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方案介紹:
水分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,是魚糜生產廠家很關心的問題。
目前廠家大多采用快速水分儀作為魚糜水分檢測的手段。相比于動輒耗時數(shù)小時的烘箱法,快速水分儀可以在20分鐘內輸出結果,提高了檢測效率。但面對約5分鐘/鍋的生產速度,快速水分儀仍然無法滿足如此高通量的檢測需求。
近紅外技術有著效率高、便捷的優(yōu)勢,不使用任何試劑與耗材,可以在數(shù)秒內獲取魚糜水分數(shù)據(jù),不對樣品造成破壞,可以替代快速水分儀實現(xiàn)對魚糜水分的快速檢測。
案例欣賞:
一.設備與方法:
1.1 樣品信息
檢測對象:成品與半成品魚糜
1.2 設備信息
采用IAS-Online-S100近紅外分析儀為檢測設備,漫反射檢測。
圖1 設備安裝和魚糜裝樣實拍圖
二.建模及分析:
2.1 樣本光譜圖
圖2 樣本光譜圖
2.2 建模指標
表1 模型參數(shù)
項目 | 指標 | 含量范圍 | 采樣方式 | 建模波段 | SECV | R2 | SEP | RPD |
數(shù)值 | 水分 | 70%~80% | 離線,反射 | 1000-1350nm | 0.20 | 0.99 | 0.22 | 8.50 |
2.3 建模結果分布圖
圖3 魚糜水分模型預測值/真實值對比圖
2.4 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3和表2所示。
圖4 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)
表2 模型試運行結果
項目 | 樣本數(shù)量 | 誤差<0.2%的概率 | 誤差<0.4%的概率 | 平均誤差 | 極差 | 方差 |
數(shù)值 | 108 | 75.9% | 96.3% | 0.18% | 0.95 | 0.20 |
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。
2.5 建??偨Y
1) 模型參數(shù):根據(jù)建模指標顯示,光譜與水分指標有強相關性,R2=0.99。該模型的預測精度為:約68%的樣本預測值與真實值的偏差在±0.20%內,約95%的預測偏差在±0.40%以內;
2) 驗證結果:誤差<0.2%的概率為75.9%,誤差<0.4%的概率為96.3%,平均誤差0.18%,與模型參數(shù)吻合,驗證結果良好。
三.結論與展望
3.1 應用總結
從模型參數(shù)以及試運行驗證結果可知,利用近紅外技術檢測魚糜中的水分含量是可行的。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。
3.2 優(yōu)勢總結
相比于目前的快速水分儀法,近紅外技術有其不可比擬的優(yōu)勢:快速、準確、無損、便捷(表3)。更重要的是,近紅外技術適合于在線分析,并能實現(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,提高利潤。
表3 方法優(yōu)劣對比
項目 | 烘箱法 | 快速水分儀法 | 近紅外法 |
準確度 | 高 | 低 | 高* |
精密度 | 高 | 低 | 高** |
檢測速度 | 慢(數(shù)小時) | 慢(~20分鐘) | 快(數(shù)秒) |
操作要求 | 一般 | 一般 | 低 |
試劑耗材 | 無 | 有 | 無 |
破壞樣品 | 是 | 是 | 否 |
拓展?jié)摿?/span> | 無 | 無 | 有 |
*:近紅外檢測結果是基于烘箱法數(shù)據(jù)的預測值,其準確度會略低于烘箱法。
**: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。
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