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近红外光谱分析技术在制糖生产中的应用研究已经很多,而且结果证明是可行的。前期研究中所使用的近红外光谱仪都是进口设备,还未发现类似国产仪器设备的应用。但是进口设备昂贵的价格和维护费用严重限制近红外技术在制糖行业的推广,所以自主研制适合糖厂使用的国产近红外光谱仪迫在眉睫。
本课题对国产近红外白砂糖在线分析光谱仪的改进及其在甘蔗糖厂成品(白砂糖)检测中的应用进行了初步研究。通过筛选具有代表性的样品,选取不同预处理方法和数学方法,建立数学预测模型,并用于现场白砂糖在线快速分析。主要的研究内容有:
1、提出近红外在线分析系统设计方案和应用要求,并与国内专业仪器制造企业联合开发近红外系统,并对国产近红外在线分析系统进行调试和改进,最终达到糖厂实际应用要求。
2、利用国产近红外光谱仪在线快速分析白砂糖的色值、浊度、水分、灰分和蔗糖分,实验结果显示与常规分析方法的偏差较小,在可接受范围内。
3、研究了多种近红外图谱的预处理方法,发现“标准化+Savitzky-Golay一阶求导十正交信号校正”联合应用效果最佳。
4、研究偏最小二乘法(PLS)和人工神经网络(ANN)两种算法在建模时的表现,结果是在不同的白砂糖指标模型中表现各异,ANN适合色值、浊度、水分、蔗糖分和粒度,而PLS适合灰分和二氧化硫。
实验结果表明,国产近红外白砂糖在线分析光谱仪可用于甘蔗糖厂的白砂糖检测,结果具有很好的相关性,预测均方根误差小。经实际生产实验证明,国产近红外白砂糖在线分析光谱仪可应用于甘蔗糖厂的白砂糖分析。