果葡糖漿,因其糖分組成主要是果糖和葡萄糖而得名,市面上常見的有F-42、F-55、F-60、F-90果葡糖漿。果葡糖漿生產以淀粉為原料,生產不受地區(qū)、季節(jié)限制,具有價格低、質量好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點,常用它來代替蔗糖。
果葡糖漿的甜度與蔗糖相等,現已廣泛應用于各類飲料、冷食品、面包、糖果、奶制品、醫(yī)藥保健食品。
在不同濃度果葡糖漿的制備過程中,分析效率是影響產品穩(wěn)定性與生產效率的一大因素。
01 檢測數據滯后,果糖濃度難控制
F-55果葡糖漿就是F-42果糖與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,口感風味都比較好,市場上用的最多。2020年F-55果葡糖漿產量為396.21萬噸,產量占比達25.37%。
在F-55果葡糖漿的制備過程中,需要混床前罐輸入為F-42糖漿和F-90糖漿,在混床前罐中攪拌混合,再輸出到下一道混床中,最終生成含量達標的產品。
在其制造過程中,需要檢測的指標很多,包括果糖、葡萄糖、總糖、干物等。傳統(tǒng)的檢測方法費時費力,還需要對樣品進行復雜的預處理,效率十分低下。分析過程耗時短則數小時,長則數天,檢測數據具有嚴重的滯后性。這就導致無法通過及時的數據指導生產,從而導致質量波動,影響產品品質。
是否有一種快速、簡單的新技術,可以做到實時檢測關鍵指標含量,從而指導生產,穩(wěn)定產品質量?
02 近紅外儀器及具體檢測方法
近紅外技術高效、便捷、無損的優(yōu)勢,可以在不使用試劑和耗材的前提下,幫助企業(yè)實時獲取果葡糖漿關鍵指標數據,且不對樣品造成破壞。只需要在工業(yè)化流程中稍作調整,就可以穩(wěn)定產品濃度,獲得可觀的經濟效益。
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:混配后的F55-果葡糖漿樣品
樣本數量:100份
檢測指標:果糖、葡萄糖
2.2 設備信息
檢測設備為IAS-Online S100在線式近紅外光譜分析儀,該設備專業(yè)針對工業(yè)化過程分析設計而成,可用于連續(xù)及批量制造環(huán)節(jié)中樣品成分的定性及定量分析。設備照片如圖1所示。
圖1 IAS-Online S100在線式近紅外光譜分析儀
2.3 樣品采集方法
近紅外檢測點位設在F-55混床前罐的出口處,使用透反射方式檢測混合后的糖漿中的果糖比例,檢測結果直接上傳到DCS系統(tǒng),從而調節(jié)F-90糖漿的輸入流量,實現對混床前罐中果糖比例的準確控制。
圖2 樣品采集方法示意圖
03 模型效果及分析
3.1建模指標
表1 模型參數
3.2建模結果分布圖
圖3 果糖模型預測值/參考值對比圖
圖4 葡萄糖模型預測值/參考值對比圖
從驗證結果可看出,果糖和葡萄糖的相關性較強,建模效果較好,基本可以達到監(jiān)控的要求。
04 結論與展望
從模型結果可知,利用近紅外技術實時監(jiān)測并控制F-55果葡糖漿制備過程中的果糖和葡萄糖濃度是可行的。
儀器可以實時檢測管道內濃度,并通過調節(jié)F-90糖漿的輸入流量,從而及時調整混床前罐中的果糖比例,提高產品一致性,幫助企業(yè)生產出質量穩(wěn)定的產品,減少返工現象的發(fā)生。
除了F-55果葡糖漿的制備,我們的設備同樣可以在F-42、F-60、F-90果葡糖漿的生產過程控制中發(fā)揮作用。
相比于傳統(tǒng)檢測方法,近紅外技術快速、便捷、高效、無損、綠色的特質使其在工業(yè)生產中具有無法替代的優(yōu)勢。
更重要的是,近紅外技術非常適合于在線過程分析,可以幫助廠家根據需要及時調節(jié)生產工藝,在提高經濟效益的同時,提高企業(yè)競爭力。
隨著近紅外技術的不斷發(fā)展普及,我們相信這項技術會在各行各業(yè)的工業(yè)化流程中得到充分應用,從而幫助企業(yè)加速實現數字化轉型升級,實現高質量發(fā)展。
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