甘蔗制糖是我国华南地区重要的经济支柱产业之一。甘蔗制糖过程的各种中间产物的多种品质指标的在线检测是提高制糖产品质量和工作效率的重要保证。传统的实验室抽样分析方法繁琐耗时,不能满足甘蔗制糖过程在线检测的需求。可见-近红外(Vis-NIR)光谱具有无需试剂,快速简便的分析优势,一些前瞻性基础研究已经表明Vis-NIR分析技术适用于制糖中间产物的检测。除了在线NIR探测器和关联自动化设备的研发,Vis-NIR光谱分析模型的建立和优化,也是迫切需要解决的研究课题。本文以甘蔗制糖中间产物清汁、清糖浆的锤度(Brix,%)和转光度(Pol,%)指标的检测为研究目标,开展相关Vis-NIR光谱分析模型的建立和参数优化研究。主要内容及结果如下:1.方法研究:1)基于偏最小二乘(PLS)法,建立定标-预测的多划分建模体系,依据多划分的综合预测误差(SEP~+)优选参数,避免数据过拟合,保证参数稳定性。并采用不参与建模的样品进行独立检验,使结果具有客观性。2)建立基于Norris导数滤波(NDF)的光谱预处理算法平台,克服光谱基线漂移、倾斜等噪音干扰,实现对移动平均平滑、差分求导的参数(平滑点数s、导数阶数d和差分间隔g)的大范围优选。3)建立基于等间隔组合PLS(EC-PLS)的波长模型优化平台。采用起点波长(I)、波长个数(N)和波长间隔数(G)等参数实现波长模型的大范围筛选,依据SEP~+遴选模型参数,可有效提取光谱信息和避免噪音干扰。该方法在算法上严格覆盖经典的移动窗口PLS(MW-PLS)法。4)进一步采用波长逐步淘汰PLS(WSP-PLS)实现波长模型的二次优化。2.甘蔗清汁、清糖浆的锤度和转光度分析的建模与检验:采用NDF方法进行光谱预处理,建立Norris-PLS模型的参数优选平台,并依据SEP~+确定适当的Norris参数。清汁的锤度,转光度;清糖浆的锤度,转光度四个情形的最优Norris参数(d,s,g)分别为(2,5,15),(2,29,8);(2,9,7),(2,11,5)。在Norris导数光谱基础上,建立EC-PLS模型。进一步采用WSP-PLS法对Top10的等间隔模型进行二次优化,确定最优EC-WSP-PLS模型。对应上述四个情形的最优波长数分别为46,19,5,5。采用不参与建模的样品,对四个最优EC-WSP-PLS模型进行独立检验。清汁锤度、转光度,清糖浆锤度、转光度的预测值与实测值的预测均方根误差(SEP)分别为0.367,0.364,1.106,0.899(%);预测相关系数(R_P)分别为0.832,0.841,0.914,0.923;相对预测均方根误差(RSEP)分别为2.2,2.5,1.8,1.6(%),达到了好的预测效果。结果表明,Vis-NIR光谱结合化学计量学方法可用于甘蔗制糖中间产物(清汁,清糖浆)的快速定量检测。关于光谱预处理和波长模型的多参数集成优化方法具有先进性和应用价值。相关算法平台有助于制糖过程在线检测模型的参数优化,建立的波长模型可为在线NIR光谱仪设计提供有价值的参考。