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实时把控果葡糖浆浓度,近红外技术用细微调整实现工艺优化

更新时间:2023-07-06      点击次数:649


 

 

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果葡糖浆,因其糖分组成主要是果糖和葡萄糖而得名,市面上常见的有F-42、F-55、F-60、F-90果葡糖浆。果葡糖浆生产以淀粉为原料,生产不受地区、季节限制,具有价格低、质量好、稳定性高等优点,常用它来代替蔗糖。

果葡糖浆的甜度与蔗糖相等,现已广泛应用于各类饮料、冷食品、面包、糖果、奶制品、医药保健食品。

在不同浓度果葡糖浆的制备过程中,分析效率是影响产品稳定性与生产效率的一大因素。

 

01 检测数据滞后,果糖浓度难控制

 

F-55果葡糖浆就是F-42果糖与F-90果糖按一定比例混合得到的,果糖含量55%,甜度是蔗糖的1.1倍左右,口感风味都比较好,市场上用的最多。2020年F-55果葡糖浆产量为396.21万吨,产量占比达25.37%。

在F-55果葡糖浆的制备过程中,需要混床前罐输入为F-42糖浆和F-90糖浆,在混床前罐中搅拌混合,再输出到下一道混床中,最终生成含量达标的产品。

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制造过程中,需要检测的指标很多,包括果糖、葡萄糖、总糖、干物等。传统的检测方法费时费力,还需要对样品进行复杂的预处理,效率十分低下。分析过程耗时短则数小时,长则数天,检测数据具有严重的滞后性。这就导致无法通过及时的数据指导生产,从而导致质量波动,影响产品品质。

是否有一种快速、简单的新技术,可以做到实时检测关键指标含量,从而指导生产,稳定产品质量?

 

02 近红外仪器及具体检测方法

 

近红外技术高效、便捷、无损的优势,可以在不使用试剂和耗材的前提下,帮助企业实时获取果葡糖浆关键指标数据,且不对样品造成破坏。只需要在工业化流程中稍作调整,就可以稳定产品浓度,获得可观的经济效益。

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:混配后的F55-果葡糖浆样品

样本数量:100份

检测指标:果糖、葡萄糖

2.2 设备信息

检测设备为IAS-Online S100在线式近红外光谱分析仪,该设备专业针对工业化过程分析设计而成,可用于连续及批量制造环节中样品成分的定性及定量分析。设备照片如图1所示。

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图1 IAS-Online S100在线式近红外光谱分析仪

2.3 样品采集方法

近红外检测点位设在F-55混床前罐的出口处,使用透反射方式检测混合后的糖浆中的果糖比例,检测结果直接上传到DCS系统,从而调节F-90糖浆的输入流量,实现对混床前罐中果糖比例的准确控制。

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图2 样品采集方法示意图

 

03 模型效果及分析

 

图片1 

3.1建模指标

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表1 模型参数

3.2建模结果分布图

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图3 果糖模型预测值/参考值对比图

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图4 葡萄糖模型预测值/参考值对比图

从验证结果可看出,果糖和葡萄糖的相关性较强,建模效果较好,基本可以达到监控的要求。

 

04 结论与展望

 

从模型结果可知,利用近红外技术实时监测并控制F-55果葡糖浆制备过程中的果糖和葡萄糖浓度是可行的。

仪器可以实时检测管道内浓度,并通过调节F-90糖浆的输入流量,从而及时调整混床前罐中的果糖比例,提高产品一致性,帮助企业生产出质量稳定的产品,减少返工现象的发生。

除了F-55果葡糖浆的制备,我们的设备同样可以在F-42、F-60、F-90果葡糖浆的生产过程控制中发挥作用。

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相比于传统检测方法,近红外技术快速、便捷、高效、无损、绿色的特质使其在工业生产中具有无法替代的优势。

更重要的是,近红外技术非常适合于在线过程分析,可以帮助厂家根据需要及时调节生产工艺,在提高经济效益的同时,提高企业竞争力。

随着近红外技术的不断发展普及,我们相信这项技术会在各行各业的工业化流程中得到充分应用,从而帮助企业加速实现数字化转型升级,实现高质量发展。


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