「將奶粉裝入樣品杯，然後放入儀器，儀器自動旋轉，5~10秒就能出結果。」在實驗室裡，天津大學精密儀器和光電子學院教授陳達向《中國科學報》記者演示如何利用一臺儀器快速地檢測奶粉的指標成分及其含量，「操作其實很簡單，一鍵完成」。
在完成這幾個步驟之後，陳達在與儀器連接的平板電腦上控制，儀器便開始工作。記者所見的整個操作過程不超過半分鐘。而僅僅幾秒鐘之後，檢測結果便出來了。
這臺儀器，是陳達及其研究團隊研製的快速奶粉檢測儀。如果使用市面上現有的其他設備進行奶粉質量指標的檢測，通常需要72~96個小時以上，需要耗費大量的人力物力，而這臺儀器實現了檢測結果的「立等可取」。
有媒體報導評價道，該項技術有望成為國內外奶粉質量快速檢測領域的革命性突破。
在陳達看來，奶粉檢測儀的意義遠超過儀器本身，「我們不是做一個產品，而是乳製品「工業4.0」數據鏈中不可或缺的關鍵支撐點，並與工業大數據進行融合。」
複合光譜成像技術快速檢測奶粉
從目前通用的技術和設備來看，奶粉質量檢測費時且費力——檢測花費的時間長，同時，操作複雜。
「通常是一種方法檢測一種指標，比如使用凱氏定氮法測定蛋白質，用索氏提取法檢測脂肪。」陳達向記者解釋道，這樣一來，測一種指標就需要專門的某一種儀器，因而儀器變得「專用化」。
此外，大量的時間花在了樣品前處理上。「比如液相色譜儀，能夠一次測定多個微量成分指標，但是檢測前樣品要進行特殊處理，要先把樣品變為澄清液，然後萃取去除雜質後進行檢測，費時費力費用高。」
在陳達的實驗室裡，也有這樣的儀器。在那裡，記者看到了不同品牌、各種用途的檢測儀器和零部件，儼然是一個大型儀器陳列室。
「這些都是國外大廠商生產的最尖端的儀器。」陳達說，研究團隊緊緊追蹤國際上最先進的技術和設備，然而，在對這些儀器研究了一番之後，他發現，在奶粉快速檢測上，這些儀器並不好用。「當時走了很長一段彎路，後來發現，創新的東西只能靠自己做。」陳達說。
現在，藉助陳達及其團隊研製的這臺儀器，無需樣品前處理，就能對奶粉品質安全進行快速檢測。
「原理就是採用複合光譜成像技術，利用不同物質被雷射照射時呈現出的獨一無二的特性，迅速辨別奶粉中各種物質的『指紋』。」陳達解釋，通過這種技術，一方面能準確地記錄物質成分，另一方面準確地檢測物理性質，兩者結合的基礎上，來預測物質的化學成分。
使用這樣的方法進行檢測，不僅速度快，能在10秒內得到結果，而且操作簡單，準確度高，一次操作就能依據食品安全國家標準，測出奶粉主要營養成分及其含量，判斷其是否達標。
為品質控制提供整體解決方案
在陳達實驗室裡有一排大冰櫃陳列，裡面塞滿了數以萬計的奶粉樣品。
儀器研製成功後，他們推出了一個微信公眾號，用戶只要註冊並填寫相關信息，便可將奶粉樣品寄來免費檢測。「第一天就收到了1700多份樣品，」陳達清楚地記得，「我們後來總共做了4000多份檢測。」隨著寄來檢測的奶粉越來越多，囿於人力、精力，這項工作不得不暫停。
某種程度上，紛至沓來的奶粉樣品也折射了目前乳製品行業對質量檢測和品質控制的強烈需求。
在陳達看來，儀器只是一個工具，更具價值的則是這背後的數據鏈。「我們不僅僅告訴生產商一個結果，更重要是分析結果，明確問題的來源，並明確如何去克服問題，」陳達說，「實際上，我們提供的是完整的數據鏈。」
這款奶粉快速檢測儀，已經引起了行業內不少企業的興趣，目前，陳達及其團隊正在與其中最大的一兩家嘗試合作。
「我們根據每一個工廠、每一條生產線的具體情況和企業的具體需求進行定製。」陳達說，他們提供的不單單是設備，而是為企業的品質控制提供整體解決方案。
按照企業良好生產規範（GMP），藉助技術和設備，在原料、輔料、半成品和終成品四個關口進行質量把關，通過此種技術，企業能夠獲取質量安全的完整數據。「質量一旦出現波動，我們能反推到底是哪一個環節生產出了問題。」
在陳達看來，這是「工業4.0」的一種實現，能有效完成乳製品工業全過程數位化和智能化。
「我們最早稱之為工業價值鏈最優化，實際上就是三句話：第一是物盡其用，讓每一滴奶發揮最大的價值，首先要在前期對原料使用進行規劃；第二是線盡其材，就是生產線按照六西格瑪的要求保證良品率，摸清楚每一個生產工藝對產品的影響，為將來奶粉定製生產提供非常良好的基礎；第三是節能減排，最高限度提高環境友好度。」
站在企業的角度，這種做法一來降低了風險，二來也降低了生產成本，提高了品牌的美譽度。「從長遠看，這是為中國乳製品產業鏈提供全球競爭力。」陳達說。
未來或將實現奶粉個性化定製
目前，這款奶粉檢測儀仍在不斷更新迭代。
在陳達眼中，這款儀器因具有良好的拓展性而充滿了各種可能性。「可以拓展到重金屬、真菌毒素、危害因子的快速檢測，」陳達說，「以後就像給奶粉『體檢』一樣，檢測少量樣品，就能一次性把品質因子、危害因子、汙染物等一次性篩選乾淨。」
不過，陳達的目標很務實。「第一是把這些數據很好地檢測出來；第二是將其很好地利用起來；第三是反過來指導廠家的配方設計和生產。」
他透露，下一步工作主要有兩個方向，「第一是實現實時控制，即邊生產邊控制。」陳達說，「第二是為數據的深度融合提供一個平臺，實現生產、消費甚至是銷售數據的無縫對接，將硬技術和軟科學結合，充分挖掘大數據背後的價值。」
據估算，一站式自動檢測技術將大大降低企業成本，「成本降低70%以上，而效率提高百倍」。
「業內人常說，一滴奶的價格，有十分之一花在檢測上。」陳達說，目前奶粉檢測被國外壟斷，這一來造成了檢測費用居高不下，二來使得檢測效率低下，技術響應不及時，「國外公司的核心技術團隊不在國內，響應至少在半年以上，尤其針對新問題，時間甚至更長，代價也更為高昂，關鍵我們老百姓等不起」。
在陳達看來，相關技術的國產化是乳製品行業發展面臨的嚴峻而緊迫的問題。「只有國家的乳製品生產體系有良好的自我調控能力，消費者建立了對國產品牌的信任，才能促進乳製品行業的健康發展。」
「我們在一個點上形成突破，並想做到全球頂尖。」陳達說，團隊目前已經在研製面向消費者的「可攜式」甚至是「穿戴式」的檢測設備，以滿足消費者的定製需求，獲得了良好的階段進展，並初步推出了工程樣品機。
「技術完全成熟的話，還可以實現小規模的個人定製奶粉，根據每個人的體質及營養需求進行最優化定製，結合個性化數據給出最理想的營養方案。」陳達預測，「未來高端奶的個性化定製或將是趨勢，也是國產奶粉高端產品一個很好的突破點。」