豆粕質(zhì)量控制在線近紅外分析儀應(yīng)用
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摘要:通過在生產(chǎn)線安裝近紅外分析儀在線測定豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量，對比研究了近紅外分析儀安裝位置、豆粕流速和流量穩(wěn)定性對在線近紅外分析儀測定結(jié)果與傳統(tǒng)國標法測定結(jié)果之間誤差的影響，確定了生產(chǎn)線的改造方案，并對改造效果進行了考察。結(jié)果表明:通過對下料口進行技術(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，在線近紅外分析儀與國標法測定打包線及發(fā)貨車輛豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量結(jié)果的絕對誤差分別小于0．20%、0．30%和0.10%，測定結(jié)果穩(wěn)定可靠。在線近紅外分析儀可以用于豆粕生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞:近紅外分析儀;在線監(jiān)測;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，需要對其生產(chǎn)過程的關(guān)鍵控制點進行檢測跟蹤，實現(xiàn)精細化質(zhì)量管理。近紅外光譜技術(shù)作為一種快速檢測的過程分析技術(shù)，具備快速、無損、準確、無需樣品預(yù)處理、方便實現(xiàn)在線檢測等優(yōu)勢，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豆粕的水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量等指標主要還是在化驗室進行，在線檢測應(yīng)用的相對偏少，但進行豆粕指標的在線檢測是實現(xiàn)豆粕質(zhì)量指標實時監(jiān)控的有效手段，便于榨油車間進行前端實施管控，具有連續(xù)監(jiān)測、實時分析、結(jié)果實時顯示等特點，對豆粕產(chǎn)品合格率的提高和質(zhì)量的穩(wěn)定具有促進作用。本文采用在線近紅外分析儀測定豆粕的水分、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)定性對測定結(jié)果的影響，并與國標法進行了對比，以期為在線近紅外分析儀在大豆壓榨行業(yè)豆粕質(zhì)量過程控制方面的應(yīng)用提供參考。
1改造方案
ProFoss近紅外分析儀自帶數(shù)據(jù)庫已涵蓋不同國別大豆所生產(chǎn)的豆粕，僅需用國標法結(jié)果修正即可，故影響在線檢測結(jié)果準確性的因素僅需考慮近紅外分析儀在生產(chǎn)線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結(jié)果(水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量測定分別參照GB/T6435—2014、GB/T6432—2018、GB/T6433—2006)與在線近紅外分析儀檢測結(jié)果進行對比，結(jié)果見圖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、賴氨酸、蛋氨酸快速測定近紅外光譜法》中規(guī)定，豆粕測定允許的誤差為:水分絕對誤差小于0．35%，粗蛋白質(zhì)含量絕對誤差小于0．50%，粗脂肪含量絕對誤差小于0．30%。目前我公司依據(jù)長期數(shù)據(jù)跟蹤對比制訂的內(nèi)控標準為:水分絕對誤差小于0．20%，粗蛋白質(zhì)含量絕對誤差小于0．30%，粗脂肪含量絕對誤差小于0．10%。從圖1～圖3可以看出，5組水分對比數(shù)據(jù)超出絕對誤差小于0．20%的要求，12組粗蛋白質(zhì)含量對比數(shù)據(jù)超出絕對誤差小于0．30%的要求，16組粗脂肪含量對比數(shù)據(jù)超出絕對誤差小于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)對下料溜槽進行改造，內(nèi)部增加導(dǎo)流槽和限速擋板，通過加裝的流量調(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)備靈敏度驗證
為驗證生產(chǎn)過程中豆粕質(zhì)量發(fā)生變化時，在線近紅外分析儀是否能及時反映出來，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個百分點，在隨后的2min便能檢測出粗蛋白質(zhì)含量增加或降低約0．5個百分點(見表1)，這說明只要豆粕的質(zhì)量發(fā)生變化，在線近紅外分析儀便能迅速反映出來，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。另外在車間設(shè)備異常時，如豆粕下料料擺不穩(wěn)定、豆粕下料不均勻、豆皮添加比例沒有及時調(diào)整，導(dǎo)致成品粗蛋白質(zhì)含量波動較大，也能在在線檢測結(jié)果曲線上及時反映。
2．2在線近紅外分析儀與打包線人工取樣檢測結(jié)果對比(見圖4～圖6)
由圖4～圖6可以看出:水分測定誤差在－0．13%～0．18%之間，絕對誤差均小于0．20%，滿足絕對誤差小于0．20%的內(nèi)控標準;粗蛋白質(zhì)含量測定誤差在－0．26%～0．30%之間，絕對誤差均小于0．30%，滿足絕對誤差小于0．30%的內(nèi)控標準;粗脂肪含量測定誤差在－0．10%～0．10%之間，絕對誤差均小于0．10%，滿足絕對誤差小于0．10%的內(nèi)控標準。結(jié)果表明，在線近紅外分析儀檢測結(jié)果具有較高的精確度，滿足連線發(fā)貨的需要。
2．3在線近紅外分析儀與發(fā)貨車輛人工取樣檢測結(jié)果對比(見圖7～圖9)
由圖7～圖9可以看出:水分測定誤差在－0．13%～0．17%之間，絕對誤差均小于0．20%，滿足絕對誤差小于0．20%的內(nèi)控標準;粗蛋白質(zhì)含量測定誤差在－0．28%～0．28%之間，絕對誤差均小于0．30%，滿足絕對誤差小于0．30%的內(nèi)控標準;粗脂肪含量測定誤差在－0．10%～0．10%之間，絕對誤差均小于0．10%，滿足絕對誤差小于0．10%的內(nèi)控標準。結(jié)果表明，在線近紅外分析儀與發(fā)貨車輛人工取樣水分、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量的檢測結(jié)果具有一致性。
3結(jié)語
將在線近紅外分析儀安裝在成品粕下料溜槽處后方，通過對下料口進行技術(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。在線近紅外分析儀檢測結(jié)果與打包線人工取樣檢測結(jié)果、發(fā)貨車輛人工取樣檢測結(jié)果的一致性較好，水分測定絕對誤差小于0．20%，粗蛋白質(zhì)含量測定絕對誤差小于0．30%，粗脂肪含量測定絕對誤差小于0.10%，均滿足在線質(zhì)量控制的要求。ProFoss在線近紅外分析儀作為一種在線檢測設(shè)備，對豆粕水分、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量指標的測定具有可靠性和準確性，可以實時反映生產(chǎn)線產(chǎn)品指標的變化，為生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整提供及時信息，提高了產(chǎn)品的檢測效率，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。運行一年來，產(chǎn)品的精準控制率(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個百分點，合格率由98．85%提高至99．46%，提升0．61個百分點，對提升產(chǎn)品的競爭力發(fā)揮了積極作用，可在豆粕質(zhì)量過程控制中廣泛應(yīng)用。
參考文獻:
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［4］飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸快速測定近紅外光譜法:GB/T18868—2002［S］．北京:中國標準出版社，2010．
［5］李玉玲．近紅外在線分析儀在大豆加工中的應(yīng)用［C］//中國糧油學(xué)會油脂分會第二十四屆學(xué)術(shù)年會暨產(chǎn)品展示會論文選集．北京:中國糧油學(xué)會油脂分會，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