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        儀器信息網

          近年來,近紅外光譜技術在我國得到了迅猛的發展,相關的新產品新技術層出不窮。為了多方位展現我國在近紅外光譜領域的最新成果,儀器信息網和近紅外光譜分會計劃合作制作《近紅外光譜新技術/應用進展》網絡專題,同時也以此獻禮近紅外分會成立10周年,并寄語2021年國際近紅外大會。

        “一個學科發展趨勢通常呈S型,我個人認為中國近紅外學科的發展處在急劇上升的階段。” 袁洪福介紹說,中國的近紅外走過了一個從了解、質疑,到認可的過程,經過長時間的努力,不斷磨合,現在近紅外光譜技術已經逐漸被各領域用戶接受、認可,并得到了很好的應用,為用戶創造了客觀的經濟價值。據介紹,我國目前大型飼料企業購置近紅外光譜儀100臺以上的有2家,購置5-10臺的有50多家。
        在化學計量學方法方面,雖然近紅外光譜的建模及信號處理方法已經比較成熟,但是在變量選擇、模型轉移方面還有很多事情要做;在儀器方面,最近出現了很多基于新原理的儀器,特別是小型、專用儀器這幾年發展比較好,但是國內在這方面的發展還相對落后一些,今后還要繼續努力;在基礎研究方面,這幾年業內主要在解決近紅外光譜檢測靈敏度、新方法開發等問題。
        與很多人的觀點不同,臧恒昌對目前近紅外光譜的應用態勢有自己的看法,他說,“很多報道稱近紅外光譜技術已經在很多領域或行業得到廣泛的應用,但是我了解的情況是近紅外光譜的普及程度還很低,僅僅是有些企業采用了或者試用了。可以說,近紅外光譜儀在生產過程中的應用還處于初級階段。”
         對于國產近紅外光譜儀的研發,劉燕德談了自己的看法,她說,目前中國的制造水平還不是特別高,如何解決重復性、穩定性和準確性是國產儀器走向實用性的關鍵;另外,當前國產儀器在核心光電部件方面做得還不是特別好,儀器的核心技術不少還依賴于進口,如何實現自主知識產權核心部件的研發和突破是國產近紅外光譜儀要解決的當務之急。
        在線近紅外儀器的技術最近兩三年內發展很快,低端的技術主要以濾光片型為主,但檢測成分單一。近些年一些特別先進的技術已經被引入到在線應用上,比如固定光柵二極管陣列技術、漸變濾光片型技術,這些都很適合于生產線安裝。傅里葉變換技術因為是一個老牌的、傳統的、先進的近紅外分光技術,現在在線領域應用也較廣泛,并且很多新的應用特點,逐步發展的更全面。
        近紅外技術在糧油質檢系統的應用已經非常廣泛,無論國家級的糧食科學研究院還是政府各縣級單位,都有配備近紅外設備。當然,近紅外設備為廣大一線的糧油加工廠也創造了很多效益。從整體需求來說,近紅外設備這幾年一直處于穩步增長的趨勢。

        Norris導數濾波(NDF)包含導數階數、平滑點數和差分間隔三個可變參數,是多模式的算法群。功能各異的參數融合,可提升近紅外光譜的柔性生命力,滿足多樣性光譜預處理的個性化需求。本文以近紅外玉米粗蛋白分析為例,分享對Norris導數濾波的理解。
        整體上看,我國近紅外光譜技術的發展和應用,包括儀器研發、算法研究、應用開發等,較歐美及日本等西方國家相比并不落后。雖然某些方面還差強人意,但也有一些研究取得了令人驚喜的成果,也成功地拓展了一些我國特有的應用領域。但與此形成鮮明對比的是,在在線NIR領域我們卻明顯落后于西方國家,我國在線NIR技術的應用遠未到達其應有的程度和水平,尤其是在工業生產領域,與中國目前引領世界經濟發展的地位非常不相稱。
        經過幾十年的發展,結合現代化學計量學方法的近紅外光譜技術,已經成為工農業生產過程質量監控領域中不可或缺的分析手段之一,在農產品、食品、醫藥、石化等領域均得到了廣泛應用。
        近紅外光譜分析技術起源于實踐,理論相對滯后,有待進一步完善;能解決實際問題、不能清楚解釋的案例司空見慣,這也許是近紅外光譜分析技術不同于其他技術的特殊所在。
        近紅外光譜分析技術在煙草行業的應用在國外起步較早,最早可追溯到1961年Crowell等人應用NIR技術測試了濕焦油中的水分。國內近紅外分析技術應用于煙草始于1995年,王文珍等采用近紅外光譜技術測定了煙草中的總氮含量。之后近紅外光譜技術在國內煙草行業進入了高速發展時期。
        本人從事的與分子光譜相關的科研和應用工作,也大都是以節約分析時間、提高分析效率、獲得經濟效益為主要目的。近一段時間,通過一些學術文獻和新聞報道的研讀和思考,對這兩句話有了一些感悟,尤其對空間拓展的認識,有了一定的提高。
        本文題目之所以叫“果蔬近紅外檢測技術中的點點滴滴”,就是因為近紅外技術的大理論、大思維、大方法諸位早已熟知,一些沒有覆蓋著的小理論、小思維、小方法也很重要,有待大家共同挖掘,以期彌補不足;另外一個含義是所有內容都與近紅外相關,但相互間關系不大,甚至無關,敬請諒解。
        近紅外水光譜組學為近紅外光譜在生物和生命體系分析中應用開辟了新的領域,溫控近紅外光譜技術為近紅外光譜的應用提供了新的思路,化學計量學為近紅外光譜技術在實際復雜體系分析中的應用提供了技術手段。隨著研究工作的不斷深入,越來越多的水的近紅外光譜特征將得到深度挖掘,成為探索和理解水在化學和生物過程中作用與功能的重要信息來源。
        以前我不論是指導學生科研還是學會報告話題都比較大,宏觀且泛泛。論述宏觀有利于擴寬人們的視野,開闊思路,但不能解決具體問題。今天著重講些細節,有些屬于經驗之談,直擊要點,但略顯有點理論支撐不足。我認為兩者均不可或缺,只是每個人的發展階段不同從而導致的需求不同而已。

        案例分享:近紅外光譜給工業用戶帶來的利益和挑戰——記瑞士萬通近紅外產品在工業領域的推廣歷程

        由于近紅外儀器大多數是用在實驗室和生產車間,對于使用人員的穩定和素質都有一定的要求。客戶使用近紅外的初期,在建模經驗、模型更新與評估上沒有豐富的經驗,需要廠家陪伴客戶走好第一段路。

        國產傅立葉變換近紅外光譜儀如何做大做強

        國產傅立葉變換近紅外光譜儀器要想做大做強,在硬件提升的同時,必須從基礎做起,通過積累逐漸建立起自己的大數據庫,在為用戶服務的同時也可以獲得利潤,形成良性循環。

        紅外/近紅外光譜分析技術在乳粉生產中的應用

        隨著我國乳品行業的發展,紅外/近紅外光譜分析技術必將逐步取代目前在國內占主流的傳統化學分析方法,在乳制品及其相關行業發揮越來越大的作用。

        國產近紅外與進口產品的差距更多在品牌和應用環境

        國產儀器與進口儀器相比差的不是儀器本身,更多的是品牌和應用環境。正視差距,踏踏實實做儀器,勤勤懇懇做服務,近紅外行業會有讓中國人自信的品牌出來。

        從聚光近紅外產品看國產近紅外在糧油行業的應用進展

        當前,近紅外儀器多種技術路線并存、百家爭鳴、百花齊放。從做好分析儀器的角度出發,更好穩定性、更高一致性的近紅外儀器是我們儀器研制從業者孜孜不倦的追求。

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        FT-NIR在線監測中藥提取及濃縮過程

        中藥是中華民族的瑰寶。我國幅員遼闊,中藥材資源極為豐富,但當前針對中藥生產過程的質量控制卻尚存許多難題。從技術上,國內大多數中藥生產還停留在簡單的提取工藝技術水平,對過程的質量控制較為粗放且較多依賴操作人員的主觀經驗,僅有少數廠家實現了過程機械化和自動化控制改造。但是,這些自動化控制也仍停留在過程溫度、壓力、時間等常規參數的簡單控制,尚難以對原料藥材的藥效組分含量變化等進行有效監控。

        近紅外光譜分析技術應用于白酒和酒醅分析

        白酒是中國傳統酒類品種,白酒經過酒醅發酵、蒸餾、陳化、勾兌而成,基酒是白酒勾兌的原料,通過品鑒和儀器分析得到的指標用于指導成品酒勾兌生產。基酒和成品的酒精度、總酯、總酸和己酸乙酯是白酒企業質量控制工作中參考的的重要指標,傳統實驗室方法分析白酒酒精度常用密度計法進行測量,總酯和總酸常用滴定法進行測量,而己酸乙酯等指標常用氣相色譜法進行分析。氣相色譜在白酒企業是一種常規、普遍使用的儀器,但是采用毛細管氣相色譜法分析一個樣品的時間一般不會少于40分鐘,尤其是總酯和己酸乙酯的氣相色譜法更是非常費時、費力。因此,白酒企業也在尋求近紅外光譜法等能快速準確分析白酒多品質指標的方法。

        近紅外快速分析醬油半成品中常規理化指標

        通過近紅外采集一定數量的醬油中間品醬油半成品光譜圖,關聯通過國標方法檢測出的醬油半成品中總酸、氨基酸態氮和鹽分含量,結合化學計量學中的相關算法,建立總酸、氨基酸態氮和鹽分含量的近紅外模型。相關系數分別為0.9848、0.9997、0.9912,線性非常好,預測值與模型計算值偏差較小。可以利用近紅外快速檢測出醬油半成品中總酸、氨基酸態氮和鹽分含量,極大提高常規理化指標的分析速度,減少人為誤差,并能及時反饋生產,提高生產效率!

        近紅外在紡織品定量分析中的應用

        本文舉例了使用近紅外對混紡織品中棉氨的快速分析方法進行可行性研究。使用傳統分析方法對纖維成分定量測定程序煩雜、效率低、成本高,檢測結果有時認為誤差較大。通過對近紅外光譜圖進行化學計量學偏最小二乘回歸,并結合相關一階導數或二階倒數及Norris平滑慮噪的光譜預處理方法,在一分鐘就可以得出混紡織品中各種組分含量結果。各組分模型建立后的化學實測值和近紅外光譜預測值的相關系數r均在0.90以上,各組分模型的相關性很好,各項成分的校正均方差(RMSEC)均較小;模型預測結果誤差符合國家標準《紡織品纖維含量的標識》要求。

        SupNIR-1520 紡織品成分快速測定

        SupNIR-1520TM紡織品纖維成分快速分析儀采用近紅外光譜分析技術進行紡 織品成分含量檢測,可解決現有方法檢測周期長,檢測成本高,破壞樣品等問題。 該儀器簡化檢驗過程,分析準確度高,可用于現場和實驗室紡織品成分快速檢測。

        近紅外光譜儀在谷物糧油行業解決方案

        Infratec谷物分析儀已被世界各地的谷物收購商作為確定按質論價的正式檢測系統,并且在大多數谷物生產國獲得了針對交易的檢測許可。

        近紅外技術在水果分選領域的應用

        鑒于近紅外技術在水果分選領域廣泛的應用前景,為了更好的利用近紅外技術造福更多行業用戶,迅杰光遠在經過長期研發以及反復驗證之后,將于近期推出一款基于近紅外分析技術而設計的近紅外光譜水果內部品質自動檢測系統及產品(IAS-F100近紅外水果內含物分析儀),該設備能夠快速地用于水果內部品質的無損檢測和快速分選,產品也將在一定程度上填補國產自主近紅外設備在水果分選領域的缺口。

        近紅外技術在白酒釀造領域的應用

        目前用于白酒行業生產進行檢測的單機產品以及在線檢測產品已經不再是停留在理論階段的樣品,實際產品已經相對成熟,僅迅杰光遠公司,目前就已經與中國食品發酵工業研究院共同推出了近紅外高粱分析儀,近紅外酒醅分析儀,以及在線式近紅外分析儀等一系列服務于白酒釀造行業的產品與配套設施,并在市場上取得了良好的口碑。

        珀金埃爾默推出新型近紅外分析儀豐富食品檢測解決方案

        DA 6200進一步擴展了珀金埃爾默公司先進的食品檢測解決方案,其全面的產品組合涵蓋從植物遺傳學、作物健康、營養成分檢測,到食品摻假,以及農藥、重金屬和溶劑分析

        紀念諾貝爾獎級科學家:近紅外光譜技術之父Karl Norris

        本文扼要綜述了近紅外光譜分析技術的發展里程,主要介紹了Dr. Karl H. Norris對近紅外光譜分析技術做出的貢獻,并匯總了與近紅外光譜相關的諾貝爾獎獲得者的貢獻。很遺憾Dr. Karl H. Norris沒有榮獲諾貝爾獎,但這絲毫不影響Karl Norris的偉大,也不影響近紅外光譜技術的偉大。世上諾貝爾獎可以缺席,但是卻不能沒有Karl Norris這位科學家,也不能沒有近紅外光譜這項分析技術。現代近紅外光譜對分析技術和過程控制技術都產生了深遠的影響。

        初衷不改 實現近紅外技術產業化——“創新100”走訪廣東星創眾譜儀器有限公司

        在走訪中,陳星旦院士表示,在高端儀器方面,與國外公司競爭是很困難的,現階段,星創眾譜主要走差異化競爭的路線。針對國內市場需求,開發相應的應用,做貼合客戶需求的產品。

        專注近紅外光譜分析技術全生命周期——訪無錫迅杰光遠科技有限公司技術總監蘭樹明

        迅杰光遠主要提供近紅外快檢服務,應用行業涉及糧食、飼料原料、白酒、煙草、水果、油品、藥品等。從底層的光譜儀的開發到整機的開發,到整個應用軟件建模算法的開發,迅杰光遠均具備自主知識產權。

        近紅外光譜的技術及產業發展現狀如何?如何才能想用戶之所想,從實際應用的角度出發,進一步完善并推進產業更快更好的發展?針對這些問題,2019年4月19日,由ACCSI2019主辦方儀器信息網和本屆會議支持單位中國儀器儀表學會近紅外光譜分會合辦的近紅外光譜發展論壇在青島召開。
        2019年7月21-23日,全國第一屆水光譜組學學術研討會在山東濟南成功召開。本次研討會在山東大學臧恒昌教授、南開大學邵學廣教授的精心組織下,由中國儀器儀表學會近紅外光譜分會主辦,山東大學藥學院、華熙生物科技股份有限公司共同承辦。來自22所高校、研究院所的100余位代表參加了此次研討會。

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          神秘一笑 2019-10-09

          紅外光譜在原料質量控制方面發揮了重要作用 0

          p3093560 2019-09-28

          很好 0

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