江苏大学徐斌教授等 | 粮油加工过程品质控制的近红外智能检测装备现状与趋势/中国食品科学技术学会

可见/近红外光谱检测技术作为典型代表，融合了光学、化学、计算机科学和信息科学等多学科技术，凭借其高效性、便捷性、准确性以及快速、无损的检测特性，实现对粮油产品中脂肪、蛋白质、淀粉、水分等核心品质指标的精准检测。值得关注的是，该技术的应用领域已从实验室检测阶段跨越至加工过程现场实时监测，并衍生出适配不同场景的智能化装备与系统。文章聚焦我国大宗粮油加工过程品质的光谱快检技术及智能装备的现状，系统梳理可见/近红外光谱领域的技术创新、装备研发、数据处理与建模方法革新等关键进展，深入分析该技术在粮油加工中的实际应用案例与发展趋势，旨在为推进大宗粮油加工过程品质监测技术及装备的智能化转型提供理论依据与实践参考。

1 粮油加工智能化检测技术需求分析

在粮油产品体系构建中，多元化发展特征显著。在消费者对粮油质量安全诉求持续升级的背景下，快速检测技术正成为保障加工品质的核心支撑。市场对高端快检装备的需求呈现显著增长态势，其高效精准的检测能力与时效性优势，正重塑粮油加工业的质量控制范式。

可见光（380~780 nm）与近红外光谱（NIR，780~2526 nm）的协同检测体系已突破单一光谱局限，其中可见光谱精准捕捉油脂色泽等表观特征，近红外则深度解析分子结构信息，二者融合形成多维品质评价模型，该技术组合现已成为粮油加工过程监控的创新范式。

2 近红外光谱检测技术与智能装备

（a）微型近红外光谱图；（b）微型近红外模块；（c）便携式光谱仪；（d）谷物品质分析光谱仪；（e）手持农产品品质分析光谱仪

图1 粮油加工过程中使用的便携式品质监控光谱仪

在数字化技术深度赋能的背景下，便携式近红外光谱仪于粮油加工检测领域实现突破性发展，其检测精度显著提升并形成独特应用优势。随着智能手机生态的蓬勃发展，便携式近红外光谱仪与移动终端的深度融合，正推动粮油品质检测向现场化、即时化方向加速演进。国内产学研机构已成功研发多款适配该场景的微型化设备，逐步构建起覆盖粮油全产业链的快速检测技术体系。

图2 粮油加工可见/近红外光谱在线监控系统

当前，近红外光谱技术已实现从实验室研发向工业化应用的跨越。本土企业研发的近红外在线监测系统，通过集成PLC控制、通信协议及中控平台，构建了涵盖色泽、酸价、水分等指标的实时监控体系，该系统可同步获取油脂过氧化值、谷物面筋含量等多元参数，有效支撑加工过程精准调控。

3 光谱大数据处理与智能分析平台

当前研究焦点集中于构建高效数据处理范式，即：通过优化光谱预处理（降噪、基线校正）、特征波长优选（遗传算法、连续投影法）、模式识别（PLS、SVM）及定量建模（深度神经网络）等关键环节，实现海量数据中目标特征的精准提取与鲁棒模型构建。与此同时，随着当代互联网与云计算技术的深度融合，云平台系统设计正经历革命性变革，基于OPC-UA、MQTT等工业协议的粮油光谱数据流架构已实现云-边-端协同，推动检测系统向智能化、分布式方向演进。