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基于近红外的某集团泡芙水分在线监测应用
文章来源：IAS
view

02

Jun
2022

　　1、前言/背景：

　　泡芙是一种常见的休闲食品，深受孩童及年轻人的喜爱。在某集团工厂的实际生产过程中，泡芙生产工艺需要经过两道烤炉，第一道为焙烤炉，其主要作用是使面团膨发形成空心;第二道为干燥炉，其主要作用是干燥达到品控标准。由于第一道炉子不稳定，导致生产过程中需要根据焙烤炉出口的泡芙水分调节干燥炉的工艺，主要为调节干燥炉的干燥时间。现有方法通过快速水分仪检测需要20min左右，干燥炉的一般干燥时间为10.5-12min，故现有方法具有很大的滞后性，无法满足生产实际所需的及时调控，会导致过烘和超标现象的发生。近红外由于其快速、无损、多指标同步检测等特点，可实现在线泡芙水分的快速实时检测，为实时调控干燥炉干燥时间提供依据。本案例应用焙烤炉后干燥炉前的泡芙水分在线检测，为实现干燥时间调控提供支持。

　　2、设备及方法

　　2.1 样品信息

　　检测对象：实时产线上的泡芙

　　2.2 设备信息：

　　机型：设备型号IAS ONLINE-S100，采用漫反射检测原理。

　　3、建模及分析

　　3.1样本光谱图

　　3.2建模指标

项目

范围

SEC

R2cal

SECV

R2cv

10.85-19.50

0.808

0.750

0.873

0.725

　　3.3建模结果分布

　　3.4模型实测：

　　下表显示重复采样后的预测结果及部分统计结果。

样品名称

真实值

预测值

绝对误差

pf199

15.1

15.25

0.15

pf199

15.1

16.396

1.296

pf199

15.1

16.317

1.217

pf199

15.1

15.925

0.825

pf199

15.1

16.259

1.159

pf201

15.25

15.957

0.707

pf201

15.25

16.245

0.995

pf201

15.25

15.973

0.723

pf201

15.25

15.968

0.718

pf201

15.25

16.162

0.912

pf200

13.65

15.034

1.384

pf200

13.65

14.62

0.97

pf200

13.65

15.37

1.72

pf200

13.65

15.013

1.363

pf200

13.65

15.005

1.355

pf198

14.9

15.212

0.312

pf198

14.9

15.318

0.418

pf198

14.9

14.896

-0.004

pf198

14.9

14.873

-0.027

pf198

14.9

14.804

-0.096

pf203

13.7

14.263

0.563

pf203

13.7

14.434

0.734

pf203

13.7

15.337

1.637

pf203

13.7

14.233

0.533

pf203

13.7

15.066

1.366

pf196

16.8

16.202

-0.598

pf196

16.8

16.82

0.02

pf196

16.8

16.07

-0.73

pf196

16.8

17.001

0.201

pf196

16.8

16.596

-0.204

pf197

14.25

14.931

0.681

pf197

14.25

14.728

0.478

pf197

14.25

13.827

-0.423

pf197

14.25

14.592

0.342

pf197

14.25

14.834

0.584

pf202

15.3

14.705

-0.595

pf202

15.3

15.158

-0.142

pf202

15.3

14.979

-0.321

pf202

15.3

15.076

-0.224

pf202

15.3

14.769

-0.531

平均值

14.87

15.36

0.49

极差

3.15

3.174

2.45

标准差

0.67


　　3.5建模总结

　　1) 准确性：根据建模指标显示，光谱与糖度指标有较强的相关性，R²约0.725。该模型的预测精度为：约68%的样本预测值与真实值的偏差在±0.873内，约95%的预测偏差在±1.5以内;

　　2) 重复性：样本实测的重复性SD=0.67，即约95%样本重复性在±1.3以内，约99%的样本重复性约在2.01以内;

　　4、总结与展望：

　　4.1 应用总结

　　该应用基于IAS ONLINE-S100漫反射式近红外设备，在线检测泡芙光谱，根据模型指标可知，依据光谱实时预测泡芙水分具有可行性，且模型的准确性及重复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) 核心模块：IAS ONLINE-S100使用阵列探测器，检测快速，可实现在线实时检测的需要。光谱仪模块采用TEC恒温，可使光谱仪稳定工作在恒定温度区间，有效降低了环境温度对光谱仪的干扰，保障了光谱仪的稳定性和检测波长的准确性，从而确保了预测结果的稳定性。

　　2) 通讯方式：IAS ONLINE-S100系列可以基于MODBUS TCP或RS485通讯协议，通过网口或485与客户主机进行信号传输，客户可以根据自身需求控制设备的启停，并获取检测过程中的检测信号，最终实现依据水分检测结果对干燥时间实施调控的需求。

　　3) 价值创造：在线泡芙水分实时检测，降低人工检测的频次，降低人员工作量和人员成本;基于近红外检测结果，结合产线干燥时间，实现实时干燥速率调控，降低不合格率;基于近红外检测结果，结合产线干燥时间，实现实时干燥速率调控，提高平均水分，增加经济效益;基于近红外检测结果，提供前道水分超阈值预警，方便及时管控前道焙烤工艺;实时显示现场泡芙水分波动情况，便于分析生产工艺现状。


标签: 漫反射、泡芙品质检测、水分、在线检测
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