国产近红外白砂糖在线分析光谱仪的改进与初步应用研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2本论文研究目的、意义

1.3本论文研究原理

1.4本论文研究内容

1.5本课题的创新点

第二章近红外光谱分析技术理论

2.1近红外光谱分析技术的原理

2.2近红外光谱分析技术

2.3近红外光谱仪

2.4近红外光谱预处理方法

2.5化学计量学基本原理

2.6近红外光谱分析技术的特点

2.7近红外光谱分析技术的难点

2.8建立近红外定量分析模型的步骤

第三章国产近红外白砂糖在线分析光谱仪的改进

3.1国产近红外光谱仪原型机简介

3.2近红外白砂糖在线分析光谱仪系统的应用目标

3.3近红外白砂糖在线分析光谱仪系统

3.4近红外白砂糖在线分析光谱仪系统的安装与改进

3.5软件改进

第四章近红外光谱的采集及预处理

4.1常规化验分析方法

4.2白砂糖样品的化学值

4.3近红外光谱白砂糖在线分析系统

4.4近红外分析方法

4.5近红外原始光谱

4.6近红外光谱的预处理

4.7近红外光谱预处理方法的结果比较

4.8结论

第五章国产近红外光谱仪在线分析白砂糖的研究

5.1近红外光谱法测定白砂糖色值

5.2近红外光谱法测定白砂糖浊度

5.3近红外光谱法测定白砂糖水分

5.4近红外光谱法测定白砂糖灰分

5.5近红外光谱法测定白砂糖蔗糖分

5.6近红外光谱法测定白砂糖粒度

5.7近红外光谱法测定白砂糖二氧化硫

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文