隨著全球制糖行業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和成本控制要求的不斷提高，傳統(tǒng)化學(xué)分析方法（如滴定法、色譜法）的局限性日益凸顯。這些方法存在檢測(cè)周期長(zhǎng)、破壞樣品、試劑消耗量大等問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)代制糖工業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。近紅外光譜（NIR）技術(shù)作為一種快速、無(wú)損、環(huán)保的檢測(cè)手段，憑借其高效性和多指標(biāo)同步分析能力，逐漸成為制糖行業(yè)智能化升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)。

近紅外光譜技術(shù)可覆蓋制糖產(chǎn)業(yè)鏈的多環(huán)節(jié)檢測(cè)需求，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：

1.原料品質(zhì)評(píng)估

甘蔗/甜菜：糖分（Brix值）、纖維含量、水分、還原糖、灰分等。

檢測(cè)意義：纖維含量影響壓榨效率，糖分決定出糖率，水分過(guò)高可能導(dǎo)致儲(chǔ)存霉變。

2.加工過(guò)程監(jiān)控

糖汁澄清階段：pH值、色值、濁度、膠體含量。

結(jié)晶階段：糖膏純度、母液殘留糖分。

3.成品糖質(zhì)量控制

白砂糖：蔗糖分、還原糖分、色值、灰分、水分。

紅糖：多酚類物質(zhì)

典型應(yīng)用案例

1.泰國(guó)TSMC糖業(yè)集團(tuán)

應(yīng)用場(chǎng)景：甘蔗原料入廠快速分級(jí)。

技術(shù)方案：車載式近紅外設(shè)備對(duì)運(yùn)輸車輛中的甘蔗進(jìn)行糖分和纖維含量實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)速度達(dá)200噸/小時(shí)，分級(jí)準(zhǔn)確率>95%。

效益：減少低質(zhì)原料混入，年節(jié)約成本約120萬(wàn)美元。

2.中國(guó)廣西某糖業(yè)集團(tuán)

應(yīng)用場(chǎng)景：白砂糖色值在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)方案：在干燥工段安裝在線近紅外探頭，實(shí)時(shí)反饋色值數(shù)據(jù)至DCS系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)活性炭添加量。

效益：色值波動(dòng)范圍下降，優(yōu)級(jí)品率提升12%。

3.巴西BSI公司

應(yīng)用場(chǎng)景：紅糖功能性成分檢測(cè)。

技術(shù)方案：建立近紅外模型快速分析多酚、鐵元素含量，用于**健康食品市場(chǎng)認(rèn)證。

效益：檢測(cè)時(shí)間從2天縮短至3分鐘，產(chǎn)品溢價(jià)提高20%。

模型建立方法與注意事項(xiàng)

1.建模流程

樣本收集：覆蓋原料多樣性（如不同品種、產(chǎn)地、季節(jié)的甘蔗）、加工波動(dòng)范圍（如pH5.5-7.0）。

光譜采集：采用透射或漫反射模式，波長(zhǎng)范圍通常為900-2500nm。

數(shù)據(jù)預(yù)處理：SNV（標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換）、一階導(dǎo)數(shù)、MSC（多元散射校正）消除基線漂移。

模型選擇：PLS（偏*小二乘回歸）為主流算法，復(fù)雜場(chǎng)景可結(jié)合SVM（支持向量機(jī)）。

驗(yàn)證與優(yōu)化：通過(guò)交叉驗(yàn)證（如K-fold）和外部驗(yàn)證集評(píng)估R2、RMSEV值。

2.建模注意事項(xiàng)

樣本代表性：需涵蓋極端值（如霉變甘蔗、高灰分糖液），避免模型過(guò)擬合。

環(huán)境干擾：制糖車間高溫高濕環(huán)境需選擇防塵防水探頭，定期校準(zhǔn)光源。

模型更新機(jī)制：每季度補(bǔ)充新樣本數(shù)據(jù)，防止因原料品種更替導(dǎo)致模型失效。

數(shù)據(jù)融合策略：結(jié)合近紅外與理化指標(biāo)（如電導(dǎo)率）建立多源融合模型，提升預(yù)測(cè)穩(wěn)健性。

智能制造推動(dòng)需求：在工業(yè)4.0背景下，近紅外技術(shù)可實(shí)現(xiàn)制糖全流程（甘蔗/甜菜種植、壓榨提汁、澄清結(jié)晶、成品分裝）的在線監(jiān)測(cè)，**提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平。成本與環(huán)保優(yōu)勢(shì)：減少化學(xué)試劑使用，降低人工成本，符合綠色生產(chǎn)趨勢(shì)。質(zhì)量溯源體系構(gòu)建：通過(guò)近紅外光譜數(shù)據(jù)建立原料與成品的品質(zhì)關(guān)聯(lián)模型，助力糖企實(shí)現(xiàn)全鏈條可追溯管理。近紅外光譜技術(shù)已逐步滲透至制糖行業(yè)的原料收購(gòu)、工藝優(yōu)化、質(zhì)量管控等**環(huán)節(jié)，其應(yīng)用價(jià)值在降本增效、綠色生產(chǎn)等方面得到充分驗(yàn)證。未來(lái)發(fā)展方向包括：

微型化與智能化：開(kāi)發(fā)手持式近紅外設(shè)備用于田間快速檢測(cè)。

多技術(shù)融合：結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)甘蔗表皮損傷與內(nèi)部糖分的同步分析。

標(biāo)準(zhǔn)化體系建立：推動(dòng)行業(yè)制定近紅外檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，解決不同企業(yè)間模型遷移難題。

通過(guò)持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)協(xié)作，近紅外光譜技術(shù)有望成為制糖工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的**驅(qū)動(dòng)力之一。