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(chǎn)以淀粉為原料，生產(chǎn)不受地區(qū)、季節(jié)限制，具有價(jià)格低、質(zhì)量好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，常用它來代替蔗糖。

果葡糖漿的甜度與蔗糖相等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)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(chǎn)品穩(wěn)定性與生產(chǎn)效率的一大因素。

01 檢測(cè)數(shù)據(jù)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(fēng)味都比較好，市場(chǎng)上用的最多。2020年F-55果葡糖漿產(chǎn)量為396.21萬噸，產(chǎn)量占比達(dá)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(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。

在其制造過程中，需要檢測(cè)的指標(biāo)很多，包括果糖、葡萄糖、總糖、干物等。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，效率十分低下。分析過程耗時(shí)短則數(shù)小時(shí)，長(zhǎng)則數(shù)天，檢測(cè)數(shù)據(jù)具有嚴(yán)重的滯后性。這就導(dǎo)致無法通過及時(shí)的數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)，從而導(dǎo)致質(zhì)量波動(dòng)，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

是否有一種快速、簡(jiǎn)單的新技術(shù)，可以做到實(shí)時(shí)檢測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)含量，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量？

02 近紅外儀器及具體檢測(cè)方法

近紅外技術(shù)高效、便捷、無損的優(yōu)勢(shì)，可以在不使用試劑和耗材的前提下，幫助企業(yè)實(shí)時(shí)獲取果葡糖漿關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，且不對(duì)樣品造成破壞。只需要在工業(yè)化流程中稍作調(diào)整，就可以穩(wěn)定產(chǎn)品濃度，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

為了證實(shí)我們的觀點(diǎn)，我們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。

2.1 樣品信息

檢測(cè)對(duì)象：混配后的F55-果葡糖漿樣品

樣本數(shù)量：100份

檢測(cè)指標(biāo)：果糖、葡萄糖

2.2 設(shè)備信息

檢測(cè)設(shè)備為IAS-Online S100在線式近紅外光譜分析儀，該設(shè)備專業(yè)針對(duì)工業(yè)化過程分析設(shè)計(jì)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(shè)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(cè)點(diǎn)位設(shè)在F-55混床前罐的出口處，使用透反射方式檢測(cè)混合后的糖漿中的果糖比例，檢測(cè)結(jié)果直接上傳到DCS系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)F-90糖漿的輸入流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)混床前罐中果糖比例的準(zhǔn)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(biāo)

表1 模型參數(shù)

3.2建模結(jié)果分布圖

圖3 果糖模型預(yù)測(cè)值/參考值對(duì)比圖

圖4 葡萄糖模型預(yù)測(cè)值/參考值對(duì)比圖

從驗(yàn)證結(jié)果可看出，果糖和葡萄糖的相關(guān)性較強(qiáng)，建模效果較好，基本可以達(dá)到監(jiān)控的要求。

04 結(jié)論與展望

從模型結(jié)果可知，利用近紅外技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)檢測(cè)管道內(nèi)濃度，并通過調(diào)節(jié)F-90糖漿的輸入流量，從而及時(shí)調(diào)整混床前罐中的果糖比例，提高產(chǎn)品一致性，幫助企業(yè)生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，減少返工現(xiàn)象的發(fā)生。

除了F-55果葡糖漿的制備，我們的設(shè)備同樣可以在F-42、F-60、F-90果葡糖漿的生產(chǎn)過程控制中發(fā)揮作用。

相比于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，近紅外技術(shù)快速、便捷、高效、無損、綠色的特質(zhì)使其在工業(yè)生產(chǎn)中具有無法替代的優(yōu)勢(shì)。

更重要的是，近紅外技術(shù)非常適合于在線過程分析，可以幫助廠家根據(jù)需要及時(shí)調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著近紅外技術(shù)的不斷發(fā)展普及，我們相信這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在各行各業(yè)的工業(yè)化流程中得到充分應(yīng)用，從而幫助企業(yè)加速實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。