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1、近红外在线牛奶成分分析的意义：在牛奶的收购和生产管理过程中，需要正确、快速地检测牛奶主要成分的含量，这不仅可以为牛奶品质分析和生产过程质量控制提供参考依据，对于动物的优良培育也可以提供科学的指导。近些年在成分分析领域里得到较快发展的与化学计量学相结合的近红外光谱检测技术，样品无需预处理，且不被破坏，消耗量少；无需化学试剂，不造成污染；测试成本低，分析速度快，便于在线实时检测，可满足现场测量的快速、简便要求，为动态控制牛奶产品质量提供了一种新的检测方法。基本原理：近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、O）振动的倍频和合
2、频吸收。不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，近红外光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量。按照分析方法分类，近红外光谱分析有透射光谱法和反射光谱法两种。透射光谱法就是把待测样品置于作用光与检测器之间，检测器所检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光。反射光谱分析时，检测器与光源置于待测样品的同一侧，检测器检测到的分析光是光源发出的作用光投射到物体后，以各种方式反射回来的光。根据对国内外文献的检索结果，反射光谱比较适合牛奶成分分析，由于物质近红外吸收峰的重叠，所以很难由单一波长对其成分含
3、量进行直接测定。所以在进行近红外光谱分析前需要建立模型。实验数据的分析利用The Unscrambler多变量数据分析和实验设计软件进行。计划采用多元散射校正算法（MSC）消除光程差异和颗粒大小引起的基线漂移，使用偏最小二乘法（PLS）建立近红外光谱与原料奶主要成分（脂肪、蛋白质、乳糖含量）之间的模型。主要研究内容：1、文献检索查找国内外关于近红外牛奶成分分析的论文、产品，了解该课题所涉及的领域内前人或他人的主要的研究成果，达到的研究水平，研究的重点，研究的方法、经验和问题。还要了解哪些问题已基本解决，哪些问题有待于进一步修正和补充，从而进一步明确研究课题的科学价值，找准自己研究的真正起点。2
4、、光学装置的设计、制作、调试。根据牛奶成分分析对波长范围的需求，设计精度满足要求的分析装置。要求该装置体积小巧，方便在挤奶现场安装，对牛奶进行在线成分分析。计划只采集牛奶的漫反射光谱，以便降低硬件成本和分析难度。3、标准样品的数据采集：标准样品采用合作奶牛场提供的新鲜牛奶，采集后尽快进行试验，以防止成分随时间推移发生改变。计划采集50-100个不同的鲜奶样品，其中将部分样品进行稀释，以扩大用于建模的样品成分含量的覆盖范围，同时扩大模型的适用范围。对于每份样品，分别采用自制的装置、专业光谱仪、乳品成分检测仪进行测量，整理并记录采集到的数据，便于进行下一步的分析。4、建立、优化和检验牛奶成分分析模型。计划主要针对牛奶中的脂肪、蛋白质、乳糖含量进行分析，并论证同时分析血乳和体细胞数的可行性。如何建立准确的分析模型是近红外牛奶分析的主要难点之一。5、实地测试制成多套能实地安装测试的样机。然后选择合适的奶牛场进行安装测试，并且根据测试结果对在线牛奶成分分析仪进行改进，最终得到工作稳定、可靠，精度满足使用要求的成熟产品。