalle minimal spécifié par le fabricant. Les conditions ambiantes dans certains

laboratoires peuvent nécessiter des remplacements plus fréquents.
6.2 Facteurs physico-chimiques et biologiques
6.2.1 Composition du lait

Le signal obtenu à chaque longueur d’onde résulte de l’absorption par tous les composants, y compris l’eau.

Lorsqu’un modèle d’étalonnage spectral pour un composant spécifique est appliqué, celui-ci peut

généralement prendre en compte les conséquences des variations des autres composants. L’interaction

résiduelle détectée peut provenir de la variation insuffisante des concentrations des composants dans

le jeu d’échantillons d’étalonnage spectral.

Avec les étalonnages traditionnels basés sur des signaux d’absorption à des longueurs d’onde

prédéterminées (étalonnages MLR), il est nécessaire d’appliquer une intercorrection afin de prendre en

compte les variations de concentration des autres composants. Ces coefficients d’intercorrection sont

spécifiques à chaque longueur d’onde et à chaque type d’appareil.

Vérifier toute interaction résiduelle des composants majeurs et, si nécessaire, ajuster les coefficients

d’intercorrection à des intervalles conformes aux modes opératoires spécifiés par le fabricant de

l’appareil ou par le fournisseur du matériau de référence.

Il convient que toute addition indépendante du composant pur dans le lait n’entraîne pas de dérive

significative dans les résultats des autres composants, autre que celle prévue avec la dilution par le

composant ajouté. Pour les composants majeurs, cela peut être obtenu comme suit (Référence [17]):

a) en ajoutant à un é
...