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在考虑可再生燃料时，生物柴油是一种令人兴奋的、前景广阔的替代能源。生物柴油燃料的生产涉及含有甘油三酯的油基植物原料，如种子油和大豆。
该工艺要求甘油三酯与甲醇或乙醇进行酯交换反应，生成长链脂肪酸甲酯(FAME)，如图1所示。
图1所示。甘油三酯酯交换制脂肪酸甲酯的机理(生物柴油燃料)。图片来源:tec5USA Inc
传统的生物柴油生产过程质量分析方法采用离线测试方法，这种方法在生产周期结束时进行。
这些技术增加了生产成本，因为必须停止过程，耗时的分析测试和可能的再处理，如果产品不符合规格。与在线近红外光谱，可实时测量整个酯交换反应的不同参数。
这些测量包括双甘油酯、甲酯、单甘油酯和甘油三酯的浓度水平。了解整个反应过程中甘油的水平可以精确控制酯交换反应过程。
最终，这将限制生产生物柴油燃料的时间和成本。
tec5USA紧凑型近红外光谱仪
利用紧凑型近红外光谱仪(CNIRS)，甘油水平的实时分析成为可能。CNIRS能够承受工业生产环境中的危险条件，并可随时作为I类1级评级的设备。
该设备融合了免维护的微型化NIRONE™法布里-珀罗传感器模块和MEMS技术，tec5USA tecSaaS®嵌入式电子平台和小型双卤素光源。
这些组件的融合结果在一个紧凑和成本效益的装置。与tecSaaS®嵌入式平台，无需额外的硬件如PC来处理输出结果;结果可以通过Modbus TCP、EtherNet/IP、can Bus和4.20mA电流环协议进行传输。
IP65紧凑型近红外光谱仪。图片来源:tec5USA Inc
I类1科紧凑型近红外光谱仪(CNIRS)。图片来源:tec5USA Inc
测量
的紧凑的近红外光谱仪(CNIRS)系统研究了萝卜籽和大豆油合成生物柴油(FAME)酯交换反应的特点。
在整个测量过程中，随着乙醇浓度的降低，种子油和大豆油被稳定观察到。这种浓度的下降主要表现在图2a和图3a的1620 nm到1880 nm的波长区域。这个区域与甘油中C-H伸长的第一泛音区有关。
图2。(a)乙醇中萝卜籽油浓度降低的近红外光谱和(b)一阶导数。图片来源:tec5USA Inc
当浓度从1.3 mL降低到0.1 mL时，该区域的吸光度带强度降低。图2b和3b所示的一阶导数光谱可以清楚地看到这种强度的降低。
图3。(a)乙醇中豆油浓度降低的近红外光谱和(b)一阶导数。图片来源:tec5USA Inc
峰强度的相对变化使整个过程中甘油水平的定量测量成为可能酯交换的过程。
为了确保达到最高的产物收率，必须将反应物(种子和大豆油)完全转化为产物(生物柴油燃料)。通过在整个过程中观察反应物的浓度，操作人员可以实时修改反应条件，以促进最大的收率。
对这一过程的全面了解可以降低成本，减少生产时间，提高生物柴油产品的质量。
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