论近红外品质分析仪在淀粉生产质量控制中的应用

对于企业, 产品质量的好坏关系到企业的成败, 要获得优质的产品质量, 离不开质量指标的控制, 这样实验室检测数据就成为生产指标控制的重要依据, 然而依据常规方法, 检测数据是非常滞后于生产的, 例如蛋白质常规检测时间为2个小时, 这样非常不利于产品质量指标的控制。在这种情况下, 选择快速而又准确的仪器就成为必然的选择, 对于淀粉产品来讲, 近红外品质分析仪就是一款非常合适的检测仪器, 该仪器能够在1分钟时间内检测出水分、蛋白质、含油率、纤维素、灰分等指标。这样生产上如果想了解某项指标质量控制情况, 就会在很短的时间内了解到该项指标情况, 并及时对生产工艺进行调整, 从而确保了生产产品质量的稳定性。

1 近红外分析的基本原理

近红外品质分析仪是利用近红外 (NI R) 光谱技术和统计学方法相结合来测定样品中不同成份的百分比含量。研究表明, 特定的成份只吸收特殊波长的光源。例如:水分吸收波长为1.94微米的近红外光 (NIR) , 蛋白质吸收波长为2.18微米的近红外光 (NIR) , 油脂吸收2.31和2.33微米的近红外光 (N I R) 。这样, 当我们用一个波段非常窄的某一特定波长的近红外光去照射一个样品时, 样品吸收的光与反射回来的光成反比。近红外分析仪正是通过反射回来的光来计算被样品吸收的光的数量, 从而计算出吸收这种光的成份的含量。

2 近红外品质分析仪的开发

近红外分析仪在投入使用前, 首先要对仪器进行校准后, 才能够完全投入使用。

对N I R进行校准过程中, 样品选择和样品实验室数据的准确性非常关键, 选择的样品尽可能覆盖需要检测该样品的所有指标数据, 如需要测定蛋白粉蛋白含量, 需要测定蛋白含量在5 5%～6 5%之间, 对于5 5%～6 5%之间每个百分点的样品都要准备2个以上的样品;对于准备好的样品实验室数据测定结果必须准确无误, 测定时要专人负责、测定至少2个平行样。

2.1近红外品质分析仪的校准

(1) 样品搜集的过程中, 要及时对该样品进行N I R扫描, 确保将该样品信息输入到近红外仪器内, 在扫描时一定要将样品编号输入准确。 (2) 将近红外仪器内的淀粉样品信息使用专用软件下载到微机中, 然后将下载的数据和实验室测定结果汇总后, 发送到仪器厂商技术服务部。 (3) 近红外技术专工负责开发出近红外校准曲线, 然后将相关参数输入到近红外分析仪中。 (4) 然后开始测定淀粉样品, 对于近红外测定数据与实验室数据进行对比。

如果近红外测定结果未达到预期效果, 则需要调整曲线截距或重新进行开发, 直至达到预期效果后, 近红外仪器正是投入使用。

3 近红外投入使用后, 取得的效果

(1) 以蛋白粉蛋白含量质量指标控制情况为例, 自从开始近红外投入使用后, 该项指标近红外使用前后6个月蛋白含量合格率有了明显的提高, 2006年6月份到2006年1 1月份平均合格率为7 5.7 0%, 使用后6个月平均合格率为87.43%, 提高了11.73%。

(2) 近红外使用前后蛋白粉蛋白含量控制情况结论:近红外投入使用后, 生产人员在运行控制中, 为掌握蛋白粉蛋白含量指标变化情况, 可以随时将样品送至化验室进行检测, 从而及时根据检测结果情况进行调整, 最终进一步提高了产品指标控制的合格率。

4 效益分析

(1) 因蛋白粉所取得的效益最为直接, 以蛋白粉产品每年所增加的效益为例, 一年蛋白粉按产量为2.4万吨计算, 如果蛋白粉蛋白含量不达标 (即不足60%) , 将按照每个蛋白 (即1%蛋白) 60元进行降价, 按照每年提高1 0%合格率计算, 每年蛋白粉将为公司增加价值:24000吨×10%×60元=1 4 4 0 0 0元, 抛去蛋白含量的降低增加的产量部分价值:24000×10%× (3600-2200) ×0.0 1 7=5 7 1 2 0元, 这样每年可以创造的价值为144000-57120=86880元。

(2) 节约机物料消耗方面。近红外投入使用后, 各项指标检测数量大幅度减少, 如蛋白含量:每年蛋白粉和纤维蛋白含量大约需要检测数量为8 6 4 0个, 大约需要消耗掉的浓硫酸200瓶、氢氧化钠340瓶, 这样节约机物料消耗大约为:200×5.5+340×4.0=2460元。蛋白含量需要打开1800瓦的消化炉进行检测, 每6个蛋白含量需要使用消化炉1.5小时, 每年蛋白含量检测可以节约电能8640个×1.5÷6=2160千瓦时节约费用2160×0.36=777.6元。

近红外投入使用后, 灰分指标全部用近红外进行测定, 高温电阻炉停止使用, 这样节约了部分电的消耗, 原先使用两台高温电阻炉测定灰分指标, 高温电阻炉的功率为4 8 0 0瓦, 这样高温电阻炉每年可以节约电41472千瓦时, 节约费用大约41472×0.3 6=14 92 9元。

(3) 按照仪器使用1 5年 (仪器总价格为2 5万元) 计算, 抛去仪器折旧费用, 每年可以创造的价值为:

86880+2460+777.6+14929-250000× (1/1 5) =8.8 4万元。

摘要：在产品质量控制中, 各质量控制点的指标检测结果是质量控制的重要依据, 如何为生产提供快速、准确的检测结果, 成为质量控制是否稳定的关键, 常规检测法因跨越时间长, 无法快速的指导生产质量指标的控制。在这种情况下, 选择快速准确的仪器就成为必然的选择, 近红外分析仪器以其操作简便、快速、结果准确、重复性好等特点被运用在淀粉生产质量控制中, 就取得了很好的效果, 并且还节约了大量化学试剂, 从而降低了原辅料消耗。

关键词：近红外品质分析仪,近红外 (NIR) 光谱技术,淀粉