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基于近红外的酒醅检测应用
文章来源:IAS
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02

Jun
2022

  1、前言/背景:

  中国白酒是以富含淀粉质的粮谷类为原料,以中国酒曲为糖化发酵剂,采用固态(个别酒种为半固态或液态)发酵,经蒸馏、贮存和勾调而成。白酒发酵过程中,温度、水分、酸度、淀粉、糖分、酒精之间存在着相互矛盾、相互制约的关系。

  淀粉: 淀粉是产生酒精的主要物质,同时也是霉菌和酵母的营养和能源,淀粉含量越多,出酒率越高。同时淀粉具有降低母糟酸度和水分的作用。

  酸度: 酸的作用:有利于糊化和糖化,有助于将淀粉水解成葡萄糖;适宜的酸度可以抑制杂菌的生长,有利于酵母菌生长;酒香味成分的前体物质,本身也是酒中的重要呈味物质。母糟中酸度低时,产酒不浓香,味单调。但酸度过高会抑制有益微生物(主要是酵母菌)的生长和代谢活动,从而发酵受阻,严重影响产量、质量。

  水分:酒醅中酵母繁殖需要水分,糖化、发酵亦以水分作为媒介。在发酵过程中,如水分(总挥发物)不断增加,则表明酒醅发酵越正常,越彻底。在一定程度上,入池水分可使发酵温度以及酒醅酸度等诸因素的变化受到制约。一般入池水分大,发酵温度高,生酸快;反之,则比较平稳。

  在固态发酵酒醅样品常规指标分析中,分析水分和总酸两个质量指标,最少需要 50min,如果再分析淀粉又需要 1个小时。即使分析水分一个指标也至少需要 30min,以上现象就造成了分析数据滞后现象,起不到过程检测把关的作用。尤其是淀粉测定,由于分析过程繁琐,需要化验员操作细致、熟练程度高,否则经常会带来较大的分析误差。针对固态发酵酒醅分析检测中,存在耗时长、前处理麻烦、需要操作人员多、药品消耗大、不能及时指导生产等诸多缺点。近红外技术因其操作简便、检测速度快、绿色无污染等特点在酒醅检测方面应用较广。

  2、设备及方法

  2.1 样品信息

  检测对象:金喜来入池、出池酒醅。

  2.2 设备信息:

  机型:设备型号IAS-3100,波长范围900-1700nm,采用漫反射检测原理。

  3、建模及分析

  3.1样本光谱图

  3.2建模指标

指标

入池水分

出池水分

入池酸度

出池酸度

入池淀粉

出池淀粉

含量范围%

51-57.9

57.6-66.9

1.49-2.79

2.88-5.49

20.1-24.4

9.7-15.4

SEC

0.5284

0.7163

0.1787

0.2055

0.5641

0.4461

R_cal

0.9301

0.9270

0.7717

0.8693

0.8462

0.9452

SEP

0.5604

0.8348

0.1203

0.2289

0.5892

0.5266

R_val

0.8655

0.8266

0.8181

0.7427

0.7534

0.8837


  3.3建模结果分布

x42.png

  3.4预测误差

  3.5建模总结

  采用IAS3100光栅光谱仪用于酒醅建模效果良好。出入池水分近红外预测值的预测相对误差可控制在2%以内。出入池酸度近红外预测相对误差可控制在8%以内。入池淀粉近红外预测相对误差可控制在5%以内,出池淀粉近红外预测相对误差可控制在8%以内。

  4、总结与展望:

  4.1 应用总结

  采用IAS3100光栅光谱仪用于出入池酒醅建模效果良好,采用建模具有可行性。精度满足客户实际快速检测需求。

  4.2优势总结

  1)快速便捷,可以帮助快速判断及决策,提高效益;

  2)操作简单,减少人员之间的误差;

  3)实现全检,所有发酵池均可实现检测;

  4)每个池多点检测;可看分布、看均匀性,解决现取样代表性的问题;

  5)仪器代替人工经验,科学性更高,减少人员依赖;

  6)检测过程无污染、无危害,对人体安全性高,环境友好。


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