近红外光谱技术
如何助力肉类生产
近红外应用
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简介
通过利用近红外光谱技术，肉类生产商能够快速且无损地分析肉类成分，确保脂肪含量、水分水平和蛋白质浓度等关键参数处于最佳状态。这种实时数据有助于在加工过程中进行精准调整，减少浪费并提高产量。ProxiMate? 近红外光谱仪和诸如 X-sential SE 之类的在线近红外传感器，凭借其坚固耐用和灵活多变的特点，能够优化肉类生产流程，成为现代高效肉类加工中不可或缺的工具。
肉类行业在经济效益、法规标签要求以及客户对产品质量和营养价值的认知方面面临诸多挑战。在来料检验、生产过程和最终产品控制阶段，都需要一种可靠、快速的方法来提供准确且一致的品质参数读数。NIR 作为一种多参数分析技术，可以在任何阶段支持和优化您的生产流程。
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用于过程与质量控制的设备
BUCHI 提供坚固耐用的 NIR 仪器，能够适用于最严苛的环境，并可通过多种配置选项满足您的需求。
ProxiMate? 近红外分析仪提供两种不同模式。上照式（Up-View）模式确保一致的样品与检测器距离；下照式（Down-View）模式结合塑料或金属样品杯，适合于无法使用玻璃的区域。凭借其 IP69 防护等级、集成 PC 和触摸屏以及易用性，ProxiMate? 是批次分析或最终产品控制的理想选择。
NIR-Online 过程传感器 X-sential SE 和 X-One 则更为灵活。它们直接安装在生产线中，连续监控产品流。丰富的配件使得它们易于集成到制造过程中，确保关键生产步骤的监控。例如，在搅拌器和传送带中，在传送带上进行非接触式测量，或直接在管道内进行液体测量。
无论是实验室近红外和在线近红外都提供可选配的可见光（Vis）检测器，用于测量样品和产品的颜色。
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肉类加工中的近红外技术
近红外光谱技术（NIR）可应用于整个肉类生产加工链[1]，从屠宰场[2]、切割和去骨阶段，到诸如研磨、混合、腌制或煮沸等工序，直至最终产品。
频繁快速的批次分析以及连续的在线监控有助于优化肉类制造过程，例如：
生肉块的快速后续处理
瘦肉/肥肉比例控制[3]
配料和混合步骤的控制
更一致的、符合配方的生产
测量红度值和颜色
BUCHI NIRSolutions? 能够提高生产效率和产品质量，从而实现最大利润，并帮助您优化生产的所有阶段。根据您的需求，在线和近线仪器可以确定您整个价值链中的重要工艺和质量参数（见第 4 章）。
相比较传统湿化学方法测定而言，近红外（NIR）设备的投资回报率可以从多个不同方面进行计算，其化学试剂和耗材的消耗及成本更低，操作人员的分析时间更短。
让我们来看一个例子：每天用湿化学法测定脂肪和蛋白质各 3 次，每周 5 天。一年的参考分析成本，包括耗材、化学试剂以及操作人员的工作时间，总计为：
6（每天测量次数）× 250（每年工作日）× 20 欧元（分析成本）= 30,000 欧元
在这种情况下，ProxiMate? 的投资回报期不到两年。此外，与参考方法相比，每天的样品处理量大幅增加，从而能够更频繁地进行分析。
除了节省分析成本外，使用 X-sential SE 或 X-One 监控关键工艺步骤还能提高利润率。例如，在肉末生产过程中，通过近红外在线传感器监测肉混合物，能够更好地控制瘦肉与肥肉的比例。
假设举例：每年生产 10,000 吨肉糜，混合瘦肉和肥肉后的目标脂肪含量为 14%，但不能超过 14%。瘦肉的平均脂肪含量为 7%，肥肉的脂肪含量为 70%。
瘦肉的价格为每公斤 3 欧元，而肥肉的价格为每公斤 1 欧元。在将近红外分析应用于生产流程之前，产品的脂肪含量最高为 13% 来确保产品符合标准。现在，最终产品的肥瘦肉比例可以提高，这将带来更高的年利润。
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样本类型与参数
各种肉类类型均可进行分析，包括牛肉、猪肉、家禽肉、羊肉、山羊肉和马肉。即使是含有香料、香草和淀粉类成分的加工肉类产品，使用近红外技术也无需担忧。使用 ProxiMate 进行测量时，所需的预处理步骤只有均质处理，NIR-Online 在线近红外分析仪能够实时测量生产过程中的产品情况，因此无需进行样品预处理。
近红外光谱技术（NIR）能够测定生肉和熟肉中的重要质量参数，例如：
脂肪
蛋白质、结缔组织蛋白（CTP）、非结缔组织蛋白含量、胶原蛋白
水分
盐分
颜色
pH 值
灰分
淀粉
水活度
BUCHI 为 ProxiMate? 近红外光谱仪提供了预先校准的应用程序，可使该系统顺利投入日常使用（见表 1 和表 2、图 1 至图 4）。
ProxiMate?、Proximate Essential、X-sential SE 和 X-One 系列独有的 AutoCal 功能可轻松添加参数或自定义应用程序，使校准开发尽可能简单。校准更新仅需参考值，无需化学计量学背景知识。
表 1：ProxiMate? 在生肉中的应用（2023 年 11 月）
▲ 图 1：生肉应用上视图中水分和脂肪的预测值与参考值对比
▲ 图 2：生肉应用上视图中蛋白质和 BEFFE 的预测值与参考值
表 2：ProxiMate? 加工肉应用参数（2023年11月）
▲ 图3：加工肉类应用上视图的水分和脂肪预测值与参考值对比
▲ 图4：加工肉类应用上视图的蛋白质和BEFFE的预测值与参考值
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结论
近红外光谱技术是肉类行业进行分析、工艺优化和质量控制的宝贵工具。该技术能够快速评估水分、脂肪、蛋白质等多种参数。高效且可靠的分析有助于优化肉类生产流程，确保产品的一致性，并以极具成本效益的方式达到质量标准。
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参考文献
A. Onopiuk, A. Poltorak, A. Wierzbicka, CyTA Journal of Food 2020, 18, 315. https://doi.org/10.1080/ 19476337.2020.1750095
L. Vasconcelos, L. G. Dias, A. Leite, I. Ferreira, E. Pereira, S. Silva, S. Rodrigues, A. Teixeira, Foods 2023, 12, 470. https://doi.org/10.3390/foods12030470
N. Prieto, O. Pawluczyk, M. E. R. Dugan, J. L. Aalhus, Applied Spectroscopy 2017, 71, 1403. https://doi. org/10.1177/0003702817709299
瑞士步琦
BUCHI 集团是实验室蒸发、提取、浓缩、纯化、干燥及化学合成等前处理和分析技术的市场领导者。旋转蒸发仪、平行蒸发仪、喷雾干燥仪、冷冻干燥、固液萃取仪、中压/高压制备液相色谱、超临界流体色谱、二维液相色谱、凯氏定氮系统、熔点测定仪、近红外光谱仪等相关产品构成了 BUCHI 实验室前处理与分析技术的产品线。同时，BUCHI 还提供从便携式，实验室到在线过程近红外分析的全套解决方案，确保数据的准确性与可靠性。BUCHI 与全球广大科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供智慧实验室整体解决方案, 帮助客户获得成功。
BUCHI 成立于1939年，集团总部位于瑞士的弗拉维尔，在美国、中国、日本、印度、巴西、英国等国家都设有分公司或代表处。 步琦实验室设备贸易（上海）有限公司 是 BUCHI 集团在华设立的全资子公司，主要负责为中国市场提供产品、技术和服务支持。2024年步琦仪器设备（上海）有限公司成立，致力于为中国客户提供国产化设备服务。
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