豆粕質(zhì)量控制在線(xiàn)近紅外分析儀應(yīng)用
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摘要:通過(guò)在生產(chǎn)線(xiàn)安裝近紅外分析儀在線(xiàn)測(cè)定豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量，對(duì)比研究了近紅外分析儀安裝位置、豆粕流速和流量穩(wěn)定性對(duì)在線(xiàn)近紅外分析儀測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果之間誤差的影響，確定了生產(chǎn)線(xiàn)的改造方案，并對(duì)改造效果進(jìn)行了考察。結(jié)果表明:通過(guò)對(duì)下料口進(jìn)行技術(shù)改造，加裝限料擋板和流量調(diào)節(jié)手柄，可使豆粕流速和流量穩(wěn)定，從而減小測(cè)定誤差;將近紅外分析儀安裝在成品粕下料溜槽處后方，在線(xiàn)近紅外分析儀與國(guó)標(biāo)法測(cè)定打包線(xiàn)及發(fā)貨車(chē)輛豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量結(jié)果的絕對(duì)誤差分別小于0．20%、0．30%和0.10%，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定可靠。在線(xiàn)近紅外分析儀可以用于豆粕生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞:近紅外分析儀;在線(xiàn)監(jiān)測(cè);豆粕;質(zhì)量控制;應(yīng)用
在大豆壓榨行業(yè)，為保證快速高效地獲得合格豆粕成品，需要對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化質(zhì)量管理。近紅外光譜技術(shù)作為一種快速檢測(cè)的過(guò)程分析技術(shù)，具備快速、無(wú)損、準(zhǔn)確、無(wú)需樣品預(yù)處理、方便實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，在食品、飼料、糧油加工等行業(yè)被廣泛應(yīng)用和研究［1－5］。目前，工廠應(yīng)用近紅外分析儀檢測(cè)豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量等指標(biāo)主要還是在化驗(yàn)室進(jìn)行，在線(xiàn)檢測(cè)應(yīng)用的相對(duì)偏少，但進(jìn)行豆粕指標(biāo)的在線(xiàn)檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)豆粕質(zhì)量指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控的有效手段，便于榨油車(chē)間進(jìn)行前端實(shí)施管控，具有連續(xù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析、結(jié)果實(shí)時(shí)顯示等特點(diǎn)，對(duì)豆粕產(chǎn)品合格率的提高和質(zhì)量的穩(wěn)定具有促進(jìn)作用。本文采用在線(xiàn)近紅外分析儀測(cè)定豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量，研究了設(shè)備安裝位置、豆粕流速和流量穩(wěn)定性對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，并與國(guó)標(biāo)法進(jìn)行了對(duì)比，以期為在線(xiàn)近紅外分析儀在大豆壓榨行業(yè)豆粕質(zhì)量過(guò)程控制方面的應(yīng)用提供參考。
1改造方案
ProFoss近紅外分析儀自帶數(shù)據(jù)庫(kù)已涵蓋不同國(guó)別大豆所生產(chǎn)的豆粕，僅需用國(guó)標(biāo)法結(jié)果修正即可，故影響在線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素僅需考慮近紅外分析儀在生產(chǎn)線(xiàn)的安裝位置和豆粕流速、流量穩(wěn)定性等。根據(jù)成品粕的流向選定成品粕下料溜槽處后方作為近紅外分析儀的安裝位置，并將在下料溜槽處的人工取樣檢測(cè)結(jié)果(水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量測(cè)定分別參照GB/T6435—2014、GB/T6432—2018、GB/T6433—2006)與在線(xiàn)近紅外分析儀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖1～圖3。根據(jù)GB/T18868—2002《飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴(lài)氨酸、蛋氨酸快速測(cè)定近紅外光譜法》中規(guī)定，豆粕測(cè)定允許的誤差為:水分絕對(duì)誤差小于0．35%，粗蛋白質(zhì)含量絕對(duì)誤差小于0．50%，粗脂肪含量絕對(duì)誤差小于0．30%。目前我公司依據(jù)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)跟蹤對(duì)比制訂的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)為:水分絕對(duì)誤差小于0．20%，粗蛋白質(zhì)含量絕對(duì)誤差小于0．30%，粗脂肪含量絕對(duì)誤差小于0．10%。從圖1～圖3可以看出，5組水分對(duì)比數(shù)據(jù)超出絕對(duì)誤差小于0．20%的要求，12組粗蛋白質(zhì)含量對(duì)比數(shù)據(jù)超出絕對(duì)誤差小于0．30%的要求，16組粗脂肪含量對(duì)比數(shù)據(jù)超出絕對(duì)誤差小于0．10%的要求。經(jīng)分析，出現(xiàn)粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量誤差較大的原因主要是下料溜槽處豆粕流速不均勻、流量不穩(wěn)定所引起。經(jīng)對(duì)下料溜槽進(jìn)行改造，內(nèi)部增加導(dǎo)流槽和限速擋板，通過(guò)加裝的流量調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)限速擋板，可確保豆粕流速的均勻和流量的穩(wěn)定。
2改造效果
2．1設(shè)備靈敏度驗(yàn)證
為驗(yàn)證生產(chǎn)過(guò)程中豆粕質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，在線(xiàn)近紅外分析儀是否能及時(shí)反映出來(lái)，在近紅外分析儀安裝調(diào)試完成后，人為地減少或增加豆皮添加量1個(gè)百分點(diǎn)，在隨后的2min便能檢測(cè)出粗蛋白質(zhì)含量增加或降低約0．5個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)表1)，這說(shuō)明只要豆粕的質(zhì)量發(fā)生變化，在線(xiàn)近紅外分析儀便能迅速反映出來(lái)，最大限度地減少不合格品的產(chǎn)生數(shù)量，可以很好地指導(dǎo)生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整。另外在車(chē)間設(shè)備異常時(shí)，如豆粕下料料擺不穩(wěn)定、豆粕下料不均勻、豆皮添加比例沒(méi)有及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致成品粗蛋白質(zhì)含量波動(dòng)較大，也能在在線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)上及時(shí)反映。
2．2在線(xiàn)近紅外分析儀與打包線(xiàn)人工取樣檢測(cè)結(jié)果對(duì)比(見(jiàn)圖4～圖6)
由圖4～圖6可以看出:水分測(cè)定誤差在－0．13%～0．18%之間，絕對(duì)誤差均小于0．20%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．20%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn);粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定誤差在－0．26%～0．30%之間，絕對(duì)誤差均小于0．30%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．30%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn);粗脂肪含量測(cè)定誤差在－0．10%～0．10%之間，絕對(duì)誤差均小于0．10%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．10%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，在線(xiàn)近紅外分析儀檢測(cè)結(jié)果具有較高的精確度，滿(mǎn)足連線(xiàn)發(fā)貨的需要。
2．3在線(xiàn)近紅外分析儀與發(fā)貨車(chē)輛人工取樣檢測(cè)結(jié)果對(duì)比(見(jiàn)圖7～圖9)
由圖7～圖9可以看出:水分測(cè)定誤差在－0．13%～0．17%之間，絕對(duì)誤差均小于0．20%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．20%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn);粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定誤差在－0．28%～0．28%之間，絕對(duì)誤差均小于0．30%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．30%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn);粗脂肪含量測(cè)定誤差在－0．10%～0．10%之間，絕對(duì)誤差均小于0．10%，滿(mǎn)足絕對(duì)誤差小于0．10%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，在線(xiàn)近紅外分析儀與發(fā)貨車(chē)輛人工取樣水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量的檢測(cè)結(jié)果具有一致性。
3結(jié)語(yǔ)
將在線(xiàn)近紅外分析儀安裝在成品粕下料溜槽處后方，通過(guò)對(duì)下料口進(jìn)行技術(shù)改造，加裝限料擋板和流量調(diào)節(jié)手柄，使豆粕流速和流量穩(wěn)定。在線(xiàn)近紅外分析儀檢測(cè)結(jié)果與打包線(xiàn)人工取樣檢測(cè)結(jié)果、發(fā)貨車(chē)輛人工取樣檢測(cè)結(jié)果的一致性較好，水分測(cè)定絕對(duì)誤差小于0．20%，粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定絕對(duì)誤差小于0．30%，粗脂肪含量測(cè)定絕對(duì)誤差小于0.10%，均滿(mǎn)足在線(xiàn)質(zhì)量控制的要求。ProFoss在線(xiàn)近紅外分析儀作為一種在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備，對(duì)豆粕水分、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量指標(biāo)的測(cè)定具有可靠性和準(zhǔn)確性，可以實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品指標(biāo)的變化，為生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整提供及時(shí)信息，提高了產(chǎn)品的檢測(cè)效率，降低了不合格產(chǎn)品的數(shù)量，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。運(yùn)行一年來(lái)，產(chǎn)品的精準(zhǔn)控制率(粗蛋白質(zhì)含量42.90%～43．20%、水分13．20%～13．40%)由81.47%提高至89．75%，提升8．28個(gè)百分點(diǎn)，合格率由98．85%提高至99．46%，提升0．61個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮了積極作用，可在豆粕質(zhì)量過(guò)程控制中廣泛應(yīng)用。
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［5］李玉玲．近紅外在線(xiàn)分析儀在大豆加工中的應(yīng)用［C］//中國(guó)糧油學(xué)會(huì)油脂分會(huì)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨產(chǎn)品展示會(huì)論文選集．北京:中國(guó)糧油學(xué)會(huì)油脂分會(huì)，2015:378－383．
作者：劉杲華 申鋒 陳鋒 盧偉東 楊立新 單位：中糧黃海糧油工業(yè)( 山東) 有限公司