拉曼光谱检测蔗糖浓度

近几十年来，蔗糖制糖工业获得了飞速的发展，目前我国已是世界上重要的食糖生产大国。甘蔗制糖需要经过破碎，压榨，沉降，过滤等步骤制成清汁，再经过多效蒸发浓缩形成糖浆，经过煮糖，结晶等步骤得到原糖。在制糖生产中，糖溶液中蔗糖浓度的检测不仅是对工序中各步骤成果的检验，同时也对生产操作的控制过程起到非常重要的意义。

目前制糖工艺中的检测方法主要有折光法，电导率检测法，射频检测法等。现在我们用拉曼光谱法测试蔗糖浓度，看看能得到什么样的结果。

一．实验设计

1.     实验设备

PR1064拉曼光谱仪         1台

液体光谱测量池            1个

探头支架                  1台

石英比色皿                1个

设备搭建方式如下图所示

2．实验环境

    24℃恒温条件

3．实验样品

    浓度为5%，10%，15%，20%，25%的白砂糖溶液，固体白砂糖和糖蜜。

4.实验步骤

（1）三种不同样品的检测方式：

白砂糖平铺于铝箔上，放置于探头下方，调节探头位置使激光聚焦于样品表面进行测试。

不同浓度的糖溶液和糖蜜置于比色皿，并将比色皿置于测量池中，将拉曼探头插入测量池，调节探头位置使激光聚焦于白砂糖溶液中进行测试。

二．实验结果

实验测得不同浓度白砂糖溶液，糖蜜，固体白砂糖光谱如图所示：

由图可看出，有许多清晰的糖的谱峰，且1291.935nm（图中标蓝）处可见水的谱峰。糖蜜可看出明显的谱峰，但可能由于荧光的影响，使得糖蜜的谱峰较之白砂糖和糖溶液有一定的偏移。

由于糖蜜和糖溶液均有明显的水的谱峰，我们用水的谱峰做基准，将糖溶液和糖蜜谱图进行校准并对比，可得下图：

在五种不同浓度的溶液中，选取较为明显的1168.42nm，1201.09nm，1260.21nm三个峰（如图所示），以浓度为x，峰强为y，对各处的峰进行线性拟合，发现浓度与峰强存在线性相关。

由图显示，各个特征峰的强度随糖溶液浓度的升高而升高，并且具有明显的线性趋势。

本实验利用PR1064拉曼光谱仪对不同浓度的糖溶液，固体白砂糖和糖蜜进行了检测，结果说明拉曼光谱可以实现对糖的检测。由于特征峰的强度随糖溶液浓度的升高而升高，并且这种变化具有很好的线性度，因此拉曼光谱可以实现对糖溶液的浓度监测。