桑葚原浆饮在线折光仪浓度监测应用案例

一、项目概况

  某果蔬深加工企业主营 NFC 桑葚原浆、桑葚原浆饮品，产品主打保留桑葚花青素、多酚等活性物质，生产线包含鲜果清洗→破碎打浆→酶解→过滤→真空浓缩→调配→均质→UHT 灭菌→无菌灌装全流程。

    产品指标：成品桑葚原浆饮可溶性固形物目标值 12.0 °Brix，允许偏差 ±0.3 °Brix；浓缩工段桑葚原浆浓缩终点控制在 45.0 °Brix。

     原有痛点：

1. 传统方式：人工每隔 20 分钟管道取样，手持折光仪 / 台式折光仪检测，人工取样滞后，单次检测耗时，不能实时掌握浓度波动。

2. 桑葚原浆含果肉纤维、色素，样品易沉降，人工取样代表性差；温度变化带来 Brix 偏差，缺少实时温度补偿，批次间口感、可溶性固形物差异大。

3. 浓缩工段依靠人工经验判断终点，容易出现浓缩不足（产量低）或过浓缩（花青素褐变、结焦、损耗升高）。

4. 检测数据纸质记录，无法接入 PLC，不能自动联动补水 / 补原浆调节阀，异常发现滞后，不合格品流入下道工序风险高。

  为解决上述问题，企业在真空浓缩出口、调配混合后端管道安装在线折光仪，实现桑葚原浆、桑葚原浆饮可溶性固形物（Brix）连续在线监测、自动温度补偿、超限报警及自控联动。

二、设备选型与安装方案

2.1 在线折光仪选型要点

• 测量原理：光折射原理，实时测量折射率，内置温度传感器，自动温度补偿，直接输出 Brix（可溶性固形物）

• 测量范围：0～60 °Brix，精度 ±0.1 Brix，响应时间≤5s

• 材质：接触介质部分采用食品级 316L 不锈钢 + 蓝宝石棱镜，支持 CIP/SIP 在位清洗，耐受桑葚色素、有机酸腐蚀

• 输出：4–20mA 模拟量 + RS485，接入生产线 PLC 中控系统，支持本地显示屏 + 远程数据存储、历史曲线查询

• 防挂料设计：配套自清洗喷嘴，定时清水喷淋，减少桑葚果肉、果胶附着在棱镜表面，适合含纤维果浆工况

2.2 安装点位

1. 真空浓缩出料管道：监测浓缩桑葚原浆 Brix，判定浓缩终点，联动真空与进料阀。目标 45.0 °Brix。

2. 调配罐出口（均质前）：监测桑葚原浆饮调配浓度，原浆 + 纯水 + 辅料混合后在线监测，实时反馈 Brix，自动微调补水阀，稳定成品 12.0 °Brix。

安装方式：管道侧装，保证管道内物料持续流过棱镜测量面，避免物料死角、气泡堆积；配套截止阀，方便仪表离线校准维护，不中断生产线。

三、现场工艺流程与控制逻辑

1. 桑葚鲜果破碎打浆酶解过滤后得到桑葚原汁，进入真空浓缩系统；在线折光仪实时读取浓缩出料 Brix。

• Brix＜44.5：继续浓缩

• 44.5～45.5：达标，触发浓缩终点信号，切换出料至调配罐

• Brix＞45.5：声光报警，降低加热 / 真空度，防止过浓缩

2. 浓缩桑葚原浆送入调配罐，按配方加入纯水、辅料搅拌混合；调配后端在线折光仪实时监测桑葚原浆饮 Brix。

• Brix＜11.7：减少纯水进料

• 11.7～12.3：合格，物料送入均质、灭菌工序

• Brix＞12.3：增大补水流量，同时触发超限预警，记录报警事件

3. CIP 清洗阶段：仪表自动识别清洗状态，暂停浓度输出，清洗完成自动恢复测量；定期用纯水做零点校准，定期用桑葚原浆标准样品比对校验，保证测量准确性。

   
   

   

四、现场测试与数据对比

连续 7 个生产批次，对比在线折光仪实时数据 VS 实验室台式折光仪取样检测：

表格

结论：在线折光仪与实验室台式检测偏差稳定≤±0.1 Brix，满足桑葚原浆饮质控 ±0.3 Brix 要求；实时监测可捕捉人工取样间隙内的浓度波动，避免批次漂移。

五、应用成效

1. 品质稳定性提升：成品可溶性固形物波动由原来 ±0.8 Brix 缩小至 ±0.25 Brix 以内，不同批次桑葚原浆饮酸甜口感一致性显著提升，花青素损耗减少，降低因浓度不合格返工率。

2. 降低原料与能耗损耗：浓缩工段精准判定终点，杜绝过浓缩，桑葚原浆原料损耗下降，蒸汽能耗降低；减少人工取样频次，降低人工成本。

3. 生产自动化升级：Brix 数据实时上传中控，自动记录生产曲线，满足食品生产追溯体系要求；浓度超限自动声光报警 + 联锁调节，由 “事后检验" 转为 “在线过程控制"。

4. 维护便捷：食品级结构兼容 CIP 清洗，定时喷淋减少果胶、桑葚果肉挂壁，仪表长期稳定运行，维护工作量低。

六、应用注意事项

1. 桑葚原浆含有大量果肉纤维、果胶，管道流速不能过低，防止果肉沉降堆积在棱镜表面；定期检查自清洗喷嘴状态。

2. 每年至少 2 次用标准溶液 + 实际桑葚样品做比对校准，修正基质效应（桑葚有机酸、色素会轻微影响折射率）。

3. 物料中大量气泡会短暂干扰读数，安装时合理选择取压位置，避免泵出口强气泡区域。

七、总结

桑葚原浆含果肉纤维、色素，属于高干扰果浆工况，传统间歇取样检测存在滞后、代表性差等问题。通过在浓缩出口、调配工段部署在线折光仪，利用折射率 + 实时温度补偿实现 Brix 连续监测，接入 PLC 实现自动调节，稳定桑葚原浆饮可溶性固形物指标，减少原料浪费、提升产品一致性，是桑葚原浆饮品数字化过程质控成熟方案，可复制应用于黑莓、蓝莓、枸杞原浆等同类含果肉果蔬原浆生产线。