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實時檢測水分含量!近紅外技術為魚糜品質控制打開新思路

來源:無錫迅杰光遠科技有限公司   2023年02月17日 13:43  


作為一種新型的水產調理食品原料,魚糜一直深受人們的喜愛。將魚糜斬拌后,加食鹽、副原料等進行擂潰,成粘稠的魚肉糊再成型后加熱,變成具有彈性的凝膠體,此類制品包括魚丸、魚糕魚香腸、魚卷等。由于魚糜制品調理簡便,細嫩味美,又耐儲藏,頗適合城市消費,這類制品即能大規(guī)模工廠化制造,又能家庭式手工生產。

其中,水分含量是影響魚糜及魚糜制品品質的關鍵因素。水分不僅是判定魚糜等級的重要依據(jù),還影響著魚糜的白度、彈性、凝膠強度等指標,乃至魚糜制品的口感。因此如何合理控制產品中的水分,是魚糜生產廠家最為關心的問題。

 

 

一、       傳統(tǒng)檢測方法存在許多問題

 

起初,很多廠家使用的是水分烘箱檢測方法,檢測過程十分費時繁瑣。需要按照定溫、烘干鋁盒、稱取試樣的步驟依次進行。在烘干鋁盒的環(huán)節(jié)中,需要反復烘干長達數(shù)個小時,直到烘干前后兩次的重量差不超過0.005g。

后來許多廠家采用快速水分儀作為魚糜水分檢測的手段??焖偎謨x通過加熱單元和水分蒸發(fā)通道快速干燥樣品,在干燥過程中持續(xù)測量并顯示丟失的水分含量。完成后,最終測定的水分含量值會被鎖定顯示。

相比于動輒耗時數(shù)小時的烘箱法,鹵素加熱可以在短時間內達到大加熱功率,檢測效率遠遠高于烘箱法。快速水分儀可以在10分鐘左右輸出結果,大大提高了檢測效率。

面對5分鐘/鍋的生產速度,檢測部門不得不配置多臺快速水分儀和多名檢測人員,以致企業(yè)需要負擔高昂的檢測成本。

在這種情況下,魚糜的水分檢測是否有更好的選擇?

 

 

二、       近紅外技術實時檢測水分含量

 

近紅外技術高效、便捷、無損的優(yōu)勢,可以確保其在不使用任何試劑和耗材的前提下,實時獲取魚糜水分數(shù)據(jù),且不對樣品造成破壞,可以代替快速水分儀實現(xiàn)對魚糜水分的快速檢測。

為了證實我們的觀點,我們進行了以下實驗。

2.1 樣品信息

檢測對象:半成品魚糜

樣本數(shù)量:400份

檢測指標及分布:水分,含量區(qū)間70%~80%

 

2.2 實驗儀器    

在線式近紅外光譜儀

 

2.3 樣品采集方法

我們收集了來自湖北某魚糜生產企業(yè)的400份魚糜樣品用于建模,每份樣品采集掃描一次。儀器參數(shù):平均次數(shù)100,混樣次數(shù)1次,積分時間60ms 。

采用在線式近紅外分析儀為檢測設備,采集方式如圖1所示。

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圖1 設備安裝和魚糜裝樣實拍圖

 

2.4 理化參考值來源

1) 理化檢測方法:烘箱法(130℃,烘烤1小時)

2) 檢測步驟:取掃描完光譜后的樣品2~3g,用藥勺將魚糜平攤在鋁箔盤上,放入烘箱在130℃中烘烤1h,然后取出樣品稱重計算水分含量。

 

 

三、       建模及分析:

3.1 原始光譜圖

img5 

圖2 原始光譜圖

 

為保證建模效果,建立模型前對原始光譜進行平滑和標準正態(tài)變量變換(SNV)預處理,降低光譜的基線漂移等因素造成的影響,處理后的光譜如圖3所示。

img6 

圖3 預處理后光譜圖

3.2 建模結果

采用偏最小二乘法建立魚糜的水分定量分析指標模型,過程中有幾個異常值被剔除,得到的結果如表1:

指標

含量范圍

建模波段

SECV

R2

水分

70%~80%

1000-1500nm

0.20

0.99

表1 模型參數(shù)

 

3.3建模集預測值/參考值相關性圖

 

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4 魚糜水分預測值/真實值相關性圖

3.4 模型實測:

將上述模型導入設備交由客戶試用。在為期11天的試用期內,客戶共驗證了108個樣品,驗證結果如圖5和表2所示??梢钥吹剑?/span>與模型參數(shù)吻合,驗證結果良好。

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5 模型試運行預測誤差分布圖(誤差=近紅外預測值-烘箱法水分值)

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表2 模型試運行結果

 

從試運行結果可看出,模型的運行情況良好,誤差分布范圍狹窄,無系統(tǒng)性偏差,可以滿足魚糜生產過程中水分快速檢測的需求。

目前該廠已經用近紅外分析儀替代大部分快速水分儀,用于監(jiān)測魚糜生產過程中的水分含量變化。

除此之外,經過實際的反復驗證與面市后的不斷改善,我們發(fā)現(xiàn)我們的在線近紅外光譜儀在魚糜行業(yè)具有以下幾個突出優(yōu)勢:

1.實時輸出檢測結果

儀器安裝在生產線上實時分析線上生產狀況,根據(jù)分析數(shù)據(jù)即刻反饋進行工藝管控。在線分析可對重要參數(shù)進行反饋優(yōu)化,減少返工,使產品一致性更好。

2.操作簡單、檢測精準

儀器安裝完成后無需人為干預,數(shù)據(jù)會實時傳輸至電腦。且近紅外技術不受稱量、取樣、制樣等環(huán)節(jié)中人員操作引入的誤差影響,精密度遠高于傳統(tǒng)方法。

3.綠色環(huán)保、節(jié)約成本

分析前魚糜樣品無需預處理,分析過程中不破壞樣品,分析完成后不產生消耗和污染。節(jié)省了快速水分儀和人工費用,幫助企業(yè)大大節(jié)約成本。

4.人性化定制

可以根據(jù)客戶實際需求,選配或定制附件。儀器接口面板可定制化開發(fā),支持多種網口通訊。能實現(xiàn)與生產工藝的聯(lián)動,方便廠家根據(jù)需要卡邊控制產品水分,實現(xiàn)利潤提升。

 

相信在近紅外技術的幫助下,廣大魚糜企業(yè)可以更好地穩(wěn)定產品質量,讓白度、彈性、凝膠強度等指標更接近預期,給人民群眾帶來品質更佳、口感更好的魚糜制品。


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