專利名稱：：瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于可見/近紅外光譜技術(shù)測(cè)試或分析材料的裝置，尤其是涉及一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法和裝置。技術(shù)背景黃酒是我國(guó)重要的民族特色產(chǎn)品，是中化民族工業(yè)的瑰寶。長(zhǎng)期以來(lái)，黃酒行業(yè)的生產(chǎn)主要基于傳統(tǒng)的模式進(jìn)行，其品質(zhì)檢測(cè)主要采用人工取樣分析法，通過定期取樣，感官評(píng)定和理化分析等離線分析手段進(jìn)行。GB/T13662-2000《黃酒》規(guī)定的理化指標(biāo)和檢測(cè)方法如表1所示。表1黃酒主要品質(zhì)指標(biāo)的理化分析方法<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>上述分析過程和分析方法具有耗時(shí)耗力、分析周期長(zhǎng)、操作調(diào)整滯后等局限性，難以實(shí)現(xiàn)高效標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。近紅外光譜分析技術(shù)具有分析速度快、成本低、綠色分析及適合在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因而，近幾年該技術(shù)在食品品質(zhì)實(shí)時(shí)和在線檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前一些廠家生產(chǎn)的基于近紅外光譜分析技術(shù)的酒品質(zhì)分析儀，主要應(yīng)用于離線品質(zhì)分析。法國(guó)Infrascan近紅外品質(zhì)分析儀主要用于測(cè)定酒中的酒精和總糖含量；德國(guó)Gerber公司的FermentoStar全自動(dòng)啤酒成份分析儀可檢測(cè)啤酒中的酒精度、原麥芽汁濃度、真濃、表觀濃度；奧地利AlcolyzerPlusBeer全自動(dòng)啤酒分析儀根據(jù)樣品對(duì)特定的近紅外波長(zhǎng)的吸收直接測(cè)量啤酒的酒精含量。目前，還沒有見到有關(guān)基于近紅外光譜分析技術(shù)的黃酒品質(zhì)在線檢測(cè)方法和裝置方面的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法和裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一、一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法，該方法的步驟如下1)采集生產(chǎn)廠家提供的瓶裝黃酒樣品的空瓶的近紅外光譜，作為背景光譜；2)對(duì)一組由生產(chǎn)廠家提供的具有代表性的瓶裝黃酒樣品分別采集近紅外光譜，得到每一個(gè)原始樣本的近紅外光譜；3)從每一個(gè)原始樣本光譜中扣除背景光譜，得到每一個(gè)樣本的樣本光譜，全部校正集樣品的樣本光譜構(gòu)成校正集樣本光譜集；4)采用GB/T13662-2000《黃酒》規(guī)定的分析方法分析校正集樣品的理化指標(biāo)，包括總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值；5)采用偏最小二乘回歸法將校正集樣品的理化分析結(jié)果和校正集樣本光譜相結(jié)合分別建立總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值的校正模型；6)在線采集待測(cè)瓶裝黃酒樣品的近紅外光譜，并按步驟3)處理其近紅外光譜后，構(gòu)成待測(cè)瓶裝黃酒樣品的樣本光譜；7)將待測(cè)瓶裝黃酒樣品的光譜導(dǎo)入校正模型中，預(yù)測(cè)該樣品的總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值。二、一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的裝置包括光照系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、傳輸帶、接收透鏡固定裝置、接收透鏡、光纖、光譜儀、電腦、觸發(fā)電路和光電開關(guān)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備固定在光照系統(tǒng)的頂部的中心，傳輸帶通過光照系統(tǒng)的底部的中間部分，接收透鏡固定裝置固定在傳輸帶的下方，接收透鏡緊固在接收透鏡固定裝置中；光纖的一端連接在接收透鏡上，另一端連接在光譜儀上，光譜儀通過USB線與電腦連接；光電開關(guān)安裝在光照系統(tǒng)的底部且在傳輸帶的兩側(cè)。所述的光照系統(tǒng)包括光照箱、兩塊弧形光照反射板和卣鉤燈；兩塊弧形光照反射板對(duì)稱安裝在光照箱兩側(cè)；多盞鹵鎢燈呈環(huán)形均布在弧形光照反射板上。所述的觸發(fā)電路包括定時(shí)器CB7555、電阻R、第一電容C1、第二電容C2;定時(shí)器CB7555的2引腳由光電開關(guān)輸入，電阻R連接于電源UDD與引腳6之間，第一電容Cl連接于引腳2與地之間，第二電容C2連接于定時(shí)器CB7555的l弓l腳與5引腳之間，4、8引腳連接到電源UDD上，6，7引腳連接在電阻R與第一電容C1之間，3引腳連接在光譜儀的觸發(fā)輸入端。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明基于近紅外光譜分析技術(shù)，通過對(duì)瓶裝黃酒樣品的主要品質(zhì)指標(biāo)包括總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值的在線檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)黃酒產(chǎn)品質(zhì)量的在線、快速分析，減少檢測(cè)時(shí)間和成本，可保證產(chǎn)品質(zhì)量。圖1是基于近紅外光譜分析技術(shù)的瓶裝黃酒品質(zhì)在線檢測(cè)流程圖；圖2是基于近紅外光譜分析技術(shù)的瓶裝黃酒品質(zhì)在線檢測(cè)裝置示意圖；圖3是光照系統(tǒng)俯視圖；圖4是CB7555構(gòu)成的觸發(fā)電路圖；圖5是酒精度偏最小二乘回歸模型的校正集的參比值和預(yù)測(cè)值之間的相關(guān)關(guān)系。圖6是酒精度偏最小二乘回歸模型的預(yù)測(cè)集的參比值和預(yù)測(cè)值之間的相關(guān)關(guān)系。圖中1、光照系統(tǒng)；2、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備；3、傳輸帶；4、接收透鏡固定裝置；5、接收透鏡；6、光纖；7、光譜儀；8、電腦；9、觸發(fā)電路；10、光電開關(guān)；101、光照箱；102、光照反射板；103、鹵鎢燈。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2和圖3所示，本發(fā)明包括光照系統(tǒng)l、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備2、傳輸帶3、接收透鏡固定裝置4、接收透鏡5、光纖6、光譜儀7、電腦8、觸發(fā)電路9和光電開關(guān)10;空氣調(diào)節(jié)設(shè)備2固定在光照系統(tǒng)1的頂部的中心，傳輸帶3通過光照系統(tǒng)1的底部的中間部分，接收透鏡固定裝置4固定在傳輸帶3的下方，接收透鏡5緊固在接收透鏡固定裝置4中；光纖6的一端連接在接收透鏡5上，另一端連接在光譜儀7上，光譜儀7通過USB線與電腦8連接；光電開關(guān)10安裝在光照系統(tǒng)1的底部且在傳輸帶3的兩側(cè)。如圖2和圖3所示，所述的光照系統(tǒng)l:包括光照箱101、兩塊弧形光照反射板102和鹵鎢燈103;兩塊弧形光照反射板102對(duì)稱安裝在光照箱101兩側(cè)；多盞卣鴇燈103呈環(huán)形均布在弧形光照反射板102上。如圖4所示，所述的觸發(fā)電路9:包括定時(shí)器CB7555、電阻R、第一電容Cl、第二電容C2;定時(shí)器CB7555的2引腳由光電開關(guān)10輸入，電阻R連接于電源UDD與引腳6之間，第一電容C1連接于引腳2與地之間，第二電容C2連接于定時(shí)器CB7555的1引腳與5引腳之間，4、8引腳連接到電源1101)上，6，7引腳連接在電阻R與第一電容Cl之間，3引腳連接在光譜儀7的觸發(fā)輸入端。本發(fā)明的接收透鏡5選用美國(guó)海洋光學(xué)公司的84-UV-25透鏡(84-UV-25LensFixture);光譜儀7為光柵型光纖光譜儀；光電開關(guān)10選用Datesensor光電開關(guān)。本發(fā)明的檢測(cè)方法如下1)采集生產(chǎn)廠家提供的瓶裝黃酒樣品的空瓶的近紅外光譜，作為背景光譜；2)對(duì)一組由生產(chǎn)廠家提供的具有代表性的瓶裝黃酒樣品分別采集近紅外光譜，得到每一個(gè)原始樣本的近紅外光譜；3)從每一個(gè)原始樣本光譜中扣除背景光譜，得到每一個(gè)樣本的樣本光譜，全部校正集樣品的樣本光譜構(gòu)成校正集樣本光譜集；4)采用GB/T13662-2000《黃酒》規(guī)定的分析方法分析校正集樣品的理化指標(biāo)(總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值)；5)采用偏最小二乘回歸法將校正集樣品的理化分析結(jié)果和校正集樣本光譜相結(jié)合分別建立總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值的校正模型；6)在線采集待測(cè)瓶裝黃酒樣品的近紅外光譜，并按3)處理其近紅外光譜后，構(gòu)成待測(cè)瓶裝黃酒樣品的樣本光譜；7)將待測(cè)瓶裝黃酒樣品的光譜導(dǎo)入校正模型中，預(yù)測(cè)該樣品的總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值。本發(fā)明結(jié)合圖l、圖2、圖3、圖4、圖5說(shuō)明具體工作過程開光照系統(tǒng)l，預(yù)熱30分鐘。打開空氣調(diào)節(jié)設(shè)備2，保持光照系統(tǒng)為室溫。打開電腦8并打開光譜采集軟件，設(shè)置參數(shù)。傳輸帶3帶動(dòng)待測(cè)瓶裝黃酒樣品(或空瓶)到光照系統(tǒng)1內(nèi)的某位置時(shí)，光電開關(guān)10檢測(cè)到信號(hào)后，將該信號(hào)輸出到觸發(fā)電路9，作為觸發(fā)電路9的輸入信號(hào)。系統(tǒng)通過觸發(fā)電路9觸發(fā)光譜儀7，光譜儀7進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí)，觸發(fā)電路9處于穩(wěn)定狀態(tài)，光譜儀7不工作。首先采集空瓶光譜，然后采集待測(cè)瓶裝黃酒樣品的近紅外光譜。光照箱101中的鹵鎢燈103發(fā)出的光經(jīng)光照反射板102聚集輻照入待測(cè)樣品。緊固在接收透鏡固定裝置4中的接收透鏡5收集透過待測(cè)瓶裝黃酒樣品底部的透射光，并映射到光纖6上。光纖6將光信號(hào)傳給光譜儀7，光譜儀7將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成光譜數(shù)字信號(hào)，并輸入電腦8。在電腦8中，通過光譜采集軟件將光譜數(shù)字信號(hào)(即近紅外光譜)輸出。在光譜采集軟件中，從每一個(gè)原始樣本光譜中扣除背景光譜，得到每一個(gè)樣本的樣本光譜。采用多元統(tǒng)計(jì)分析軟件按照?qǐng)D1所示建模流程，采用偏最小二乘回歸法建立基于近紅外光譜的瓶裝黃酒品質(zhì)(總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值)檢測(cè)模型，酒精度檢測(cè)模型的校正和預(yù)測(cè)結(jié)果分別如圖5和圖6所示。圖5和圖6的橫坐標(biāo)代表理化分析得到的結(jié)果(參比值)，縱坐標(biāo)代表近紅外光譜分析得到的結(jié)果(預(yù)測(cè)值)；r為相關(guān)系數(shù)，代表參比值和預(yù)測(cè)值之間相吻合的程度，SEC代表模型的校正標(biāo)準(zhǔn)差，SEP代表模型的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差。相關(guān)系數(shù)高、標(biāo)準(zhǔn)差低是判定近紅外模型是否穩(wěn)定和優(yōu)秀的基礎(chǔ)。采集待鑒定瓶裝黃酒的光譜，并扣除背景光譜，將待測(cè)瓶裝黃酒樣品的樣本光譜輸入基于近紅外光譜的瓶裝黃酒品質(zhì)檢測(cè)模型，計(jì)算得出待測(cè)瓶裝黃酒的主要品質(zhì)指標(biāo)含量(總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值)，并顯示輸出。權(quán)利要求1.一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法，其特征在于該方法的步驟如下1)采集生產(chǎn)廠家提供的瓶裝黃酒樣品的空瓶的近紅外光譜，作為背景光譜；2)對(duì)一組由生產(chǎn)廠家提供的具有代表性的瓶裝黃酒樣品分別采集近紅外光譜，得到每一個(gè)原始樣本的近紅外光譜；3)從每一個(gè)原始樣本光譜中扣除背景光譜，得到每一個(gè)樣本的樣本光譜，全部校正集樣品的樣本光譜構(gòu)成校正集樣本光譜集；4)采用GB/T13662-2000《黃酒》規(guī)定的分析方法分析校正集樣品的理化指標(biāo)，包括總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值；5)采用偏最小二乘回歸法將校正集樣品的理化分析結(jié)果和校正集樣本光譜相結(jié)合分別建立總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值的校正模型；6)在線采集待測(cè)瓶裝黃酒樣品的近紅外光譜，并按步驟3)處理其近紅外光譜后，構(gòu)成待測(cè)瓶裝黃酒樣品的樣本光譜；7)將待測(cè)瓶裝黃酒樣品的光譜導(dǎo)入校正模型中，預(yù)測(cè)該樣品的總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值。2.—種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的裝置，其特征在于包括光照系統(tǒng)(l)、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備(2)、傳輸帶(3)、接收透鏡固定裝置(4)、接收透鏡(5)、光纖(6)、光譜儀(7)、電腦(8)、觸發(fā)電路(9)和光電開關(guān)(10);空氣調(diào)節(jié)設(shè)備(2)固定在光照系統(tǒng)(l)的頂部的中心，傳輸帶(3)通過光照系統(tǒng)(1)的底部的中間部分，接收透鏡固定裝置(4)固定在傳輸帶(3)的下方，接收透鏡(5)緊固在接收透鏡固定裝置(4)中；光纖(6)的一端連接在接收透鏡(5)上，另一端連接在光譜儀(7)上，光譜儀(7)通過USB線與電腦(8)連接；光電開關(guān)(10)安裝在光照系統(tǒng)(1)的底部且在傳輸帶(3)的兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的光照系統(tǒng)(l):包括光照箱(IOI)、兩塊弧形光照反射板(102)和鹵鎢燈(103);兩塊弧形光照反射板(102)對(duì)稱安裝在光照箱(101)兩側(cè)；多盞鹵鎢燈(103)呈環(huán)形均布在弧形光照反射板(102)上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的觸發(fā)電路(9):包括定時(shí)器CB7555、電阻R、第一電容Cl、第二電容C2;定時(shí)器CB7555的2引腳由光電開關(guān)(10)輸入，電阻R連接于電源UDD與引腳6之間，第一電容C1連接于引腳2與地之間，第二電容C2連接于定時(shí)器CB7555的1弓I腳與5弓I腳之間，4、8引腳連接到電源Udd上，6，7引腳連接在電阻R與第一電容C1之間，3引腳連接在光譜儀(7)的觸發(fā)輸入端。全文摘要本發(fā)明公開了一種瓶裝黃酒品質(zhì)指標(biāo)在線檢測(cè)的方法和裝置。在線檢測(cè)裝置包括光照系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、傳輸帶、接收透鏡固定裝置、接收透鏡、光纖、光譜儀、電腦、觸發(fā)電路和光電開關(guān)。采集瓶裝黃酒樣品的空瓶的近紅外光譜作為背景光譜，從瓶裝黃酒樣品的原始樣本光譜中扣除背景光譜后作為樣本光譜，采用偏最小二乘回歸法結(jié)合光譜和理化分析結(jié)果分別建立黃酒主要品質(zhì)指標(biāo)的校正模型，利用相應(yīng)的模型進(jìn)行黃酒品質(zhì)的在線檢測(cè)。本發(fā)明基于近紅外光譜分析技術(shù)，通過對(duì)瓶裝黃酒樣品的主要品質(zhì)指標(biāo)包括總糖、固形物、酒精度、總酸、氨基酸態(tài)氮和pH值的在線檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)黃酒產(chǎn)品質(zhì)量的在線、快速分析，減少檢測(cè)時(shí)間和成本，可保證產(chǎn)品質(zhì)量。文檔編號(hào)G01N21/25GK101216418SQ20081005942公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2008年1月21日優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日發(fā)明者于海燕,應(yīng)義斌,徐惠榮,饒秀勤申請(qǐng)人:浙江大學(xué)