一种黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控方法

文档序号:6225924阅读:713来源:国知局
专利名称:一种黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控方法
技术领域
本发明涉及一种黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控方法,即通过一套自行设计的便携式可见-近红外光谱系统实现对黄酒发酵过程中总糖含量实时监测的方法。
背景技术
黄酒是我国历史上最古老的酒种,是世界三大酿造酒(黄酒、葡萄酒和啤酒)之一。黄酒生产是一个复杂的生物化学变化过程,受很多环境条件的影响,除了发酵醪液组成等因素外,还有pH值、温度、氧气、杂菌污染等物理和生物因素,这些条件的变化反映了发酵过程的动态。在生产实践中,需要通过观察和控制这些工艺条件来完成黄酒发酵。
黄酒发酵过程中,需要不断检测和监控各品质指标,许多工艺步骤需要根据总糖含量、酒精度、PH值等指标的变化而进行调整,常规理化分析法具有步骤繁琐、检测时间长、信息反馈滞后等缺点,不能及时反馈数据。实现实时快速检测可以快速及时有针对性地采取措施,防止企业蒙受较大的损失。目前黄酒酿造行业迫切需要引入更为先进的在线快速分析技术,以便及时得到可靠的反馈数据,用于指导生产。
近红外光谱分析技术具有检测速度快、无污染、结果客观准确等优点,近年来,该技术在黄酒品质快速无损检测上得到了广泛地应用,但大多是对成品黄酒品质进行检测,如专利“一种快速检测黄酒品质指标的方法”(申请号200710306842.X)和“基于近红外光谱的智能化黄酒酒龄快速鉴别装置”(申请号200510062102.7)。利用近红外光谱技术对黄酒发酵过程品质实施在线监控的研究还很少,特别是对黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控研究还未见报道。另外,大多相关研究都是采用商业化的通用实验仪器,尽管精密度高,但它们构造复杂,价格昂贵,设备笨重,不适合黄酒发酵过程中的在线监控。针对黄酒发酵过程要求,本发明利用一种自行设计的便携式可见-近红外光谱检测系统,实现对黄酒发酵过程总糖含量进行快速检测,检测装置结构简单,价格便宜,携带方便,适合黄酒发酵过程中品质在线监控要求。发明内容
本发明的目的是为了克服传统理化分析法在黄酒发酵过程总糖含量检测中步骤繁琐、检测时间长的缺点,提供一种快速、客观、准确的便携式可见-近红外光谱法对黄酒发酵过程的总糖含量进行在线监控。
本发明的目的是通过以下方法实现的:
(I)选取主发酵和后发酵期、不同发酵缸和不同发酵罐的黄酒发酵醪液作为代表性样本;`
(2)对醪液进行离心预处理,取上清液进行光谱采集和理化分析;
(3)采用透射方式采集黄酒发酵醪液清液的可见-近红外光谱,通过数据采集卡传输至计算机并完成相应的光谱数据的预处理;
(4)利用常规检测方法测量每个样本的总糖含量,将其作为参考测量结果;
(5)将每个样本的光谱变量与其参考测量结果相关联,通过化学计量学方法优选最佳光谱区间,建立总糖含量的预测模型;
(6)将待测样本经离心处理后,采集得到的可见-近红外光谱值输入模型检测即可得到待测样本的总糖含量。
本发明所述的不同发酵时间的黄酒发酵醪液:是指黄酒在酿造过程中,主发酵前期每天采3次样;主发酵后期以及后发酵前期,每天采一次样;后发酵期的后阶段,每隔1-2天采一次样。
本发明醪液进行预处理:是指将发酵醪液进行离心,取其上清液用于光谱采集和总糖含量测定。
本发明的有益效果是:本发明与传统理化分析手段相比,操作简单方便、检测速度快且重现性好,可用于黄酒发酵过程质量的在线监控,解决黄酒发酵生产过程中常规理化检测方法耗时长、效率低等缺陷,及时得到可靠的反馈数据,用于指导黄酒生产。本发明方法采用的装置是便携式的,价格便宜,适合黄酒发酵过程中快速检测要求。本发明为黄酒发酵过程的质量评判提供了有效、简便的新方法,对黄酒生产过程具有重要的指导意义。


图1本发明方法的示意图。
图2模型建立所筛选的光谱区间。
图3模型预测值与实测值比较结果。
具体实施方式
实施例1:
(I)试验跟踪了江苏省丹阳酒厂2012年12月生产的一批干型黄酒发酵过程。黄酒发酵过程的前发酵是在大缸中进行,后发酵是在大罐中进行。试验选取主发酵和后发酵期、不同发酵缸以及不同发酵罐的黄酒发酵醪液作为代表性样本,前后共采集样本132个。随机选取88个样本作为校正集样本,用于建立模型;其余44个样本作为预测集,用于验证模型的稳健性和预测能力。
(2)对黄酒发酵醪液进行离心预处理,取上清液进行光谱采集和理化分析。
(3)采用透射方式采集黄酒发酵醪液清液的可见-近红外光谱,以光强形式表示样本的可见-近红外光谱数据,对原始光谱进行标准正态变量变换(SNV)预处理,用于模型建立和验证。
(4)参考GBT13662 -2008中干型黄酒总糖的检测方法测试每个样本的总糖含量,将其作为参考测量结果。
(5)将校正集中每个样本经预处理后的光谱变量与其参考测量结果相关联,通过联合区间偏最小二乘算法(S1-PLS)优选最佳光谱区间,用于建立总糖含量的预测模型。图2为经S1-PLS处理得到最佳光谱区间,对应于586.23-649.61,716.76-784.26和927.16-999.56nm nm,如图2所示。然后通过人工神经网络(BP-ANN)方法建立总糖含量预测模型。
(6)将待测样本的可见-近红外光谱数据输入模型,预测得到待测样本的总糖含量。图3显示了模型预测集中总糖含量实测值与预测值的比较结果。通过SPSS软件分析,总糖实测值与预测值之间的相关系数为0.9235,配对样本t检验的sig值为0.644。结果显示,本发明提供的利用便携式可见-近红外光谱系统检测黄酒发酵过程总糖含量的方法与常规理化分析法的检测结果没有显著性差异。结果表明,本发明提供的方法用于黄酒发酵过程总糖含量的 在线监控分析是可行的。
权利要求
1.一种黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控方法,其特征在于具体步骤如下:(1)选取不同发酵时间的黄酒发酵醪液作为样本;对醪液进行预处理,得到发酵醪液的清液;通过便携式可见-近红外光谱系统采集上述样本的光谱数据,并通过常规理化分析方法测定上述样本的总糖含量;将得到的光谱数据和总糖含量通过化学计量学的方法建立总糖含量的预测模型; (2)采集待测样本的可见-近红外光谱数据并带入步骤(I)得到的预测模型,即可得到待测样本的总糖含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的不同发酵时间的黄酒发酵醪液:是指黄酒在酿造过程中,主发酵前期每天采3次样;主发酵后期以及后发酵前期,每天采一次样;后发酵期的后阶段,每隔1-2天采一次样。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对醪液进行预处理:是指将发酵醪液进行离心,取其上清液用于光谱采集 和总糖含量测定。
全文摘要
本发明公开了一种基于便携式可见-近红外光谱检测系统的黄酒发酵过程中总糖含量在线监控的方法。具体检测包括如下步骤选取黄酒发酵过程的醪液并进行相关预处理后作为样本,用于可见-近红外光谱数据采集和总糖含量的常规理化分析测定;通过光谱预处理和化学计量学法建立总糖含量的预测模型;然后将采集得到的光谱值带入该模型即可得到待测样本的总糖含量。本发明利用便携式可见-近红外光谱检测系统结合化学计量学法实现对黄酒发酵过程中总糖含量的在线监控,仪器携带方便,检测速度快、成本低,满足黄酒发酵过程中不同位置不同时间段的总糖含量快速监控,以科学指导黄酒生产。
文档编号G01N21/31GK103234923SQ20131012230
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者陈全胜, 欧阳琴, 赵杰文, 许朝中, 费雪忠 申请人:江苏大学
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