利用近红外技术在线控制饲料生产的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及饲料生产过程中的质量控制方法，具体说是利用近红外技术控制饲料 生产的方法。
【背景技术】
[0002] 在现行的饲料生产加工过程中，技术人员依据实验室原料检测结果或直接以数据 库推荐的相关质量指标及企业标准设计饲料配方，然后按配方组织生产，成品料出厂前抽 样待检，合格的成品直接出厂到客户。这种方法存在以下几个问题：1、饲料原料质量指标检 测有限，降低了饲料原料的利用效率和饲料配方的精准程度；2、如投料错误，再经过粉碎膨 化等工序后，原料营养成分发生变化，原料营养参数与配方要求不相符；3、设备、工艺出现 问题不能及时发现，如混合均匀度一般3个月才检测一次；4、成品料待化验检测滞后，当发 现成品料质量不合格时，召回成本较高；5、配方师及检验化验人员人力成本较高、工作效率 较低；6、对于有效营养成分的数据而言，其检测要求较高、试验周期较长，再加上相应的仪 器设备和动物试验条件，使得饲料厂不能通过日常的检测得到所需数据。
[0003]目前，随着光谱技术、化学计量学和计算机技术的发展，近红外技术以其快速、无 损、成本低、同时检测等检测优点，已广泛应用于评定植物、草料、饲料和饲料原料品质等方 面，其作为一种行之有效的办法，提供给家畜营养学家、研究员、农业顾问和饲料原料咨询 者等。近红外技术是通过分析饲料及饲料原料营养结构的直接方法和以动物排泄物入手预 测饲料品质的间接方法，检测饲料中的主要常规营养成分和有效养分指标，例如水分、粗蛋 白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙、磷、NDF、ADF、植酸磷、总能、18种氨基酸及消化能和代谢能 等来综合评价饲料的营养价值。
[0004] 目前，国内外科学家已经把检测重点和难点从单一原料、饲草饲料、青贮饲料、配 合饲料常规营养品质转移到有效养分和生产过程质量控制上，通过不断丰富检测样品的种 属分类，扩充不同来源，如生长阶段、地域、品种等，及不同收获期和水分含量的样品，建立 不同的、适应性更强的近红外定标模型，同时构建完善的模型数据库，并结合在线控制技 术，提高饲料原料的利用效率，达到精准配置日粮的目的，并及时发现饲料生产过程中所产 生的各项问题、保证成品饲料质量的稳定性。
【发明内容】
[0005] 针对上述技术问题，本发明提供一种可有效保障饲料生产企业规范化生产、提高 产能效益、保障产品质量安全的利用近红外技术在线控制饲料生产的方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：利用近红外技术在线控制饲料生产 的方法，其包括以下步骤： (1) 在饲料生产线的进料斗上安装近红外探头； (2) 近红外光谱仪通过所述近红外探头检测进料斗内饲料原料成分的近红外光谱信息 和营养成分的含量信息； (3) 近红外光谱仪将上述检测的信息传送至装有配方系统的计算机； (4) 计算机将所述光谱仪传送的信息与配方系统中的信息对比后判断饲料原料的质 量，并根据判断结果对饲料原料进行分级使用。
[0007] 进一步地，计算机判断饲料原料的质量的方法为：首先在配方系统中根据可当作 饲料原料的配方的近红外光谱信息，建立饲料原料质量定性判别模型，再将上述测得的饲 料原料成分的近红外光谱信息与该质量定性判别模型对比，然后根据对比结果判断饲料原 料是否符合日常生产的质量要求。
[0008] 进一步地，计算机判断饲料原料的质量的方法为：首先在配方系统中根据可当作 饲料原料的配方的近红外光谱信息和各配方的含量信息，建立饲料原料营养价值的定量分 析模型，再将上述测得的近红外光谱信息和营养成分的含量信息与该定量分析模型对比， 然后根据对比结果判断饲料原料的营养成分的含量是否满足预设的质量要求。
[0009] 进一步地，所述进料斗上安装有检测管，检测管上安装有伸入检测管管腔内的所 述近红外探头。
[0010] 进一步地，所述检测管倾斜设置，其与水平面形成45° -60°倾斜角。
[0011] 进一步地，所述检测管横截面呈方形，在该方形检测管一侧面上开设有安装孔，所 述近红外探头安装在该安装孔上。
[0012] 进一步地，在所述方形检测管另一侧面设置有活动观察窗；在检测管所述一侧面 上位于安装孔下侧开设有一取样口。
[0013] 进一步地，还包括在饲料生产线的成品料出料口处安装近红外探头，所述近红外 光谱仪通过该近红外探头检测成品料成分的近红外光谱信息和常规成分的含量信息，该近 红外光谱仪将上述检测的成品料信息传送至所述计算机，计算机将该光谱仪传送的信息与 配方系统中的信息对比后判断成品料的质量，并根据上述常规成分的含量信息控制饲料生 产线进行日粮的即时配制。
[0014] 进一步地，计算机判断成品料的质量的方法为：首先在配方系统中根据可当作饲 料成品料的配方的近红外光谱信息，建立成品料质量定性判别模型，再将上述测得的成品 料成分的近红外光谱信息与该定性判别模型对比，然后根据对比结果判断成品料成分的混 合均匀度是否符合质量要求。
[0015] 进一步地，计算机判断成品料的质量的方法为：首先在配方系统中根据可当作饲 料成品料的配方的近红外光谱信息和各配方的含量信息，建立成品料营养价值的定量分析 模型，再将上述测得的成品料成分的近红外光谱信息和常规成分的含量信息与该定量分析 模型对比，然后根据对比结构判断成品料的常规成分的含量是否符合质量要求。
[0016] 从以上技术方案可知，本发明利用近红外光谱分析技术实现对饲料生产过程涉及 到的原料、过程产品以及终产品的现场无损快速分析，以条形码识别技术和数据库管理技 术作为信息交互载体，以网络服务为平台，提供多平台的产品信息跟踪、投料工艺监控、产 品品质追溯以及原料配方优化等功能。因此，本发明可有效保障饲料生产企业规范化生产， 提尚广能效益，保障广品质量安全。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明检测管的安装示意图。
[0018] 图2是图1的A向视图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图详细介绍本发明的利用近红外技术在线控制饲料生产的方法，其包 括在饲料生产线的进料斗上安装近红外探头；近红外光谱仪通过所述近红外探头检测进料 斗内饲料原料成分的近红外光谱信息和营养成分的含量信息；营养成分包括常规化学指标 如水分、总能、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、NDF、ADF、粗灰分、钙、磷及淀粉等；还包括有效养分 含量如消化代谢能及可消化氨基酸等；近红外光谱仪将上述检测的信息传送至装有配方系 统的计算机；计算机将所述光谱仪传送的信息与配方系统中的信息对比后判断饲料原料的 质量，并根据判断结果对饲料原料进行分级使用。例如，采集已采购的某批玉米原料的近红 外光谱信息，并使用已建立好的相关近红外定量模型对其营养成分含量（以蛋白为例）进行 快速检测，结合配方系统中对玉米质量的分级标准(如一级玉米：蛋白含量为8. 0%以上，二 级玉米：蛋白含量为7. 5%-8. 0% ;三级玉米：蛋白含量7. 5%以下)，确定该玉米的质量等级， 并将其进行分级使用，即根据玉米质量等级的高低分别用于仔猪、母猪全价料或生长育肥 猪全价料。
[0020] 在实施过程中，计算机判断饲料原料的质量的方法为：首先在配方系统中根据可 当作饲料原料的配方的近红外光谱信息，建立饲料原料质量定性判别模型，再将上述测得 的饲料原料成分的近红外光谱信息与该质量定性判别模型对比，然后根据对比结果判断饲 料原料是否符合日常生产的质量要求。在日常生产条件下，通过采集不同来源原料的光谱 信息，建立质量合格原料的近红外光谱库(该光谱库各样品在吸光度存在一定的范围)，当 采集完未知原料的光谱信息后，与该光谱库中的光谱进行比对，若其光谱落在该光谱库的 范围之内，说明其满足日常生产的质量要求；反之，则不满足日常生产的质量要求。若饲料 原料符合质量要求则进行购买，若不符合则进行退货处理。同时，通过快速、长期的监控饲 料原料的品质，确定最佳的供应商；并对符合饲料原料质量要求进行购买的原料，根据其质 量进行分级，从而实现不同品质饲料原料的分级使用，提高原料的利用效率。如在进料斗经 过检测，可将玉米根据其质量进行分级，然后按照质量级别将其分别输送至乳猪料、母猪料 及生长育肥猪料等生产线。
[0021] 本发明还提供一种计算机判断饲料原料的质量的方法：首先在配方系统中根据可 当作饲料原料的配方的近红外光谱信息和各配方的含量信息，建立饲料原料营养价值的定 量分析模型，再将上述测得的近红外光谱信息和营养成分的含量信息与该定量分析模型对 比，然后根据对比结果判断饲料原料的营养成分的含量是否满足预设的质量要求。例如，根 据企业标准，以蛋白为指标，玉米和普通豆柏预设的质量标准一般为不低于7. 5%和43%。对 于未知玉米或豆柏而言，使用已建立好的近红外定量模型对其蛋白含量进行快速检测，确 定其实际的蛋白含量，再与企业相关的质量标准相比对，看其是否满足预设的质量要求。
[0022] 在实施过程中，原料鉴别是保证饲料原料质量的首要环节，是过程质量分析和控 制的源头。传统的鉴别方法主