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近红外光谱快速分析技术,具有快速、无损、无残留的特点,极具发展前景。目前,国外发达国家已经将其应用于制糖工业的快速实时检测及质量控制,而我国糖厂的产品检测还停留在人工取样检测的水平上,存在时间长,误差大,时效性差等问题,已不适合现代大生产的要求,急需进行改进。
近红外分析技术应用于国内糖厂检测中,是提高国内制糖产业分析检测水平的最有效手段。但是国外厂商对近红外设备的垄断,价格居高不下,严重阻碍中国制糖产业应用需求,近红外设备的国产化就成了亟需解决的问题。
论文对国产近红外光谱仪在糖厂主要中间制品(混合汁,清汁,清糖浆)快速检测中的应用进行了初步的研究。从生产线直接取得样品,对其进行快速检测分析,研究内容有:
1.用国产化学计量学软件(NIRSA)对原始光谱进行处理,采用不同数学方法组合进行处理,找出混合汁(锤度、简纯度、蔗糖分),清糖浆(锤度、简纯度),和清汁(锤度、简纯度、色值)四个指标的最佳光谱预处理方法。
2.使用最优光谱预处理方法处理原始光谱后,用偏最小二乘法(PLS)分别建立国产近红外设备的混合汁(锤度、简纯度、蔗糖分),清糖浆(锤度、简纯度),和清汁(锤度、简纯度、色值)的八个最优数学模型,对样品进行分析,并与常规分析结果进行对照。
3.国外进口近红外设备和国产设备基于相同的样品分别建立的最优数学模型,对样品进行分析,并将分析结果进行比较。
实验结果如下:
1.国产近红外设备快速检测混合汁结果。混合汁的锤度模型的决定系数为0.86,平均偏差为0.267。混合汁简纯度模型的决定系数为0.808,平均偏差为0.608。混合汁蔗糖分模型的决定系数为0.802,平均偏差为0.253。
2.国产近红外设备快速检测清汁结果。清汁锤度模型的决定系数为0.945,平均偏差为0.167。清汁简纯度模型的决定系数为0.841,平均偏差为0.447。清汁色值模型决定系数为0.852,平均偏差为82。
3.国产近红外设备快速检测清糖浆结果。清糖浆锤度模型的决定系数为0.953,平均偏差为0.82。清糖浆简纯度模型的决定系数为0.904,平均偏差为0.79。
4.国产近红外设备与进口近红外设备比较结果。用国产设备与进口设备对混合汁(锤度、简纯度、蔗糖分),清糖浆(锤度、简纯度),和清汁(锤度、简纯度、色值)四个指标分别进行建模。对比模型结果发现锤度,蔗糖分两个指标,国产设备与进口设备的检测偏差均不大。简纯度和色值这两个指标上看,进口设备略优于国产设备。
本论文结果表明:
1.国产近红外设备分析结果与常规分析方法的结果相近,可以有效应用于我国制糖工业生产的在制品检测分析过程中。与人工分析方法比较,采用近红外分析设备具有快速,无污染等优点。
2.国产近红外设备与进口设备的检测结果效果大体相同,在实际生产过程中,使用效果相近,可取代进口分析仪器用于糖厂分析。