實時檢測水分含量！近紅外技術為魚糜品質控制打開新思路

作為一種新型的水產調理食品原料，魚糜一直深受人們的喜愛。將魚糜斬拌后，加食鹽、副原料等進行擂潰，成粘稠的魚肉糊再成型后加熱，變成具有彈性的凝膠體，此類制品包括魚丸、魚糕、魚香腸、魚卷等。由于魚糜制品調理簡便，細嫩味美，又耐儲藏，頗適合城市消費，這類制品即能大規模工廠化制造，又能家庭式手工生產。

其中，水分含量是影響魚糜及魚糜制品品質的關鍵因素。水分不僅是判定魚糜等級的重要依據，還影響著魚糜的白度、彈性、凝膠強度等指標，乃至魚糜制品的口感。因此如何合理控制產品中的水分，是魚糜生產廠家最為關心的問題。

一、       傳統檢測方法存在許多問題

起初，很多廠家使用的是水分烘箱檢測方法，檢測過程十分費時繁瑣。需要按照定溫、烘干鋁盒、稱取試樣的步驟依次進行。在烘干鋁盒的環節中，需要反復烘干長達數個小時，直到烘干前后兩次的重量差不超過0.005g。

后來許多廠家采用快速水分儀作為魚糜水分檢測的手段。快速水分儀通過加熱單元和水分蒸發通道快速干燥樣品，在干燥過程中持續測量并顯示丟失的水分含量。完成后，最終測定的水分含量值會被鎖定顯示。

相比于動輒耗時數小時的烘箱法，鹵素加熱可以在短時間內達到大加熱功率，檢測效率遠遠高于烘箱法。快速水分儀可以在10分鐘左右輸出結果，大大提高了檢測效率。

面對5分鐘/鍋的生產速度，檢測部門不得不配置多臺快速水分儀和多名檢測人員，以致企業需要負擔高昂的檢測成本。

在這種情況下，魚糜的水分檢測是否有更好的選擇？

二、       近紅外技術實時檢測水分含量

近紅外技術高效、便捷、無損的優勢，可以確保其在不使用任何試劑和耗材的前提下，實時獲取魚糜水分數據，且不對樣品造成破壞，可以代替快速水分儀實現對魚糜水分的快速檢測。

為了證實我們的觀點，我們進行了以下實驗。

2.1 樣品信息

檢測對象：半成品魚糜

樣本數量：400份

檢測指標及分布：水分，含量區間70%~80%

2.2 實驗儀器    

在線式近紅外光譜儀

2.3 樣品采集方法

我們收集了來自湖北某魚糜生產企業的400份魚糜樣品用于建模，每份樣品采集掃描一次。儀器參數：平均次數100，混樣次數1次，積分時間60ms 。

采用在線式近紅外分析儀為檢測設備，采集方式如圖1所示。

圖1 設備安裝和魚糜裝樣實拍圖

2.4 理化參考值來源

1) 理化檢測方法：烘箱法（130℃，烘烤1小時）

2) 檢測步驟：取掃描完光譜后的樣品2~3g，用藥勺將魚糜平攤在鋁箔盤上，放入烘箱在130℃中烘烤1h，然后取出樣品稱重計算水分含量。

三、       建模及分析：

3.1 原始光譜圖

圖2 原始光譜圖

為保證建模效果，建立模型前對原始光譜進行平滑和標準正態變量變換（SNV）預處理，降低光譜的基線漂移等因素造成的影響，處理后的光譜如圖3所示。

圖3 預處理后光譜圖

3.2 建模結果

采用偏最小二乘法建立魚糜的水分定量分析指標模型，過程中有幾個異常值被剔除，得到的結果如表1：

表1 模型參數

3.3建模集預測值/參考值相關性圖

圖4 魚糜水分預測值/真實值相關性圖

3.4 模型實測：

將上述模型導入設備交由客戶試用。在為期11天的試用期內，客戶共驗證了108個樣品，驗證結果如圖5和表2所示。可以看到，與模型參數吻合，驗證結果良好。

圖5 模型試運行預測誤差分布圖(誤差=近紅外預測值-烘箱法水分值)

表2 模型試運行結果

從試運行結果可看出，模型的運行情況良好，誤差分布范圍狹窄，無系統性偏差，可以滿足魚糜生產過程中水分快速檢測的需求。

目前該廠已經用近紅外分析儀替代大部分快速水分儀，用于監測魚糜生產過程中的水分含量變化。

除此之外，經過實際的反復驗證與面市后的不斷改善，我們發現我們的在線近紅外光譜儀在魚糜行業具有以下幾個突出優勢：

1.實時輸出檢測結果

儀器安裝在生產線上實時分析線上生產狀況，根據分析數據即刻反饋進行工藝管控。在線分析可對重要參數進行反饋優化，減少返工，使產品一致性更好。

2.操作簡單、檢測精準

儀器安裝完成后無需人為干預，數據會實時傳輸至電腦。且近紅外技術不受稱量、取樣、制樣等環節中人員操作引入的誤差影響，精密度遠高于傳統方法。

3.綠色環保、節約成本

分析前魚糜樣品無需預處理，分析過程中不破壞樣品，分析完成后不產生消耗和污染。節省了快速水分儀和人工費用，幫助企業大大節約成本。

4.人性化定制

可以根據客戶實際需求，選配或定制附件。儀器接口面板可定制化開發，支持多種網口通訊。能實現與生產工藝的聯動，方便廠家根據需要卡邊控制產品水分，實現利潤提升。

相信在近紅外技術的幫助下，廣大魚糜企業可以更好地穩定產品質量，讓白度、彈性、凝膠強度等指標更接近預期，給人民群眾帶來品質更佳、口感更好的魚糜制品。