红外油分析仪原理

近红外光谱技术应用在粮油行业已有多年的时间，自2010年以来，粮油行业包括小麦或小麦粉、稻谷、玉米、大豆等在内的相关的国家标准已有十余项，检测指标包括水分、蛋白、脂肪、淀粉等含量的测定。近红外光谱技术以其特有的快速、无损、准确的特点，成功应用于粮油行业。 作为国内唯一拥有全线近红外分析产品的龙头企业，聚光科技（杭州）股份有限公司在国内粮油行业占据近三分之一的市场份额，积累了大量模型的同时，对国内粮油行业的现状和粮油企业的需求也有了充分的了解和认识。聚光科技致力于为粮油企业提供高性价比的好产品，让产品满足用户使用需求的同时，还能为用户带来额外的效益，助力用户开源节流，降本增效。聚光科技Sup-NIR系列近红外分析仪到底能给粮油企业带来什么，让粮油企业它如此青睐？且听笔者慢慢分析。没有近红外的日子，粮油企业是怎么进行常规检测的？ 目前粮油行业常规检测还是多用传统检测手段，传统的分析方法需要大量消耗水、电、及化学试剂。 粮油行业常见指标的传统检测方法与近红外检测方法时间对比如下： 时间就是金钱！这是生产企业生存的第一法则！ 试想一下，一个粮油生产企业每天投入近10个小时的时间，至少3人次的人力去做大量的实验来检测上述5个指标，费时费力不说，前处理、人为分析等多个环节都会给检测的结果带来不可避免的误差，导致结果不准确。检测结果不准确，直接影响粮油生产企业原料采购和生产产品的品质检测。相同的样品，相同的条件，只要3分钟，近红外分析仪就能给出全部5个指标的检测结果！ 近红外是如何减少企业化验成本的？以国内一家年产量10万吨的油脂企业为例：传统的分析方法需要大量消耗水、电、及化学试剂，而近红外分析只需耗用极少量的电力，无需其它任何试剂。化验室测试粗蛋白、水分、灰分，原料平均每月需分析450个样品（分析粗蛋白、水分、灰分、粗脂肪），采用近红外检测后，这些样品所耗的试剂、水、电等费用可全部节约。具体数字见下表。表1 采用近红外分析方法节约水电试剂费用明细 说明：采用近红外分析，每月累计节约费用近3387元，以上样品分析是以每批为计算，若不足满批，则成本会更高。故合计每年节约费用在：37257元。对于该企业来说，每年仅是水费、电费和试剂费就可节省最少37257元，还不包括因此节省下来的人力成本。因为常规理化检测需要接触有毒试剂，对身体健康不利，因此造成化验人员不固定，每次新化验人员上岗，均需进行培训，并且管理难度增大。采用近红外设备分析后，化学试剂使用量减少，对环境污染减少，可节约减排费用。同时人员流动相对减少，因此可节省员工培训时间，降低管理难度，从而间接创造收益。 近红外是如何帮助企业降低原料采购成本的？ 油脂行业的生产成本中，原料成本大约占用了85%的比例，其它如工人工资、能源等只占到15%左右。因此，控制原料成本是提高效益、创造利润的重要环节。销售价格由原料成本+固定成本+人工/费用+毛利组成，由下表可计算出：当原料成本节约了1%时，毛利由5%增长为6%，实际增长率=20%。 以大豆油生产企业为例进行效益分析： （1）豆粕中水分控制效益分析： 检测水分含量，调整干燥（蒸汽）工序中物流速度与蒸汽量，调节水分含量： 水分含量偏高，采取降低物流速度或提高烘蒸温度； 水分含量偏低，采取加大蒸汽流量； 水分效益分析 ： 水分每增加0.1%，带来3元/吨的利润； 水分控制由原来的平均12.5%提升到12.8%，则增加了0.3%的水分，即可带来9元/吨的利润；（2）豆粕中蛋白控制效益分析： 检测蛋白含量，调整豆皮或高蛋白豆粕加入量，调节蛋白含量： 蛋白含量偏高，采取加入豆皮； 蛋白含量偏低，采取加入高蛋白豆粕； 蛋白效益分析： 蛋白每降低0.1%，带来15元/吨的利润； 蛋白控制由原来的平均43.5%降低到43.3%，则降低了0.2%的蛋白，即可带来30元/吨的利润；（3）豆粕中残油控制效益分析： 检测残油的目的主要为控制加工工艺，平衡效率和效益： 一般残油小于0.5%，则豆子浸泡时间过长，影响生产效率，即产量变低； 一般残油大于0.7%，则豆子浸泡时间不足或轧胚、浸出工序异常，出油率偏低，影响效益； 近红外是如何帮助企业控制原料和粕类品质的？ 在油脂品质控制中，控制原料和粕类品质，可带来巨大收益。 假设大豆粗脂肪为18%，价格约3500元/吨。大豆粗脂肪每增加一个百分点，每吨的价格就要高60元左右。如能严格控制检测含油量，按质定价可以节约不少成本。 假设豆粕粗蛋白含量43%左右，价格约3100元/吨 豆粕粗蛋白含量每高一个百分点，每吨价格就要高50-100元。利用近红外技术快速检测豆粕粗蛋白，可以通过添加低价的豆皮，对豆粕的粗蛋白含量进行精确调控。再以年产量10万吨豆粕的油脂厂为例，以粗蛋白检测为例：表2 采用近红外方法后仅节约蛋白一项可增加的效益 根据以上两个表，可估算出：在采用近红外分析技术后，对于示例中的油脂厂，每年可节约的水电试剂费为37257元；严格质量控制，仅节约蛋白可增加41万元收益。同样如果能严格控制水分含量和收购原料时含油量和水分含量，可带来非常可观的收益。除了有形的开源节流，对于生产企业的无形的品牌和知名度也有正面的影响。近红外分析仪可在2~3分钟内快速反映成品质量是否合格，加快了成品出厂周期，减轻了成品库负荷。成品抽检频率可提高上百倍，减少了不合格品的流出，从而保证产品质量的稳定性，提高了客户满意度。另外近红外快速分析仪还可以通过快速检测减少堆装时间、节省部分装运费用；通过快速分析原料适当降低原料库存,节省资金利息；降低质量事故,减少差错成本；使采购部门快速判断原料质量和价格，增加采购机会。综上所述，采用近红外带来的收益主要有如下部分： 直接节约实验室化验成本 按质论价，降低原料成本 快速控制原料和粕类品质 降低人员管理难度，节约管理费用 降低环境污染，节约减排费用 稳定产品质量，提高企业信誉，带来无形收益。 注重的效益粮油企业在寻求着各种能够节能降耗的方法，提高效益的同时降低成本，还要保证产品的质量和用户的满意度。用户的需求就是仪器生产企业的动力，聚光科技开发出的SupNIR系列近红外分析，不仅能够快速无损地检测多种指标，还能够替用户精打细算，降本增效，因此受到广大粮油企业的欢迎。目前国内包括山东三维油脂、嘉里粮油（青岛）有限公司、鲁花集团等大中型粮油企业都已采购聚光科技的近红外分析仪，相信有了用户的大力支持，聚光科技会推出更多更好的服务！ ps：更多近红外在细分领域的应用请点击专题查看http://www.fpi-inc.com/jgzt/welcome.php?7

——华北壳牌使用培安中红外汽油分析仪对油品成功进行准确的抽检壳牌——世界领先的能源公司。在中国的发展轨迹已经超过一个世纪，是在中国投资最大的国际能源公司之一；是中国最大的国际润滑油供应商（数据来源：克莱恩公司）；在中国大陆，目前约有700家壳牌品牌或合资品牌的加油站为客户提供优质的燃油产品和服务。 2016年3月15日，华北壳牌集团的PQ部门联合大区运营部进行315油品质量宣传活动，在天津、山东等地的多个加油站进行现场油品检测和答疑活动。培安公司的便携式中红外汽柴快速检测仪完美的配合其流动质检站的便携需求，以无以伦比的产品性能光荣、精确完成了每次的检测任务。以下是部分来自活动现场的图片： ERASPEC PyNN 汽油中红外分析仪(快速辛烷值测试仪)——快速燃油分析世界顶级品牌，一次性可测50项理化指标 干涉仪＋计算模块 + 数据库＝无与伦比的权威测试平台，中国石化界首选权威机型 多样品池自动切换专利技术 自动实时参比全时背景扣除 激光标定＝无需环己烷标定 辛烷值测定模块 非法添加剂标准测试模块 标准管理 ＋品质控制＋风险管理的利器 用于石油公司市场质量监控 机场港口快速交接 油库加油站快速检测 炼油厂中间控制 民企油品快速调和分析 成品油市场监督质检 生物燃料检测 汽车行车实验和发动机评价 海外补给军事保障对于燃料油 身份确定和鉴别 培安公司 20 年油料分析经验 PYNN 培安是仪器界的知名品牌。美国培安公司1990 注册于美国波士顿，在中国北京、上海、广州、成都、香港均建有机构，业务主要划分有石化分析部、药物研发仪器部、食品安全仪器部和分析化学仪器部，从80年代末进入中国开始，是最早向中国民用和军方提供欧美润滑油和燃油检测技术的机构，其专注于客户服务和科学技术的优良传统一直传承持续到现在。 培安 + 中石化 合作改变历史 90 年代末，培安公司和中石化开展合作，开发傅立叶中红外燃油检测技术在中国的应用，从选择国际上顶级干涉仪硬件平台，建立适合中国特点的计算方法和数据库，到优化筛选众多计算方法，找出最适合中国油样的数学模型，完成大量的计算认证工作，从而积累了丰富的经验和独特技术，历时3 年，不断进取，完成业界相关性最高的数学模型和计算方法。其优异的准确性和相关性能在各种干涉仪上都得到明确的验证，是中国石化成品油控制的主力机型，培安技术团队具备的计算模型优化能力和经验，超出任何竞争对手。 更多培安中红外石化系列产品详细信息，请点击下面的产品查看：Eraspec 汽油中红外分析仪Eraspec-Jet 喷气燃料中红外分析仪Eraspec-Diesel 柴油中红外分析仪Eraspec Oil 中红外润滑油分析仪Eraflash 微量全量程闪点仪Eravap 全自动蒸气压测量仪Eracheck 水中总油和油脂含量测试仪

随着应用需求的拓展，红外/近红外光谱技术也在不断的发展。相较于高分辨率、成像等高性能指标，越来越多的仪器厂商将重点放在了实用上，从细节处着手，着重解决用户使用过程中的实际问题。据统计，申报仪器信息网2021年度“科学仪器优秀新品评选”活动的红外/近红外光谱类仪器共计12台，其中红外光谱仪8台（含附件），近红外光谱仪4台。另外，还有7台基于红外/近红外光谱原理的专用化仪器。虽然红外光谱仪已经相对比较成熟，但是其发展却从未停滞。随着应用需求的变化，红外光谱仪近年来的发展也呈现多样化。各大厂商相继在操作的灵活性、便捷性、智能化及兼容性等多方面入手，提升仪器的性能和使用体验。2021年度，荧飒光学仪器（上海）有限公司推出多台红外光谱新品，包括，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20、双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S、移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus、傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T等。其中，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20首次实现入光口/出光口多光路设计，光源和检测器自动切换，增加了科研的灵活性和扩展性。该产品全光谱的分辨率优于0.4cm-1，具备升级更高分辨率的能力；双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S实现积分球漫透射及常规透/反射测量于一体。仪器可测量不同弧度的样品，可兼容不同反射角测量附件，可配置室温检测器和/或低温电制冷、低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应；移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus主机和平板可智能化充电，可实现户外即开即用。该产品的集成智能化红外特征峰峰位识别功能及多组分连续差减功能，可实现混合物的快速搜索，并可更换各类测量附件，一键式卡扣锁紧，适合不同应用场景；傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T，采用双样品腔双通道设计，相互独立且等效使用，并可同时实现2种大型红外附件的测试，可同时配置室温检测器和低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应，实现最快60K扫描速度。此外，天津港东科技股份有限公司推出的傅里叶变换红外光谱仪FTIR-650S在多重防潮设计和抗电磁干扰设计方面也进行了创新，产品采用了更大容量干燥剂筒结构设计，更优异的干涉仪和探测器防潮设计，大幅降低更换干燥剂的频率，有效保护红外光谱仪的光学系统和探测系统。作为一类比较成熟的仪器分析方法，红外光谱已经得到了广泛的应用，特别是在制药、生物研究以及食品和饮料的终端用户中应用非常广泛。质量控制是中药评价的关键问题，而采用单一的化学成分分析方法无法适用于成分复杂的中药体系。应用现代仪器分析手段，建立于中药整体系统上的光谱量子指纹图谱技术是中药质量一致性评价的新方法，特别FTIR红外光谱测定快速，指纹特征性强，是开展中药原料药物和中成药质量控制的简单易行方法。天津市能谱科技有限公司推出的中药红外量子指纹一致性评价系统(LZ9000FTIR)通过FTIR红外光谱法原理，对中药红外光谱指纹进行分析测试。该产品把连续光谱量子指纹化，它能按照官能团量子指纹特征峰类型对化合物进行官能团分类的定性和定量分析，通过对其准确分析进行评价，可揭示数据背后的质量变异而作为中药的质控依据，为建立中药红外量子指纹图谱提供大量特征信息数据。随着FTIR光谱仪器技术的不断进步，红外附件也在不断发展，从而促使红外光谱技术得到更加广泛的应用。比如，天津市能谱科技有限公司的珠宝漫反射附件 IRA-51是一款设计独特的仓外大样品漫反射附件产品，测量平台位于仓外，大尺寸样品可直接置于样品台上，完全摆脱了珠宝尺寸大小的局限；Specac的Arrow系列一次性ATR单次反射附件采用最新的Si芯片技术，是一款可抛弃型ATR样品盘，其采用可回收聚丙烯制成，专门用于污染、腐蚀、胶黏、强酸碱性样品。一次使用一片，即插即用，用完即可抛弃。作为一类实用型的分析方法，近红外光谱仪器的创新也更多以更加适合应用场景为目的。仪器操作的简单便捷，让近红外光谱仪走入了更多的应用领域，得到越来越多不同类型用户的认可，而小型化的产品设计给在线及系统集成提供了更多的便利。2021年度，福斯分析仪器公司推出了近红外多功能品质分析仪NIRS DS3，产品采用全新设计的操作软件ISIscan Nova，可预约定时开机，定时自检。新的软件系统将实时监控光源使用情况，并在预期寿命结束前500小时给出提醒，而且光源连接使用全新设计，无需任何工具即可徒手更换，更快更简便。海洋光学亚洲公司也推出了两款近红外光谱仪，其中高灵敏度NIRQuest+近红外光谱仪采用增强光学台和孔径设计，改善光谱仪的响应，实现更低的检测极限。同时，由于灵敏度的提升，积分时间缩短，从而降低了检测时间，在流水线或流动液体样品检测时具有很大优势；Flame-NIR+ 近红外光谱仪无移动部件，坚固耐用，可用于严苛环境。产品的小尺寸非常适合集成在手持系统中，并且客户可以根据自己的应用自行更换狭缝，来调整光谱仪的通光量及分辨率。任何一类仪器都不可能“放之四海而皆准”，针对不同行业或领域开发的专用化仪器不仅可以针对性地解决问题，而且可以提高通用仪器的利用率，并在一定程度上支撑国家产业和科技的高质量发展，成为当前科学仪器的一个重要发展方向。从2021年度申报的红外/近红外光谱仪器新品来看，在气体和油品检测方面有多款新品推出。在气体检测方面，谱育科技的EXPEC 1900 傅里叶红外气体遥测仪将可见光成像+红外成像+化学成像三合一叠加显示。对比常规的可见成像+化学成像的图像显示，增加了红外成像的叠加显示。红外成像不仅可以在夜间提供视野支持，同时可利用红外热像显现检测区域内的高温污染云团、排口等，叠加显示于化学成像的图像上,可辅助研究污染气体云团的分布与扩散趋势。另外，产品采用了云台扫描与振镜扫描相结合的速扫描方式，提高扫描效率的同时，提升了检测区域的准确性；北京乐氏联创科技有限公司推出了9100FIR 傅里叶红外气体分析仪，这是一款便携式傅里叶变换红外气体分析仪，其采用PLS偏最小二乘法，高分辨率分析模式（1cm-1的分辨率），开放气体组分化学计量方法模型构建功能，适用于对各种排放气体进行现场在线分析，包括工业废气、锅炉烟气排放、焚烧炉排放，也可用于环境空气中无机气体、有机气体的快速应急检测；此外，常州亿通分析仪器制造有限公司也推出了红外一氧化碳气体分析仪(CO) ET-3015AF。在油品检测方面，深圳市德沃仪器有限公司推出了用于成品油检测的近红外光谱仪DW-NIR-PD。该仪器属于光栅扫描型，采用德州仪器的数字镜像整列微型近红外光谱仪InGaAs探测器。据悉，该产品收集了1000多份汽油和柴油的样品和数据，样品覆盖全国各地的大小炼油厂和检测机构的数据，并针对国内使用的油样自行开发近红外数据模型；此外上海昂林科学仪器股份有限公司推出了全自动便携式红外测油仪OL1025，山东格林凯瑞精密仪器有限公司推出了新款含油量检测红外分光测油仪GL-7100，分别在仪器的便携性和智能化方面进行了改进和创新。