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面粉近红外离线检测应用
文章来源:IAS
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02

Jun
2022

  1、前言/背景:

  国标GB/T 1355-2021中对不同等级面粉的水分、灰分、面筋均提出了明确要求;同时,蛋白和吸水率也是衡量面粉质量的重要指标。传统检测方法对操作人员要求较高、耗时长,无法适应工厂繁重的检测需求。近红外光谱分析法具有快速、无损的特点,能够在几分钟内实现样品化学成分的检测,操作简单方便且不需要消耗其它分析试剂,十分适合作为实验室大量样品常规理化检测的替代方法。本案例应用于面粉产品质量监控环节,以面粉的水分、灰分、面筋、蛋白、吸水率作为评价指标进行面粉质量判定。

  2、设备及方法

  2.1 样品信息

  检测对象:面粉

  2.2 设备信息:

  机型:设备型号IAS-3120,采用透反射检测原理测量液体。适用于颗粒、粉末、液体等样品的离线检测。同时便携式设计和内置电池可以满足现场分析的检测需求。

IAS- 3120

  2.3 安装环节/使用场景:

  设备放置在面粉厂品控实验室,车间定时从生产线上取样后直接采用设备进行检测。

  3、建模及分析

  3.1样本光谱图

  3.2建模指标

指标

RMSECV

R2

水分

0.126

0.89

吸水率

0.97

0.9

蛋白

0.33

0.99

面筋

0.83

0.98

灰分(一、二粉)

0.027

0.99

灰分(四粉)

0.037

0.98


  3.3建模结果分布

  3.4模型实测:

  下表显示预测结果及部分统计结果。

样品编号

水分参考值

近红外预测值

预测偏差

蛋白参考值

近红外预测值

预测偏差

01

14.4

14.43

0.03

14.7

14.42

-0.28

02

13.7

13.92

0.22

11

11.07

0.07

03

14.6

14.50

-0.10

10.2

10.40

0.20

04

13.9

13.81

-0.09

11

10.90

-0.10

05

13.9

13.81

-0.09

11

10.96

-0.04

06

14.5

14.46

-0.04

14.9

14.70

-0.20

07

14.5

14.46

-0.04

14.9

14.80

-0.10

08

14.3

14.39

0.09

14

13.63

-0.37

09

14.2

14.17

-0.03

14

13.89

-0.11

10

14.2

14.16

-0.04

10.3

10.32

0.02

样品编号

面筋参考值

近红外预测值

预测偏差

灰分参考值

近红外预测值

预测偏差

01

38.6

39.15

0.55

0.43

0.449

0.019

02

30.8

31.83

1.03

0.43

0.402

-0.028

03

30.8

31.17

0.37

0.7

0.699

-0.001

04

31.1

30.01

-1.09

0.39

0.388

-0.002

05

31.1

30.79

-0.32

0.38

0.374

-0.006

06

31.1

31.80

0.70

0.64

0.638

-0.002

07

30.9

32.22

1.32

0.64

0.668

0.028

08

30.9

30.54

-0.36

1.42

1.401

-0.019

09

40

39.18

-0.82

1.83

1.817

-0.013

10

29.7

29.68

-0.02

1.16

1.152

-0.008

样品编号

吸水率参考值

近红外预测值

预测偏差

01

64.8

65.10

0.30

02

64.8

65.36

0.56

03

63.2

63.01

-0.19

04

63.2

62.67

-0.53

05

59.1

60.19

1.09

06

59.1

60.11

1.01

07

58.7

59.17

0.47

08

58.7

58.99

0.29

09

63.9

63.44

-0.46

10

63.9

63.64

-0.26

  3.5建模总结

  1) 准确性:根据建模指标显示,光谱与水分、蛋白、灰分、面筋、吸水率指标有较强的相关性,R²均达到了0.9以上。水分模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.126%内,约95%的预测偏差在±0.25%以内;蛋白模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.33%内,约95%的预测偏差在±0.65%以内;面筋模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.83%内,约95%的预测偏差在±1.65%以内;灰分(一、二粉)模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.027%内,约95%的预测偏差在±0.055%以内;灰分(四粉)模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.037%内,约95%的预测偏差在±0.075%以内;吸水率模型的预测精度为:约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.97%内,约95%的预测偏差在±2.0%以内。

  4、总结与展望:

  4.1 应用总结

  该应用基于IAS-3120便携式近红外在线光谱仪,离线检测面粉样品光谱,根据模型指标可知,依据光谱快速检测面粉的水分、蛋白、灰分、面筋、吸水率具有可行性,且模型的准确性均达到业内较高的水平,满足客户的实际需求。

  4.2优势总结

  1) 设备特点:IAS-3120可在1分钟内同时分析多个指标参数,无需专业人员即可一键输出多指标检测结果。适用于颗粒、粉末、液体等样品的离线检测。同时便携式设计和内置电池可以满足现场分析的检测需求。

  2) 检测对象与指标:IAS-3120作为便携式检测设备,适用场景多样。此外该产品除了检测水分、蛋白、灰分、面筋、吸水率外还可以检测样本的沉降值、破损淀粉等指标,客户可以根据自身需求定制相应的检测模型。

  3) 价值创造:IAS-3120的检测为客户面粉质量控制节省大量的时间、人力、物力的同时,全面提高生产效益。


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