NIR-Online®应用于饲料的生产和加工过程

2022-05-25 12:30:28 步琦实验室设备贸易（上海）有限公司

摘要

每个动物饲料生产商都知道产品水分的含量和利润的关系。通过在线过程分析仪，可控制产品中水分和其他指标成分的含量 (例如，蛋白质和脂肪)，实现利润最大化。

简介

德国 Kehl 的 RKW 每年生产 75,000 吨混合饲料。NIR-Online® process analyzer (过程分析仪) 安装在混合装置的末端，可快速识别水分低于限值的产品，从而进行生产过程中的调整，以保持利润，增大收益。

1、生产过程

午后，RKW Kehl 生产厂开始处理新订单；一开始需要先检查原材料可用性。饲料主要由大豆和玉米谷物构成，并添加少量矿物质、维生素和氨基酸补充成分。各种配方需要不同的水分、脂肪、蛋白质、粗纤维和淀粉，它们构成饲料成分；由于原材料中这些营养成分的差异，必须每天计算每种配方的营养配置所需的原始成分的比例。

RKW Kehl 的数据库中有将近 400 份饲料配方 (预计数量还将不断增长)，可以满足德国西南部 Baden 地区农场主的独特需求。“越来越多的客户使用专门定制的混合饲料来饲喂他们的牛、猪、马、家禽、小动物和宠物。”RKW Kehl 总经理 Hans-Peter Lühr 先生解释说。

图 1：Lühr 先生检查混合器中的饲料样品

与 RKW 一样，Heimtiernahrung GmbH 也是 ZG Raiffeisen Karlsruhe 的附属公司，每年生产 10,000 吨干型猫粮狗粮。两家附属公司都使用Kehl 的技术和人力资源。与其他饲料公司一样，RKW Kehl 和 Heimtiernahrung GmbH 抽样检查所有入厂原材料，在实验室中使用瑞士步琦NIR-Online® spectrometer (光谱仪) 进行分析。

2、混合过程控制

根据订购订单的配方，使用过程控制系统对原材料按一定的比例进行挑选、称重和混合。RKW Kehl 的混合设施每小时可生产大约 10 个批次，每批次 3 吨的产品。正如 Hans-Peter Lühr 所说的，时间就是金钱：“我们最大的需求是根据需要生产定制型混合饲料。这就是说，必须最大程度缩短从生产到交付的时间。”

质量控制会考虑饲料混合时的蛋白质或脂肪含量是否低于限值，水分是否需要调整以满足规范。在安装瑞士步琦 NIR-Online® process analyzer (过程分析仪) 之前，想要知道这些问题的答案，必须经过长时间的等待，才能从传统实验室分析中得到结果。现在，使用安装在混合器末端的 200x200x135 mm瑞士步琦 NIR-Online® 设备，可以在线实时得到结果。

蓝宝石窗口作为瑞士步琦NIR-Online® 传感器和混合器的接口。从传感器中发出的近红外光 (NIR) 通过窗口照射产品；光线被样品吸收，在光与材料的相互作用下，形成成分的特性光谱。一些辐射光被反射到二极管阵列检测器中，这些反射光携带着产品属性定量分析所需的吸收信息。在 20 分钟的混合周期中，每隔 30 毫秒便自动收集一次测量数据，生成超过 100,000 个读数，并通过过程图表形式显示出来，供控制室的工作人员分析。如果预设参数超过或低于运行标准值，可立即进行调整。

3、在线控制

产品在不满足规范时，加工过程可以及时停止或调整，“瑞士步琦NIR-Online® 的使用极大降低了次品率以及投诉”，Lühr 先生如此描述，同时，他指出了在线技术对利润的影响。“由于可以实时调整水分含量，让这个优势变得更加显著。”

瑞士步琦NIR-Online® 过程软件 SX-Center 在不中断生产的情况下计算测量值和目标值之间的差值，确保每个批次的水分添加量都得到精确控制。“如果我们能够将产品批次的水分控制在设定点的 0.5% 变动范围内，我们每年就可以多销售 375 吨混合饲料 – 这是实实在在的利益。只需几个月就可以收回在瑞士步琦NIR-Online® 技术上的投资。”Lühr 先生说。

这位生产经理这样总结他们所认为的优势：“使用瑞士步琦NIR-Online® 设备，我们能够在生产中实时监测和调整微小、短暂的变动。”

图 2：工厂分析过程信息的中央控制室

4、代表性样品

RKW Kehl 在实验室中安装的第二台瑞士步琦NIR-Online® 设备可用于猫粮和狗粮中的水分的分析。这是一种移动设备，瑞士步琦NIR-Online® 分析仪安装在大样品盘的上方。其他快速水分分析仪只能对相对较小的样品尺寸进行分析；这些小颗粒样品常常形成大团，这对分析造成了很大的问题。而相比之下，即使是尺寸达一升的样品，瑞士步琦NIR-Online® 设备也可以得到的水分结果；产品被填入旋转盘中，以增大采样表面积，40 秒便可完成测量。“使用瑞士步琦NIR-Online® 分析仪，我们可以精确实现猫粮和狗粮中水分含量的测定。”Hans-Peter Lühr 强调说，“产品保质期和产品质量之间的平衡始终如一地得以实现。”