近红外品质分析技术在油脂工业中的应用.docx

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1、近红外品质分析技术在油脂工业中的应用近红外品质分析技术：原理：近红外是光谱中波长为650纳米至2300纳米的光。在这个波长范围内，特定的原子群（或称基团或组分，如水分基团，蛋白基团，油脂基团等）有对应的特征吸收波长，而且符合比尔定律（BeersLaW）:即被吸收光量的对数值与样品中吸收该波长光的原子的聚集度存在线性关系。这样，我们就可以通过测定样品对某一特殊波长光的吸收值来计算这种特殊波长对应的原子群（成分）的聚集度（百分比含量）。将计算机技术与近红外光谱技术结合，就产生了当代的近红外品质分析仪技术。系统特征：快速：测定一个典型样品的时间为10秒准确：经AACe-美国谷物化学家协会和AoAC美

2、国油脂化学家协会批准作为工厂现场测定许可方法多用途：一台仪器可以测定多种产品，可以同时测定一个产品中多种成分光谱仪器：无需任何化学药剂操作简单：无需任何专业知识和称量、读数、计算等人工环节。对于工厂用户来说，它最有价值的特点就是快速和无需化学试剂。一个典型的油脂加工厂中近红外技术的应用：我们以亚洲地区最大的油脂加工企业，中粮集团与世界上最大的油脂生产商新加坡Willimar公司合资的东海粮油（张家港）工业公司为例，来分析一下近红外品质分析技术在油脂加工生产过程中的作用。该公司在其所有的下属毛油生产工厂中配备了美国帝强公司INSTALAB61OSBI型近红外品质分析仪。一、美国帝强公司INSTA

3、LAB610SB在大豆油厂的应用：首先，一个典型的大豆油生产线的简单流程如图一。黑色实线为物料流动的方向，红色点为近红外品质分析仪监控点，红色实线为该点抽检样品的流向，绿色箭头线为现场根据近红外仪分析结果进行反查和调节生产线的指向。我们对此进行详细的说明：1、原料收购环节：原料收购时，工厂最头疼是按质定价问题。对于油厂来说，愿意为含油量及蛋白含量都较高的原料支付更高的价格而不愿为劣质的原料支付同样的价格。但是，原料收购极具季节性，一般在收购旺季时，厂门口或收购点门前总是排着长长的送原料的大卡车，使用传统的索氏抽提法对样品中原料的含油量进行测定，每个样品就得花上最少4个小时，这样，化验员非常辛苦

4、却化验不了几个样品。原料供应商也会等待得焦急不安。但原料的价格又必须由其品质如含油量高低来确定。在这种情况下，目前生产厂商大多采用经验方法，让有经验的检验人员靠感观方法判定其含油量等主要指标，并据此定价。这个方法的最大问题有三个，一是，原料供应商不信任这种感观定价，从而导致纠纷发生；第二，感观方法毕竟不是一种科学方法，人为误差极大，同时，还确实有可能发生检验人员由于利益驱使而产生故意的误差。一台美国帝强公司的近红外品质分析仪Instalab即可解决这个问题,它的特点是：决近一同时测定多至9种成分的时间仅为10秒钟，准加校准参数确定后，未经授权，任何人可以操作但不能更改测定结果。能JE源箔注-仪

5、器自动打印测定出的各成份的百分含量，白纸黑字，一目了然，原料供应商易于接受。而在这个环节，近红外品质分析仪产生的直接的经济效益也有两方面：以一个每年收购5万吨原料的工厂为例：1）、按质付款，假设以前的收购中，对原料实际含油量平均高估了0.5%计算，每年损失的成品毛油为250吨，以市价6000元/吨计，为150万。2）、节约化验成本：一般来说，一个索氏提取实验的成本为大约6元，如果在不使用近红外仪情况下，原料收购要作的化险为3000次，则在使用近红外仪情况下减少2/3,即2000次，成本节约为每年2000x6=12000。2、生产线的现场监控大豆经筛选去杂及预热后，即进入1）、脱皮工序：这个工序

6、中，我们可读谡工一个近红外监控点监控豆皮的成份变化,这是因为在脱皮过程中，脱出的豆皮被真空吸出方式吸出，真空吸出装置的吸力大小将直接影响对豆皮的吸出程度。如果吸力太大，会将一部份豆肉也吸出，从而造成原料的浪费；而如果吸力太小，也会使豆皮不能被完全吸出，而进入下一道工序，从而使生产线效率降低，并浪费药剂。如果我们将该点的豆皮用近红外仪进行监控，如前所述，可在约10秒钟内了解豆皮中蛋白或含油量的多少，从而判断出豆皮是否被完全吸出或是否吸出了豆肉，并据此调节吸出力大小，以保证豆皮的充分吸出并不吸出有用的豆肉。之后是将豆肉破碎至1/8,然后进入轧机进行物区，轧成的胚片进入及出车间进行浸出，从浸出车间得

7、到两种产品一毛油和浸出粕。2）、氧储聘浸出粕作为一个近红外仪监控点,从生产线中间隔固定时间取出样品进行分析，在10秒钟内获得该浸出粕样品中含油量的多少，从而判断前面的几个工序是否工作正常。如果我们发现残油太高，可以立刻从如下几个方面进行检查：a、轧胚：胚片的厚度对浸出效果影响很大，如果胚片太厚，在浸出时就会因为溶剂不能完全进入胚片内部而导致不能完全将油浸出；如果胚片太薄，又容易使胚片在浸出过程中打卷或破裂，也不能达到理想的浸出效果，从而导致浸出粕中残油过高。b、浸出：如果对轧胚环节的检查没有发现问题，可以接着检查浸出车间。浸出车间导致浸出粕中残油过高的异常情况有三个：一是胚片进料太厚，使浸出液

8、一正已烧不能完全充分淹没料胚，从而使浸出不充分；二是正已烧喷嘴有可能被堵塞，从而不能提供充足的正已烧；第三就是浸出腔中不同区段的泵工作不正常，使各段不能按预期完成其浸出目标，最终导致总体浸出效果不佳。我们当然希望粕中的残油越低越好，但事实上我们经常会遇到残油太高的问题。在没有帝强的近经外品质分析仪情况下，假设我们在早上9：OO从生产线上取下一个样品，送化验室以索氏提取法进行测定，通常需要3-5个小时，才能将粕中的残油测定出来，如果不幸在这个时段中生产线有上述问题之一，当根据化验室测定的结果发现粕中残油太高时，生产线已经在此状态下工作了好几个小时，这几个小时的粕中就浪费了很多的油。以东海粮油为例

9、，它的日处理量是2500吨，即约105吨/小时。假设4个小时后发现残油由正常的0.6%上升至0.8%,再据此进行调整时，生产线上损失的油为：105480%（粗略的原料/粕比）X（0.8%-0.6%）=0.672吨毛油市值：0.6727000=RMB4704也就是说每次这种情况可由于使用近红外仪而避免约5000元人民币的损失。当然我们绝大多数生产商没有这么大规模，但这种由于化验手段的非实时性而造成的损失日积月累起来就是非常可观的数目了。3）、成品粕：建立域品彩溢拴,点对成品粕的品质进行测定，是为了保证按用户的要求生产特定规格的粕。在这个用户的实例中，由于全部使用蛋白含量较高的进口美国或南美大豆，

10、如图一，如果只经脱溶、粉碎和干燥，得到的豆粕蛋白含量都在48%以上，但不是所有用户都需要如此高蛋白含量的粕，他们有的需要44%蛋白的粕，有的需要46%蛋白的粕。在此情况下，工厂可以根据订货和销售计划，制定确切的生产计划，在某一特定的时间段内生产确定数量的特定蛋白含量的豆粕。蛋白含量的调控是通过豆皮加入量的调节来实现的。用美国帝强近红外仪在10秒内测定成品粕中的水分、蛋白和含油量，根据测定结果调整如下环节：a、干燥过程中物流速度与蒸汽量：目的是调整水分。水分含量太高，用户不能接受，水分含量太低，工厂又吃了亏；b、 豆皮加入量：保证豆粕中蛋白的含量在一个特定范围内；c、 油胶加入量：保证豆粕中含油

11、不至过高，因为过高的含油使豆粕容易酸败。而如果不被加入粕中，油胶又会被白白扔掉或只能以极低的价格出售；通过以上调节，即可保证生产线按照计划在某一时段生产某一特定成分要求的粕，并分类存放。粕的价格完全由蛋白决定，一般来说，一个百分点的蛋白价格是41元，如48%蛋白的粕价格是1963元/吨，46%的是1880元/吨，44%是1800元/吨。因此，保证生产出稳定品质的粕就意味着经济效益的最大化。二、花生油、油菜籽油、棉籽油和向日英油生产厂中近红外仪的应用：我们在上面实例中的用户是加工大豆获取大豆油，因此直接获得浸出粕。如果是加工其它油耕，如油菜籽、花生或向日葵，近红外监控点的设置会有所区别。1、原存

12、我做发潮点与大豆油厂是完全一样的。2、初榨饼监测点:与大豆油加工不同的是，它第一次出油的是初榨工序，初榨后得到部分毛油和初榨饼，这时应该将初榨饼作为一个监控点，通过对其含油的快速测定来监测初榨工序的正常与否。因为初榨饼的含油如果高于工艺设计要求，就会使下一步的浸出效果不佳，从而导致最终的浸出粕中残油过高。因此需要在这个点建立监控，以保证对初榨车间工作状态的实时监控。3、浸出粕监测点:初榨饼会进入下一工序：浸出，经浸出后得到另一部分毛油和浸出粕。对浸出粕也需建立与在大豆生产线上相同的的监控点来监测浸出车间的工作状况。这个点的作用与在大豆油生产厂中是相同的。不过当发现残油过高时，需要检查的只有浸出

13、车间，而不象在大豆油生产厂中还需检查轧胚车间。4、成品粕监测点,在浸出粕经干燥脱溶后即为成品粕。成品粕的含油已由前面的浸出粕监测点监测。因此它的主要作用是对水分含量的监控，水分含量的高低可由调整干燥过程中的粕流量和蒸汽量来控制。这个监测系统请参见文后所附图二。综上所述，我们说近红外品质分析技术由于其完全不同于传统经典化学方法的光谱测定原理，使油料加工企业完全实现了对生产线上物流品质的现场监控，从而使现场工程师可以获得实时参考数据，对生产线各环节进行及时的调控。其直接的经济效益一是使高残油的情况可以被及时发现，并进行处理，以避免生产线长时间在此状态下运行造成的巨大经济损失。其次是大大减少常规化脸

14、的次数，直接节约化学药剂的开支。间接的经济效益是可以减少实验室工作人员的工作强度，可将部分人员充实到生产或营销一线，并避免原料收购时操作人员人为操纵测试结果的情形。下表显示了在不同类型的油料加工企业中，可以设立的近红外品质监控点及相应的作用：在大豆油生产线上，可将如下第一列中的各点设为近红外监控点，并达到第二列所列的对应的目的：近红外监控点目的原料收购1、加快收购速度2、杜绝人为误差3、白纸黑字,增强原料供应商的信任大豆去皮1、根据豆皮成分含量,实时控制真空吸出装置吸力强度漫出粕1、实时监测浸出粕残油含量,并据此调整轧胚和浸出工序成品粕1、实时监测成品粕水分、蛋白、含油量。并据此调节干燥、豆皮加入和油胶加入工序。油菜籽油、花生油、棉籽油和向日葵油生产商:近红外监控点目的原料收购1、加快收购速度2、杜绝人为误差3、白纸黑字,增强原料供应商的信任预榨饼1、实时监测预榨粕含油量,并据此调整预榨工序漫出粕7、实时监测浸出箱残油含量,并据此调整浸出工序成品粕1、实时监测成品粕水分、蛋白、含油量。主要是对水分的监测,并据此调节干燥工序。