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新萄京娱乐手机版:到底能节约多少费用,光谱组部分分析工作片断

文章作者:生命科学 上传时间:2019-12-01
流逝岁月的艰辛与欣慰 光谱组部分分析工作片断

一、近红外光谱分析技术在饲料工业的应用

■车迅

1、近红外光谱技术介绍

光谱组是分析室的一个题目组,以样品的分析与剖析及相应分析仪器的研制为主体工作。在这些分析任务中,有轰动一时的“745”任务和“927”任务,也有无数鲜为人知,但又实实在在为国家解决问题的“小事情”。

现代近红外光谱分析技术(NearInfrared retlecrance spectroscope NIRS)是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术。它是利用化学物质在近红外光谱区的光学吸收特性,来快速测定某种样品中的一种或多种化学成分含量和特性新的物理测定技术。近红外光谱是指波长范围介于可见区与中红外区之间的电磁波,波长为780-2500nm(12500-4000cm-1)范围内的一段电磁波。物质中的不同组分或同一组分的不同含氢基团在近红外区域有丰富的吸收光谱。近红外光谱主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化学键的信息,因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。农产品中的蛋白质、淀粉、粗纤维、脂肪等成分具有含氢基团,在近红外区都有特定的吸收光谱,每种成分都有特定的吸收特征。利用近红外分析仪检测饲料的常规成分,具有快速、准确、成本低等特点。

“745”任务由中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)数十人参加,夜以继日奋战数月取得了完整和准确的剖析结果,为获国家级特等奖的某项目奠定了基础。

2、近红外分析仪在饲料厂的应用优势

这是一个有各地区各行业人士参加的规模宏大的合作项目。就分析任务来说,每一项数据都至少有两个不同的实验室来测试。当时大连化物所由朱葆琳负责,组织了包括行政、工厂及各研究室多方人员参加的会战组。仅是负责人的会议,就将科技处大会议室挤得满满的。参与人员虽多,但人人都全力以赴、相互配合。每次去外地取样,保卫科同志都携枪同往。任务进行期间,大家除了睡觉几乎都在实验室工作。双职工无法去接孩子,托儿所的日托便自动成了长托。

分析速度快。近红外光谱的信息必须由计算机进行数据处理及统计分析,一般一个样品取得光谱数据后可以立刻得到定性或定量分析结果。通过己建立的校正模型,测定一个样品通常只需1-2分钟,极大的缩短了检测周期。

当时大部分分析工作由大连化物所与中科院长春应化所平行完成。但有一个传感器,要分析其中密封的气相与液相内容物。由于数量只有一个,无法分割,只由大连化物所承担,这就要保证万无一失。全所立即投入各方力量,在充分论证后,只用了很短的时间就制备出真空取样装置。由于此项目要求时间紧,又要充分保证数据的完备,有时候我们就得用非常规的办法。

分析效率高。近红外光谱技术可同时测定样品的多种组分或性质,大大提高检测效率。常规的检测方法只能一项一项的测,花费的时间长。此外近红外光谱带较弱,测量光程较长,故光程的精确度要求不高,而且仪器构造简单,易于维护。

那是一个固体填充物的分析,其中有一个组分很难分离,这就无法定量。样品数量有限,不能反复试探。不过显微镜观察发现,该组分为球形颗粒。虽然粒度不均匀,但皆为球形。于是,我们用测量显微镜测量了样品若干截面上的圆截面面积,得到了该组分的定量数据。我们刚着手测量时,曾想测量尽可能多的截面,以得到更准确的结果。正在测量时,朱葆琳来了。当他听过我们的想法后,立即指出,从该固体填充物的应用目的看,该填充物中各组分的空间分布应是非常均匀的。从这点考虑,测准一个或少数几个截面就够了。我们测量了几个,之间的差别确实很小。老一代学术带头人坚实的理论与清晰的思维,给我们留下了深刻的印象。

适用的样品范围广,样品不需要预处理,测定简便。近红外光谱在测量过程中不损伤样品,可直接测定液体、固体等样品,容易保持样品活性,是一种不消耗样品的无损分析技术。

在我们的日常分析服务中,还有大量的“小事情”:它们有来自工厂和农村的技术关键问题,也有为法院审理民事和刑事案件提供证据,为公安机关侦破案件提供线索的分析工作。

检测过程是无污染,属于绿色分析技术。近红外光谱分析中只是取得样品的光谱信号,有时甚至可以在原容器中进行测定,测试过程中不破坏样品,不用试剂,故不污染环境。

上世纪80年代初,某工厂欲进口一种只知其商品名的溶剂,外商要价相当于每吨25万元人民币。经我们分析确定,这是一种国内大量生产的廉价溶剂,售价仅为每吨2000元人民币,我们的数据使该厂节省了大笔开支,同时也提高了潜在的国际竞争能力。

分析成本低。测定过程中不使用化学试剂,检测费用大为降低。

在日常的分析服务工作中,每一个数据似乎都很平常,但它们凝聚着我们的心血与执着。除了大量分析、剖析任务外,新的光谱分析方法的建立和新的专用光谱分析仪器的研制工作给我们留下的印象更加深刻。

近红外光在光纤中具有良好的传输特性,便于实现在线分析。饲料加工的在线检测和监控是保证饲料产品质量安全的有效途径之一。近红外光谱分析技术可在复杂背景下瞬时分析样品的组分信息,而且不破坏样品,可直接准确地获取生产过程中的实时信息,达到对各种工业生产过程进行在线监控的要求。

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