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实时检测水分含量!近红外技术为鱼糜品质控制打开新思路

更新时间:2023-02-17      点击次数:686


作为一种新型的水产调理食品原料,鱼糜一直深受人们的喜爱。将鱼糜斩拌后,加食盐、副原料等进行擂溃,成粘稠的鱼肉糊再成型后加热,变成具有弹性的凝胶体,此类制品包括鱼丸鱼糕鱼香肠、鱼卷等。由于鱼糜制品调理简便,细嫩味美,又耐储藏,颇适合城市消费,这类制品即能大规模工厂化制造,又能家庭式手工生产。

其中,水分含量是影响鱼糜及鱼糜制品品质的关键因素。水分不仅是判定鱼糜等级的重要依据,还影响着鱼糜的白度、弹性、凝胶强度等指标,乃至鱼糜制品的口感。因此如何合理控制产品中的水分,是鱼糜生产厂家最为关心的问题。

 

 

一、       传统检测方法存在许多问题

 

起初,很多厂家使用的是水分烘箱检测方法,检测过程十分费时繁琐。需要按照定温、烘干铝盒、称取试样的步骤依次进行。在烘干铝盒的环节中,需要反复烘干长达数个小时,直到烘干前后两次的重量差不超过0.005g。

后来许多厂家采用快速水分仪作为鱼糜水分检测的手段。快速水分仪通过加热单元和水分蒸发通道快速干燥样品,在干燥过程中持续测量并显示丢失的水分含量。完成后,最终测定的水分含量值会被锁定显示。

相比于动辄耗时数小时的烘箱法,卤素加热可以在短时间内达到大加热功率,检测效率远远高于烘箱法。快速水分仪可以在10分钟左右输出结果,大大提高了检测效率

面对5分钟/锅的生产速度,检测部门不得不配置多台快速水分仪和多名检测人员,以致企业需要负担高昂的检测成本。

在这种情况下,鱼糜的水分检测是否有更好的选择?

 

 

二、       近红外技术实时检测水分含量

 

近红外技术高效、便捷、无损的优势,可以确保其在不使用任何试剂和耗材的前提下,实时获取鱼糜水分数据,且不对样品造成破坏,可以代替快速水分仪实现对鱼糜水分的快速检测。

为了证实我们的观点,我们进行了以下实验。

2.1 样品信息

检测对象:半成品鱼糜

样本数量:400份

检测指标及分布:水分,含量区间70%~80%

 

2.2 实验仪器    

在线式近红外光谱仪

 

2.3 样品采集方法

我们收集了来自湖北某鱼糜生产企业的400份鱼糜样品用于建模,每份样品采集扫描一次。仪器参数:平均次数100,混样次数1次,积分时间60ms 。

采用在线式近红外分析仪为检测设备,采集方式如图1所示。

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图1 设备安装和鱼糜装样实拍图

 

2.4 理化参考值来源

1) 理化检测方法:烘箱法(130℃,烘烤1小时)

2) 检测步骤:取扫描完光谱后的样品2~3g,用药勺将鱼糜平摊在铝箔盘上,放入烘箱在130℃中烘烤1h,然后取出样品称重计算水分含量。

 

 

三、       建模及分析:

3.1 原始光谱图

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图2 原始光谱图

 

为保证建模效果,建立模型前对原始光谱进行平滑和标准正态变量变换(SNV)预处理,降低光谱的基线漂移等因素造成的影响,处理后的光谱如图3所示。

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图3 预处理后光谱图

3.2 建模结果

采用偏最小二乘法建立鱼糜的水分定量分析指标模型,过程中有几个异常值被剔除,得到的结果如表1:

指标

含量范围

建模波段

SECV

R2

水分

70%~80%

1000-1500nm

0.20

0.99

表1 模型参数

 

3.3建模集预测值/参考值相关性图

 

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4 鱼糜水分预测值/真实值相关性图

3.4 模型实测:

将上述模型导入设备交由客户试用。在为期11天的试用期内,客户共验证了108个样品,验证结果如图5和表2所示。可以看到,与模型参数吻合,验证结果良好。

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5 模型试运行预测误差分布图(误差=近红外预测值-烘箱法水分值)

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表2 模型试运行结果

 

从试运行结果可看出,模型的运行情况良好,误差分布范围狭窄,无系统性偏差,可以满足鱼糜生产过程中水分快速检测的需求。

目前该厂已经用近红外分析仪替代大部分快速水分仪,用于监测鱼糜生产过程中的水分含量变化。

除此之外,经过实际的反复验证与面市后的不断改善,我们发现我们的在线近红外光谱仪在鱼糜行业具有以下几个突出优势:

1.实时输出检测结果

仪器安装在生产线上实时分析线上生产状况,根据分析数据即刻反馈进行工艺管控。在线分析可对重要参数进行反馈优化,减少返工,使产品一致性更好。

2.操作简单、检测精准

仪器安装完成后无需人为干预,数据会实时传输至电脑。且近红外技术不受称量、取样、制样等环节中人员操作引入的误差影响,精密度远高于传统方法。

3.绿色环保、节约成本

分析前鱼糜样品无需预处理,分析过程中不破坏样品,分析完成后不产生消耗和污染。节省了快速水分仪和人工费用,帮助企业大大节约成本。

4.人性化定制

可以根据客户实际需求,选配或定制附件。仪器接口面板可定制化开发,支持多种网口通讯。能实现与生产工艺的联动,方便厂家根据需要卡边控制产品水分,实现利润提升。

 

相信在近红外技术的帮助下,广大鱼糜企业可以更好地稳定产品质量,让白度、弹性、凝胶强度等指标更接近预期,给人民群众带来品质更佳、口感更好的鱼糜制品。


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