一种用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置的制作方法

1.本发明属于食品饮料加工设备领域，具体涉及一种用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置。


背景技术：

2.我国饮料市场的高速发展，推动饮料加工技术与装备工业的创新与发展。其中，饮料灌装装备在提升食品企业生产效率发挥重要作用，也成为我国食品装备重点发展方向之一。在饮料灌装生产过程中，需要在关键工艺点定时进行样品质量检测，并基于质量检测结果进行工艺调控，以确保生产产品质量安全。目前，对灌装生产过程中饮料样品的主要质量指标的检测，如可溶性固形物含量与酸度的检测仍采用从工艺管线取样与离线分析的传统方法，分析结果滞后于在线生产过程，不能满足饮料灌装高速度与高精度的发展需求。因此，在饮料灌装生产过程中，对灌装样品进行在线快速检测，实时检测灌装样品的质量数据，对生产的质量安全，提升产品质量具有重要意义。
3.近年来，随着检测装备与数据处理分析方法与技术的发展，推动无损快速检测技术的研究开发，并在石油化工、农业、制药等领域广泛应用，也在过程生产领域的实时质量监测控制中发挥重要作用。无损检测技术近年来在食品饮料领域的质量监测方面取得一定的进展，但在食品生产过程的实时在线检测，装置与检测方法仍然缺乏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有的饮料灌装在线检测技术与装置的不足，提供一种基于近红外光谱的在线检测装置，可以快速、无损检测灌装管道内的饮料样品的可溶性固形物含量与酸度质量指标，有助于提升饮料灌装生产装置的质量监测与控制水平。
5.本发明涉及的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，包括光源、入射光纤、管道液体测量池、出射光纤、近红外光谱检测器、光谱数据采集与处理单元。其中，管道液体测量池由光路测量狭缝、管路、卡盘组成，可以通过卡箍快接的方式安装至饮料灌装生产线管路中，方便集成到液体饮料生产装置中。
6.本发明涉及的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，对饮料灌装生产过程的样品进行在线检测时，首先利用饮料样品的近红外光谱、样品理化指标数据和化学计量学方法建立分析模型，再通过光源、管道液体测量池与近红外光谱检测器采集管道内饮料样品的光谱，将光谱代入分析模型，进行理化指标的预测，实现饮料的在线检测。在线检测装置具体的使用方法步骤如下。
7.步骤一、从饮料灌装管线上收集具有代表性的样品，利用在线检测装置测量样品的近红外光谱；同时，采用标准方法测定样品的理化指标数据，包括采用折光法测定可溶性固形物含量，采用滴定法测定酸度。
8.步骤二、利用样品的近红外光谱、理化指标数据与化学计量学方法建立模型。
9.步骤三、在线测量灌装过程中饮料的理化指标：
（1）利用在线检测装置测量饮料灌装生产管道内的光谱；（2）选用建立的模型，对样品光谱进行分析，得到理化指标的预测结果；（3）在光谱数据采集与处理单元中显示饮料在线检测的结果及实时数据曲线。
10.相对现有的技术与装置，本发明具有以下优点。
11.本发明操作简便，分析速度快，可同时在线检测饮料灌装线上产品的多项质量指标，可以克服传统方法需要取样分析，分析时间长等问题。
12.本发明可以直接安装在灌装生产线的管道中，实现连续实时检测，与工艺控制紧密连接，有助于提高饮料灌装生产效率，为保证灌装饮料的质量安全，稳定控制生产工艺提供在线检测技术与装备保障。
附图说明
13.图1是本发明所述的一种用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置的结构示意图。
14.图2是实施例中以橙汁饮料的可溶性固形物含量的实测值与预测值建立的模型的相关曲线图。
15.图3是实施例中以橙汁饮料的酸度的实测值与预测值建立的模型的相关曲线图。
16.图4是实施例中在灌装生产线上在线监测橙汁饮料的可溶性固形物含量与酸度的趋势图。
具体实施方式
17.以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定。
实施例
18.按照下面步骤进行橙汁饮料灌装过程的产品质量在线检测。
19.步骤一、从饮料灌装管线上收集具有代表性的橙汁样品，利用在线检测装置测量样品的近红外光谱。
20.步骤二、采用标准方法测量收集的橙汁样品的理化指标数据，包括采用折光法测定可溶性固形物含量、滴定法测定酸度。
21.步骤三、利用样品的近红外光谱、理化指标数据与化学计量学方法分别建立橙汁饮料的可溶性固形物含量与酸度指标模型，模型分别见图2、图3。
22.步骤四、在线测量灌装过程中橙汁饮料的理化指标：（1）利用在线检测装置测量灌装生产管道内橙汁饮料的光谱；（2）选用建立的模型，对橙汁饮料的光谱进行分析，得到理化指标的预测结果；（3）在光谱数据采集与处理单元中显示橙汁饮料在线检测的结果及实时数据曲线，包括可溶性固形物含量与酸度指标的实时数据曲线，如图4。


技术特征：
1.一种用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，包括光源、入射光纤、管道液体测量池、出射光纤、近红外光谱检测器、光谱数据采集与处理单元。2.根据权利要求1所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于：利用饮料样品的近红外光谱、样品检测指标数值和化学计量学方法建立分析模型，再通过光源、管道液体测量池与近红外光谱检测器采集管道内饮料样品的光谱，将光谱代入分析模型，进行检测指标的预测，实现饮料的在线检测。3.根据权利要求1、2所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于：管道液体测量池由光路测量狭缝、管路、卡盘组成。4.根据权利要求1、2所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于：管道液体测量池可以通过卡箍快接的方式安装至饮料灌装生产线管路中。5.根据权利要求1、2所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于：饮料灌装生产线的样品经过管道液体测量池的光路测量狭缝，从光源发射的光通过入射光纤照射到样品，样品对光产生特征吸收后，光信息再通过出射光纤传输至近红外光谱检测器。6.根据权利要求1、2所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于：由近红外光谱检测器采集的光信息，经过光电信息转换后由光谱数据采集与处理单元的软件进行存储与分析处理。7.根据权利要求1、2所述的用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，其特征在于，具体的使用方法步骤如下：步骤一、从饮料灌装生产线上收集具有代表性的样品，利用在线检测装置测量样品的近红外光谱；同时，采用标准方法测量样品的理化指标数据，包括可溶性固形物含量与酸度；步骤二、利用样品的近红外光谱、检测指标数据与化学计量学方法建立模型；步骤三、在线测量灌装过程中饮料的理化性质：（1）利用在线检测装置测量饮料灌装生产管道内的光谱；（2）选用步骤二建立的模型，对样品光谱进行分析，得到理化指标的预测结果；（3）光谱数据采集与处理单元中显示饮料在线检测的结果及实时数据曲线。

技术总结
本发明公开一种用于饮料灌装生产线的产品质量在线检测装置，包括：光源、入射光纤、管道液体测量池、出射光纤、近红外光谱检测器、光谱数据采集与处理单元。使用安装在饮料灌装管道上的液体测量池，采集管道内清洗液的近红外光谱，再利用光谱数据采集与处理单元的软件，进行饮料的可溶性固形物、酸度质量指标的在线检测。装置具有检测速度快、在线原位检测、多项指标同时分析等优点，有助于提高饮料灌装生产过程的产品质量检测与控制水平。过程的产品质量检测与控制水平。


技术研发人员：王健 谢锦春 李子文 李宗朋 王莹莹 田语堂 蒋峰 张少博
受保护的技术使用者：中国食品发酵工业研究院有限公司
技术研发日：2021.03.02
技术公布日：2022/9/1