【瑞士步琦】在线近红外分析为制糖行业保驾护航

简介

糖是人类必需的能源来源之一，其主要功能是提供热能。每1克葡萄糖在人体内氧化产生 4 千卡能量，人体所需的 70% 能量由糖提供。食糖是关系国计民生的重要物资。糖料产业的健康平稳发展是我国食糖生产的基石，是国家食糖供给安全的保障。国家划定的糖料蔗生产保护区中有 77% 位于广西。

2023年12月14日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平到广西考察了糖料蔗基地和糖厂，提出要将广西甘蔗制糖产业做强做大，为保障国家糖业安全、促进蔗农增收致富发挥更大作用。要积极培育和推广良种、提高机械化作业水平，建设好现代农业产业园。要探索建立更加稳定的利益联结机制，让广大农民共享农村改革和发展成果。我国糖业面临激烈的国际竞争，要按照高端化、智能化、绿色化要求，加大科技创新力度，延伸产业链、提高附加值，不断提质、降本、增效，推动高质量发展。

制糖行业中需要进行品控监管的主要有六个过程，这六个工艺分别为：甘蔗验收，甘蔗研磨，副产品，食糖碾磨过程，食糖精炼过程，生物乙醇过程。其中在将澄清汁处理成粗糖的各个步骤中，会产生各种中间产品，应立刻分析这些产品以进行更严格的监控和控制。用在线 NIR 分析仪可以在一分钟内分析所有类型的糖汁、糖蜜、乳浆、种子、原料和糖膏中所含的白利糖度、Pol、灰分、蔗糖、葡萄糖和果糖。本文分享某个糖厂采用步琦的在线近红外检测系统对甘蔗糖厂浓缩糖浆中间工艺控制，从而通过优化生产条件来提高白砂糖产品的质量产生较好的经济效益。

实验简介

1. 测量目的：使用 BUCHI 在线近红外光谱分析仪对浓缩糖浆的 BX，IU 等参数进行测定，考察近红外分析仪对浓缩糖浆的定量分析效果。 
   

2. 样品描述：浓缩糖浆

3. 仪器配置：X-THREE version 3

4. 测量参数：波长：400-1700nm；分辨率：5nm；检测速度：10ms
   

试验材料和方法

3.1 仪器与样品

如下图所示，在回流旁路上安装步琦 DN50 的液体管道附件，将探头固定在附件上，光通过窗口照射到样品，经反射后被接收形成吸收光谱，实时监控样品状态。

3.2 近红外光谱采集

图 2 为浓缩糖浆的近红外漫反射光谱图，从图中可以看出，光谱信号较强，光谱比较集中，表明测量过程中光谱稳定性较好，保证模型有更高的精确度。

3.3 定标模型：

3.3.1浓缩糖浆 IU 定标模型的建立

如图3所示，模型的SEC= 5.8070,R²=0.979，SECV=6.0761， R²=0.976，模型建立过程中采用 206 条光谱谱图，模型具有较小的 SEC 和 SECV 说明建立的模型具有很好的准确性，模型的 R² 值大于 0.95 说明建立的模型具有很好的线性。

3.3.2 浓缩糖浆 BX 定标模型的建立

如图4所示，模型的SEC= 0.5769,R²=0.951，SECV=0.6131， R²=0.945，模型建立过程中采用 217 条光谱谱图，实验室化学值和模型预测值相关性较好，模型偏差小，预测精确性和准确性较高。

总结

本文分享了针对甘蔗糖厂传统分析手段存在着弊端的情况提采用现代近红外光谱分析技术对甘蔗糖厂浓缩糖浆的进行在线分析的研究。传统分析技术检测时间长化学试剂含有铅试剂使用量大对环境及分析人员造成的污染严重。

近红外光谱分析技术是一种“绿色无污染的” 的现代高科技分析技术。将会提高糖厂实时在线质量监控的力度提高分析速度和效率以及实现清洁生产能够达到较好控制糖厂生产中质量指标的目的。

制搪生产过程中浓缩糖浆色值的测定是衡量工艺效果的重要指标也是产品质量的重要指标，步琦在线近红外的光谱范围：400-1700nm，允许用户仅利用近红外光和仅利用可见光或将两种信号结合来，来检测色值并使数据准确度达到最大化。