簡介

糖是人類必需的能源來源之一，其主要功能是提供熱能。每1克葡萄糖在人體內(nèi)氧化產(chǎn)生 4 千卡能量，人體所需的 70% 能量由糖提供。食糖是關(guān)系國計民生的重要物資。糖料產(chǎn)業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展是我國食糖生產(chǎn)的基石，是國家食糖供給安全的保障。國家劃定的糖料蔗生產(chǎn)保護區(qū)中有 77% 位于廣西。

2023年12月14日，國家領(lǐng)導(dǎo)到廣西考察了糖料蔗基地和糖廠，提出要將廣西甘蔗制糖產(chǎn)業(yè)做強做大，為保障國家糖業(yè)安全、促進(jìn)蔗農(nóng)增收致富發(fā)揮更大作用。要積極培育和推廣良種、提高機械化作業(yè)水平，建設(shè)好現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。要探索建立更加穩(wěn)定的利益聯(lián)結(jié)機制，讓廣大農(nóng)民共享農(nóng)村改革和發(fā)展成果。我國糖業(yè)面臨激烈的國際競爭，要按照智能化、綠色化要求，加大科技創(chuàng)新力度，延伸產(chǎn)業(yè)鏈、提高附加值，不斷提質(zhì)、降本、增效，推動高質(zhì)量發(fā)展。

制糖行業(yè)中需要進(jìn)行品控監(jiān)管的主要有六個過程，這六個工藝分別為：甘蔗驗收，甘蔗研磨，副產(chǎn)品，食糖碾磨過程，食糖精煉過程，生物乙醇過程。其中在將澄清汁處理成粗糖的各個步驟中，會產(chǎn)生各種中間產(chǎn)品，應(yīng)立刻分析這些產(chǎn)品以進(jìn)行更嚴(yán)格的監(jiān)控和控制。用在線 NIR 分析儀可以在一分鐘內(nèi)分析所有類型的糖汁、糖蜜、乳漿、種子、原料和糖膏中所含的白利糖度、Pol、灰分、蔗糖、葡萄糖和果糖。本文分享某個糖廠采用步琦的在線近紅外檢測系統(tǒng)對甘蔗糖廠濃縮糖漿中間工藝控制，從而通過優(yōu)化生產(chǎn)條件來提高白砂糖產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。

實驗簡介

1. 測量目的：使用 BUCHI 在線近紅外光譜分析儀對濃縮糖漿的 BX，IU 等參數(shù)進(jìn)行測定，考察近紅外分析儀對濃縮糖漿的定量分析效果。 
   

2. 樣品描述：濃縮糖漿

3. 儀器配置：X-THREE version 3

4. 測量參數(shù)：波長：400-1700nm；分辨率：5nm；檢測速度：10ms
   

試驗材料和方法

3.1 儀器與樣品

如下圖所示，在回流旁路上安裝步琦 DN50 的液體管道附件，將探頭固定在附件上，光通過窗口照射到樣品，經(jīng)反射后被接收形成吸收光譜，實時監(jiān)控樣品狀態(tài)。

3.2 近紅外光譜采集

圖 2 為濃縮糖漿的近紅外漫反射光譜圖，從圖中可以看出，光譜信號較強，光譜比較集中，表明測量過程中光譜穩(wěn)定性較好，保證模型有更高的精確度。

3.3 定標(biāo)模型：

3.3.1濃縮糖漿 IU 定標(biāo)模型的建立

如圖3所示，模型的SEC= 5.8070,R²=0.979，SECV=6.0761， R²=0.976，模型建立過程中采用 206 條光譜譜圖，模型具有較小的 SEC 和 SECV 說明建立的模型具有很好的準(zhǔn)確性，模型的 R² 值大于 0.95 說明建立的模型具有很好的線性。

3.3.2 濃縮糖漿 BX 定標(biāo)模型的建立

如圖4所示，模型的SEC= 0.5769,R²=0.951，SECV=0.6131， R²=0.945，模型建立過程中采用 217 條光譜譜圖，實驗室化學(xué)值和模型預(yù)測值相關(guān)性較好，模型偏差小，預(yù)測精確性和準(zhǔn)確性較高。

總結(jié)

本文分享了針對甘蔗糖廠傳統(tǒng)分析手段存在著弊端的情況提采用現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)對甘蔗糖廠濃縮糖漿的進(jìn)行在線分析的研究。傳統(tǒng)分析技術(shù)檢測時間長化學(xué)試劑含有鉛試劑使用量大對環(huán)境及分析人員造成的污染嚴(yán)重。

近紅外光譜分析技術(shù)是一種“綠色無污染的” 的現(xiàn)代高科技分析技術(shù)。將會提高糖廠實時在線質(zhì)量監(jiān)控的力度提高分析速度和效率以及實現(xiàn)清潔生產(chǎn)能夠達(dá)到較好控制糖廠生產(chǎn)中質(zhì)量指標(biāo)的目的。

制搪生產(chǎn)過程中濃縮糖漿色值的測定是衡量工藝效果的重要指標(biāo)也是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，步琦在線近紅外的光譜范圍：400-1700nm，允許用戶僅利用近紅外光和僅利用可見光或?qū)煞N信號結(jié)合來，來檢測色值并使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度達(dá)到最大。