浅析近红外分析仪在玉米质量检测中的应用
2024-05-06谷忠超
◎ 谷忠超
(黑龙江象屿农业物产有限公司,黑龙江 齐齐哈尔 161000)
一直以来,玉米被广泛地应用于工业产品中,如生活中较为常见的玉米淀粉、味精和饲料等,均与玉米联系颇深。从工业生产角度来看,引进先进的仪器,构建有效的检测活动,对检测玉米品质至关重要。
一般来说,常见的玉米水分检测方法有105、130 ℃烘箱衡重法等,但其所需时间为2~5 h,虽然应用全颗粒电阻式测量方式,能够节约一定时间,但此种方法备受样品状态影响,准确度不理想,对玉米淀粉的检测也差强人意[1]。因此,本文引进近红外分析仪,旨在提升检测效率和精度,推动玉米工业化发展。
1 近红外分析仪应用概述
相较于其他分析仪器,在玉米质量检测中,使用近红外分析仪进行测定时,整个过程只需要2~3 min,检测效率极高。同时,该仪器误差相对较小、检测结果精准度较高,所得的测定结果也能够满足国家标准要求[2]。从目前的使用情况来看,此类仪器可以在实验室中使用,也可以根据需求在户外现场使用,从而满足玉米不同阶段的品质检测要求。然而,受技术、资金等因素影响,目前近红外分析仪的推广度相对较低,这也是未来相关推广人员需要重点关注的内容。
2 近红外分析仪工作原理
近红外分析仪具有高精密性、技术性的特点,在国外已成熟应用。早期,受资金、技术等方面的限制,近红外分析仪在我国较少应用,近年,随着科技的发展,近红外分析仪的应用逐渐增多。从近红外分析仪的分析原理来看,其以朗白-比尔定律为核心,基于不同物质分子对红外线的特性吸收差异,以其测量对象为反射光,适用于不透明物质。同时,在运用近红外分析仪时,分析人员要选择合适的实验方法,分析设备对于不同波长光的吸收情况,从而最大限度地保障检测结果。
将近红外分析仪应用于玉米质量分析中,通常包括以下步骤:在工厂校准期间,可基于实验数据和线性回归,得出相关常数;在校准测试期间,可换取样品,分析校准结果适用性;在分析期间,扫描样品测出相关值,代入方程后即可获取结果。
3 校准阶段
3.1 仪器设备
近红外分析仪、烘箱、称量瓶、水浴锅、分析天平、温度计、旋光仪、滤纸和锥形瓶。其中,分析天平精确到万分之一。
3.2 相关药品
甘油、硫酸锌、亚铁氰化钾和无水氯化钙。
3.3 检测的优势
本次检测使用专用取样器,完成标准取样,随后将其送到实验室进行检测,并利用近红外设备获得检测数据,完成相关数据分析,从而快速完成检测分析解读,得到准确的数据分析结果。整个分析活动依托计算机软件,完成质量检验工作,所有分析指标的直观性较强,有利于后续检测活动的进行。
3.4 校准
(1)在校准活动中,样品选择与制备,都会影响校准结果的合理性与科学性。在具体实践中,检测人员需要细致选择样品,严格把控样品的水分含量和淀粉含量,将其控制在特定的范围内。本次检测样品水分范围为9.8%~15.8%、淀粉含量为59%~66.9%,使用分样器将缩分样品到100 g 左右,做粉碎处理后,装于样品瓶。
(2)由专业人员开展实验室基准分析活动。本次检测应用水分快速法和谷物籽粒粗淀粉测定方法,平行测定取平均值。在进行理化分析阶段,将分析仪与电脑相连接进行数据扫描。另外,本次检测选择滤光片数量为20、样品数量为120,由专人操作,确保进样一致。
(3)整理数据,得出结论。在此阶段,录入准确的数据,利用仪器软件进行线性分析。删除差别大的样品后,选择滤光片,运用相关程序,再次进行线性分析,并利用得出校准的相关系数和预测标准误差,确定最终校准。在本次实验分析活动中,要求删除的样品数据量不能超过样品总数的10%,如果超过了该数值,那么此次所得的数据均视为无效。此次实验后,删除水分数据2 组、淀粉数据5 组[3]。表1 为具体的校准数据和国家标准要求一览表,将本实验数据与其进行对比可知,本次校准数据合格。
表1 玉米质量校准数据和国家标准要求一览表
4 校准测试阶段
4.1 样品选取制备
相关原则与校准相同,本次样品数量为25 个。
4.2 测试数据和结果
相关测试信息数据见表2,基于测试可知,本次玉米质量校准符合要求。
表2 玉米质量校准测试数据一览表
4.3 实际工作优化
虽然上述测试理论上合格,但是在实际应用阶段,仍然存在问题。例如,玉米水分、玉米淀粉都是分析基而非收到基,究其原因在于,在操作阶段,样品均为实验磨粉碎;在粉碎阶段,受磨过快的转速影响,玉米样品水分有所流失,水分流失既受玉米原始水分影响,也与粉碎样品量和时间密切相关。因此,在实验环节,应用实验磨合粉碎粒度制样,测试水分校准及潮粮分析的二次水分,结果均符合要求。同时,实验证明,在一定范围内,玉米粉度对水分校准影响较小,潮粮虽然在特定温度和时间范围内对水分校准有所影响,但最终结果也符合要求。另外,需要注意的是,在测定潮粮淀粉阶段,需将温度控制在50 ℃左右,时间控制在1 h 左右,待冷却后再进行测定,以免影响淀粉性质和最终结果。
5 近红外分析仪应用时的注意事项
5.1 建立可靠监督管理机制
在近红外分析仪的应用阶段,需基于现场作业环境、独特性能、基本特点等内容,拟定可靠的监督管理机制,以保证仪器工作状态的稳定性,提高工作结果的可靠性。从实践情况来看,应注意以下内容:①拟定定期检查制度,明确具体工作内容、工作要求等,以此保证设备运行的稳定性,保证所得检测结果的准确性。②拟定质量评估方案,建立多元化评价方案,设置多元化评估指标,如响应灵敏度、数据准确性等,以及时发现存在的问题并拟定应对措施,从而提高工作状态的稳定性,提高检测数据的准确性与合理性[4]。
5.2 拟定科学管理机制
①检测机构应建立健全的管理机制,利用技术建立可靠的应用模型,综合分析相关内容,基于实际情况建立科学管理机制,以此拟定完整的工作流程,提高整个操作过程的规范性。②在拟定管理机制的过程中,检测机构需要做好管理机制内容的细化处理,保证管理机制的严谨性,以此提高检验结果的稳定性。③在落实管理机制的过程中,需要做好相关内容的整理工作,提取其中有价值的应用数据,并基于得到的分析结果,完善现有管理机制,提高管理机制的指导性。
5.3 加强人员能力培训
近红外分析仪对于人员专业能力有着较高要求。因此,在应用过程中,检测机构需要做好相关人员综合能力的培训工作,拟定配套培训课程,包括操作知识、安全防护意识等,从而提高培训课程的科学性,使相关人员可以熟练掌握相关设备的操作方法、保养要求,以此保证设备的应用效率。除此之外,在完成培训后,检测机构需要对相关人员进行综合能力测试,并将测试结果与相关人员绩效、晋升关联在一起,以此提高相关人员对于工作的重视度,减少人为因素对测试结果的负面影响[5]。
6 结论
综上所述,本研究利用近红外分析仪,构建了玉米水分和淀粉测定与校准活动,结果符合国家标准要求,证明近红外分析仪可应用于玉米质量检测,值得大范围推广。然而,近红外分析仪也有如下局限性:适用于常量成分检测;分析未知样品需预先建立校正模型;需要不断对模型进行维护,以此提高所整理数据的应用价值。