红外光谱分析技术是20世纪80年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，它已成为乳制品成分分析的重要手段并为乳品权威分析机构所认可。随着我国乳品行业的发展，采用快速，准确，可靠的乳品分析技术以适应WTO的要求已成为当前乳品企业发展的关键所在。目前，国内外许多乳制品厂家如蒙牛、伊利、雀巢等均采用FOSS公司的分析解决方案—中红外和近红外光谱分析仪用于原奶收购和生产过程的质量监控。
随着社会对乳制品的质量安全的不断重视，目前企业对奶粉的质量把控越来越严格，奶粉的理化指标，如脂肪，酸度，乳糖，蛋白，蔗糖，水分和灰分等通常决定了奶粉的类别和质量，只有在生产过程中严格检测和把控这些指标才能生产出合格的奶粉。目前传统的奶粉检测方法对于这些理化指标的检测耗时长且繁琐，而奶粉的生产过程是一个连续的过程，长时间的分析检测无法满足奶粉的生产过程中的有效控制。近红外光谱分析技术以其快速、多组分和无损分析的特点在农牧业，食品，石油化工等行业中被广泛应用，同样在奶粉的检测中潜力巨大。
目前国内奶粉的生产工艺一般包括原料乳验收→预处理与标准化→浓缩→喷雾干燥→冷却储存→包装→成品，在整个过程中有多个关键控制点需要检测多个指标，而这些点非常适合使用近红外光谱分析技术进行快速分析。
原料乳验收
原料奶位于乳业产业链的最上游, 其质量安全将直接影响到乳品的质量与安全, 从这个意义上讲, 能否从源头上紧抓原料奶的质量控制, 将直接关系到整个乳业的质量安全。通常在牛场仅对牛乳的质量做一般的评价，在到达乳品厂后需要通过若干检验对其成分和卫生质量进行测定。乳品企业通常实行“以质论价，优质优价，等外不收”的政策或办法，可以鼓励奶农自觉改善饲养管理，提高原料乳质量，同时有利于企业对原料乳的分别处理。我国部颁标准规定原料乳验收时的理化指标包括脂肪、蛋白质、酸度、密度、抗生素等等。为了防止牛奶兑水，检测牛奶兑水通常检测液体乳的冰点，兑水后的牛奶冰点会升高。液体乳中的脂肪，蛋白，酸度等检测中可使用傅里叶红外全谱扫描技术(FTIR)(如 MilkoScan FT 120)全自动分析乳制品成分，是一台专门用于液体乳品分析的仪器，其不仅仅只是用于原料乳的按质论价，同时也使用于液体乳制品生产过程控制，成品控制。本仪器在测量原乳和成品乳制品成分方面远远优于其它分析测定方法，通过与天然鲜奶拥有的特定光谱进行比对，可以帮助迅速发现可疑的鲜奶样品，对提高乳制品的质量和保护消费者的利益具有重要的意义。
2. 预处理及标准化
在全脂奶粉的生产中，标准化主要是通过对原料乳的脂肪含量调整，使之达到成品的标准要求（即原料乳中的脂肪含量与无脂干物质含量的比值达到乳粉的标准化值）。在配方奶粉生产中，通常需要根据目标人群进行配方设计，调整宏观成分含量，并在对液体乳进行预处理后，加入一定的添加剂，如婴幼儿配方粉需要尽量调整乳品中各组分的含量模拟母乳。在这个过程中，营养组分的调整，添加剂量的控制都会影响最后生产的乳粉是否合格。而检测不合格的产品通常会要返工处理，提高了生产成本和时间成本。在这个处理过程中，有效的监督检测手段必不可少，目前国内外大部分的乳品企业使用Milkoscan乳成分分析仪旁线分析，实现标准化过程中快速分析反应。有效的减少了产品的波动，即时调整配方配比，提高了生产效率，产品稳定性大大提升。
3. 真空浓缩与喷雾干燥
从液态奶变成固体奶粉，需要进行干燥工艺，首先对液态乳进行真空浓缩，真空浓缩能够节省能量，对奶粉颗粒的物理性状有显着影响，乳经过浓缩后，喷雾干燥时，粉粒较粗大，具有良好的分散性和冲调性，能迅速复水溶解，可以改善乳粉的保藏性等等作用。所以在真空浓缩时原料乳浓缩的程度直接影响乳粉的质量，特别是溶解度。在真空浓缩时，通常要求浓缩程度越高越好，因为一般真空浓缩的时间要比喷雾干燥节省至少10倍，但是浓缩至太高的浓度对于后续的喷雾干燥又存在不利影响，因此对真空浓缩水分的实时控制能够节约生产成本，提高生产效率。
浓缩后的乳打入保温罐内，立即进行喷雾干燥。喷雾干燥直接影响乳粉的溶解度、水分、杂质度、色泽和风味，对产品质量影响很大。喷雾干燥过程中乳品的水分的控制非常重要，奶粉要求水分为2.0～5.0%，若为4.0～6.0%，也就是水分提高到3.5%以上，就造成奶粉结块，则商品价值就低，水分提高后奶粉易变色，贮藏期降低，当乳粉水分含量提高至6.5～7.0%时，储存一小段时间后，其中的蛋白质就有可能完全不溶解，产生陈腐味，同时产生褐变。奶粉的水分含量过高，还可能导致营养素损失、微生物滋长、奶粉结块变质等问题。但乳粉的水分含量也不宜过低，否则易引起乳粉变质而产生氧化臭味，一般喷雾干燥生产的乳粉当水分含量低于1.88%时就易引起这个缺陷。
常规的水分检测方法测量速度和准确度一直存在一定的矛盾，而水分对于乳粉生产非常重要。为了解决这个问题，目前乳品企业常使用近红外光谱分析技术进行干燥过程控制，FOSS的近红外仪器DS2500、DA1650、InfraXact等机型都在乳品企业中得到广泛使用。
与传统方法相比，近红外光谱分析技术具有测量速度快，操作方便，不破坏样品，不用前处理试剂等特点，以某用户为例，其使用FOSS的DS2500近红外光谱仪做旁线检测，检测一个样品时间小于1分钟，检测速度频率大幅提高，控制基本实现实时性；仪器稳定，具有IP65防水防尘级别，能适应车间环境；操作软件Nova和设置软件Mosaic分离使用，现场操作非常简单，样品直接装入样品杯中，装样简单不易出错，多组分结果直接显示，不需要专业的人员对数据结果进行分析，生产线普通工人都能进行分析操作。大大提高了生产效率，节约了生产成本，提高了产品质量。
除了旁线分析外，现在逐渐流行的在线检测能够实现生产过程真正的实时质量监控，能做到有问题即时发现，如果与生产控制对接，能实时调整喷雾干燥生产工艺，对奶制品质量控制有着重大的意义。目前国内已有乳粉生产企业引入近红外在线检测解决方案，在线近红外分析仪具有仪器牢靠、防尘防震、符合卫生学和防爆规程，稳定性高，维修费用低等特点，在乳粉生产中进行高频率、高分辨率的生产过程控制，控制水分的含量，获得稳定的水分、脂肪和蛋白含量，使生产更接近于目标规格，提高了产量，获得了最佳的物质平衡，返工减少，开工波动减少，从而减少了不必要的重复劳动，生产效率得到极大的提高，基本上在一年左右能收回投资。
4. 成品质量控制
在喷雾干燥冷却后乳粉便进行包装出厂，包装出厂的乳粉必须经过检测分析合格后才能出厂销售。如婴幼儿配方奶粉，通常需要检测蛋白质、脂肪、水分、乳糖、酸度和灰分等等理化指标，这些理化指标使用常规检测方式全部检测需要几天时间，费时费力，而且受化验室人员的化验水平影响较大。目前大部分乳品企业拥有近红外光谱仪，如长沙素加乳业（合生元）目前使用FOSS的DS2500近红外光谱仪进行成品分析，快速测定婴幼儿配方奶粉中的水分，蛋白，脂肪，酸度，灰分，乳糖等指标，单个样品测量耗时在1分钟内，以上所有指标同时测出，快速高效，同时也避免了由于人员操作误差导致的检测一致性差问题。
在奶粉的整个生产工艺中各个关键控制点(如上图红星标示)，几乎都可以使用红外光谱技术进行分析检测，通过使用近红外分析技术对奶粉生产过程监控能有效的提高产品的合格率，对企业的成本控制并为消费者提供安全合格的乳制品具有非常高的实际效果。
