NIR 巧克力分析：近红外光谱技术在巧克力生产中的应用 

在本文中，我们将讨论使用近红外光谱（NIR spectroscopy）进行实时 NIR 巧克力分析，以测定粘度和粒径这两个关键产品参数，从而确保最高品质以及赋予巧克力独特顺滑口感和风味的特性，使其成为深受消费者喜爱的食品。

近红外光谱（NIR spectroscopy，Near Infrared Spectroscopy）是一种分析技术，通过分析光辐射（光线）与材料分子及原子结构的相互作用，来测定各种材料和产品的化学组成以及某些物理性质。因此，NIR 是工业中广泛使用的物理-化学控制技术，既可用于实验室，也可用于实时过程分析仪。

巧克力的流动特性非常重要，因为产品质量控制是必需的。如果粘度过低，涂层糖果上巧克力的重量也会过低。当粘度过高时，巧克力棒内部可能形成气泡。此外，巧克力在口中的口感受粘度影响；因此，消费者的舌头可能感知到不正确的流动特性。再者，感知到的味道取决于接触的顺序和速度，而这与粘度和融化速度相关。

为什么粘度必须合适？

• 它保证了巧克力的质地、风味和品质。

• 它提供均匀的流速（均一性），这在巧克力棒上有坚果、杏仁、饼干或其他涂层时尤为重要。

• 减少典型缺陷和加工错误（断裂、裂纹等）。

• 缓解生产线固有的变异性，从而降低原料和粘度调节成分的成本。

然而，迄今为止，大多数行业仍采用传统控制方式，要么通过温度测量和调整（本文不作讨论），要么通过取样和实验室分析、粘度计或其他单参数传感器。

与上述方法不同，IRIS Technology 的 Visum®过程分析仪是多参数的，并提供附加价值：监控整个产品流，并直接向该区域的控制系统或 PLC 报告，以生成过程中的必要修正，从而始终确保尽可能高的均一性。

生产过程中的 NIR 巧克力分析

巧克力生产过程包括四个主要阶段：混合、精炼、精磨（conching）和调温（tempering）。精磨过程（干法、塑性法和液法）是巧克力生产中最关键且重要的环节之一。在此过程中，混合物变为流动的液体，酸性风味被消除，可可酱被精炼至所需的质地和风味。这种结构转变通过使用热能和机械能以及加入不同配料实现，这些配料会破碎、分解并分散大团聚体，直至获得熔融巧克力。

在此过程中，使用了 Visum NIR In-Line™多参数分析仪，用于在线测定粘度（范围 2000-16000 cps），并获得 R² >0.96。此外，其结果与在线水分测量相关，因为巧克力水分含量的增加会导致粘度升高，而水分过多可能形成糖团聚体，从而影响巧克力的最终质地。NIR 是特别灵敏的水分测定方法。

图片 1：Visum NIR In-Line™分析仪 – 精磨过程监控。

NIR 巧克力分析仪

虽然该应用是在牛奶巧克力上开发的，但可以预期在组成变化方面不会发现重大差异。Visum NIR In-Line™过程分析仪的一个局限是，它不提供粒径分布，而是提供每隔几秒连续分析所得的平均值。在牛奶巧克力的情况下，监测了 0 至 160 µm 的范围，并获得了 0.92 的相关系数。

表 1：使用 NIR 的粒径和粘度。NIR 巧克力分析

一旦巧克力适当精磨完成，就必须进行调温。此阶段包括使一小部分脂肪结晶，从而便于成型后的适当固化。调温包括几个阶段：首先，将巧克力完全熔化（通常在 50⁰C），然后冷却至结晶点（32-34⁰C），接着进一步降低温度直至发生结晶（25-27⁰C），最后对巧克力进行升温以破坏任何不稳定晶体（29-32⁰C）。虽然由于不同调温阶段样品缺乏以及获取用于预测模型校准的样品存在困难，未进行详细分析，但下图验证了在线红外光谱作为测定调温水平的可靠方法。

图 1：通过红外光谱进行的“已调温”与“未调温”分类 – 探索性 NIR 巧克力分析。

生产过程中的 NIR 巧克力分析

这些测试为进一步开发开辟了窗口，可通过专用机器学习工具开发分类和/或定量模型，能够实时测定巧克力的调温水平，而无需依赖行业常用的离线方法 。

_{博盛瑞泰（北京）科技有限公司，专注工业过程分析（PAT）解决方案，是西班牙 IRIS TECHNOLOGY SOLUTIONS, S.L. 中国独家总代理，负责 Visum（维苏姆）系列产品国内市场、技术支持与售后服务。}

_{主要产品包括手持式近红外分析（Palm）、在线近红外分析仪、工业在线拉曼分析仪（Visum Raman inline）、高光谱成像（HSI）、基于人工智能的图像分析技术（deepsight)、在线纳米粒度分析仪技术(NanoPAT)等产品。}

_{IRIS 公司 2007 年设于巴塞罗那，深耕光子学与人工智能工业检测技术。我们依托原厂光谱与 AI 技术，提供手持式、在线式光谱及成像分析设备，服务化工、制药、食品、新材料等行业，助力企业实现生产实时质控，保障批次品质稳定，完成工艺数字化优化。}

_{联系人：梁经理   电话：1701056201}