CN104807971A - 基于电子舌与电子鼻融合检测技术的白酒自动勾兑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电子舌与电子鼻融合检测技术和流量控制进行白酒自动勾兑的系统，通过电子舌和电子鼻检测的结果控制勾兑比例，从而实现不同批次、风味、年份酒的自动勾兑，获得优质勾兑酒。基本流程为：在勾兑前首先要选取大量具有代表性的基酒样本，测量它们的电子舌、电子鼻响应，并建立测量信息与品质参数的定量关系。然后以小型勾兑(小盘勾)配方为初始比例开始勾兑，期间在线测量勾兑酒和各基酒的电子舌、电子鼻响应，获得各酒样的各项品质参数，并基于勾兑控制算法根据品质参数来控制电磁阀，实现各基酒比例的调节。重复上述电子舌、电子鼻在线测量与实时基酒比例调节的过程，直至品质与小型勾兑酒相似。

Description

基于电子舌与电子鼻融合检测技术的白酒自动勾兑系统

技术领域

本发明涉及一种白酒自动勾兑设备，特别是涉及一种可以依据电子舌与电子鼻融合检测的白酒自动勾兑系统。

背景技术

白酒主要由水、乙醇、其它醇类、酸、酯、醛等微量化合物构成。其中，乙醇和水的质量分数达到98～99％。其它种类繁多的微量成分按不同比例关系组合，形成不同的香型和风格。统一白酒生产企业内相同质量等级的酒，风味也各不相同，有的后味较短、有的略带杂味、有的甜味不足等。因此，通过各种勾兑工艺，将不同风味的酒按特定比例混合，可以弥补缺陷、取长补短、使酒质更加完美。若比例得当，多种风味较为极端的低档次基酒相互补充，可得到酒质较好的白酒；反之，多种高品质酒因比例的不当，以致香味不突出或出现杂味，降低档次。白酒的勾兑过程中，先将不同风味的3年以上陈酿酒分为几类基础酒(简称基酒)，再以较小的量进行小型勾兑(俗称小盘勾)，最后通过调香调味来进一步优化白酒的风味。将小型勾兑确定的比例作为配方，放大各基酒的量，可进行大型勾兑来投产。

感官评价是确定配方最为直接、有效的依据。目前，白酒生产企业中，同常由一个或少数几个品酒师通过人体的嗅觉、味觉来不断修正小型勾兑过程中的各基酒比例。但是，在大型勾兑生产过程中，同一种基酒也因批次不同而存在品质差异。因为基酒在发酵过程中，除了原料之外，气候、环境、人员操作等诸多不可控因素均会影响其风味；另一方面，基酒的贮藏时间及场所的差异也会对风味产生一定的影响。由于大型勾兑过程的基酒消耗量较大、耗时较长，因此要求在过程中根据勾兑中间产品的感官评价来不断微调配方，从而消除基酒差异带来的产品品质的降低。然而，人工品酒易受到环境及主观因素的影响造成，除了基酒比例调整量这一结论之外，品酒人员无法给出其它定量的中间指标。根据“略苦涩”、“入口较差”等定性词汇，很难保证在长时间的勾兑过程中每次都提出符合同一标准的配方调整建议。

综上，勾兑过程中通过品酒师的感官评价来调整各基酒比例，会耗费大量人力和时间、延长勾兑周期、受到品酒师主观因素影响，是一种非常不经济、不高效的做法。针对这一现象，需要在勾兑系统中引入一种定量、在线的白酒品质测量方法，来代替传统的人工感官评价。白酒中甜、苦、涩、辣等基本味觉均可在α-Astree电子舌的传感器阵列上获得各自的响应，进而可被定量地表示；而白酒中醇类、芳香族、醛类化合物均在zNose上有各自的特征气味图谱。选取大量不同年份、等级、售价酒样，分别记录各自的电子鼻与电子舌响应信息，再由主成分分析、偏最小二乘回归等数学工具建立模型，从而根据白酒味觉及光谱信息定量地给出品质参数。

本发明引入电子鼻与电子舌技术，并根据勾兑系统的特点适当改进硬件和算法，在此基础上提出了一种基于电子鼻与电子舌融合检测技术的白酒自动勾兑系统。根据电子鼻及电子舌在线测量的信息，表征基酒及勾兑酒的品质参数，并由控制系统根据参数信息来实时调节各基酒的比例，从而不断优化勾兑酒的品质和风味，以提高勾兑的质量和效率。

发明内容

本发明针对现有勾兑技术存在的上述缺陷，提供一种勾兑效率高、成功率高、结果客观准确并且对原料和勾兑环境适应性强的自动勾兑系统。

为实现上述目的，本发明基于电子鼻及电子舌融合测量技术的白酒自动勾兑系统，包括多个原料罐，一个带压缩空气搅拌器的勾兑罐，电子鼻测量系统，电子舌测量系统，带过滤和流量控制的管路系统，工业计算机控制平台。原料罐与勾兑罐之间由管路系统相连。整个系统在勾兑过程中受工业计算机控制平台控制。

上述原料罐，包括多个基酒罐和一个纯水罐，分别带有独立的压力液位传感器和温度传感器，压力液位传感器提供各罐的余量信息，温度传感器提供勾兑当时的环境信息并用以对流量数据进行修正，该2路信号通过多通道数据采集卡输入至工业控制计算机。

上述勾兑罐，为一个包括勾兑罐本体、压缩空气搅拌器的子系统。勾兑罐本体内带有压力液位传感器和温度传感器；压缩空气搅拌器由空气压缩机、压缩空气净化装置、电磁阀及管路构成，连入勾兑罐底部利用压缩空气进行搅拌勾兑。勾兑罐子系统部分共提供2路模拟信号，分别来自液位压力传感器和温度传感器，经由多通道数据采集卡输入至工业控制计算机。

上述电子舌测量系统，包括传感器阵列(含有7各味觉传感器)、进样系统、数据采集系统和数据分析软件。酒样经进样系统进入电子舌主体后，依次与各个味觉传感器作用，数据采集系统获取7个味觉传感器的响应值并传输至电脑，然后数据分析软件给出味觉信息。

上述电子鼻测量系统包括快速气相色谱仪(电子鼻)zNose、抽气泵、管路构成、数据采集系统和数据分析软件。电子鼻通过与勾兑罐顶部连接进行气味取样，信号由RS-232接口输入至工业控制计算机后，经数据分析软件给出气味信息。

上述管路系统，包括连接原料罐与勾兑罐的管路和连接勾兑罐与成品罐的管路，每一路系统带有过滤器、继电器控制的管道泵、电磁阀、涡轮流量计；每一条管路提供1路信号输出至工业控制计算机，同时通过2路信号进行控制。

上述工业计算机控制平台，包括工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows CE操作系统、电子舌数据分析软件、电子鼻数据分析软件、基于Labview编程的勾兑控制软件。读取电子鼻、电子舌响应信息，在工业控制计算机中进行后处理，通过多通道数据采集卡采集压力液位传感器、温度传感器和涡轮流量计的数据，勾兑控制软件整合所有输入数据，然后通过输出控制各电磁阀和泵的工作状态来控制整个勾兑过程。

附图说明

图1基于电子舌与电子舌融合检测技术的白酒自动勾兑系统示意图

图1中：1.原料罐(基酒罐/纯水罐)；2.温度传感器；3.液位压力传感器；4.过滤器；5.管道泵；6.液用电控阀；7.涡轮流量传感器；8.勾兑罐；9.空压机；10.气体电磁阀；11.电子舌；12.电子鼻；13.多通道数据采集卡；14工业控制计算机。(为简化示意图，示例中仅画出3路原料输入；示意中仅在勾兑罐上画出电子鼻、电子舌测量系统，其余各原料罐上配有同样的测量系统，此处省略未画；相同型号的传感器与控制器皆只画出一组标注与信号连接线，其余省略)

图2基于电子舌与电子鼻融合检测技术的白酒自动勾兑流程图

图3白酒特征气味图谱(电子鼻响应信号)

图4白酒电子舌响应信号图

具体实施方式

下面结合附图和具体实例更进一步说明：

在勾兑前首先要选取大量具有代表性的基酒样本，测量它们的电子舌及电子鼻响应信息，获得如图3所示的特征气味图谱和如图4所示的电子舌响应信号。并通过主成分分析、偏最小二乘回归等数学工具建立电子舌、电子鼻信息与品质参数的定量关系。按照勾兑流程图2，勾兑开始之初，以小型勾兑(小盘勾)确定的配方设置各基酒的初始比例，并记录小型勾兑产品的电子舌、电子鼻响应信息。大型勾兑开始后，先按照小样提供比例进行预勾兑，勾兑比例由图1中的流量传感器7和液用电磁阀6进行控制。针对某一种基酒，在达到比例之前，多通道数据采集卡13通过控制管道泵5和液用电磁阀6的继电器使其对应通道保持开启，期间通过涡轮流量计7测定流量，并利用温度传感器2的数据对流量进行修正，通过液位压力传感器3的数据结合温度监控各罐内的白酒余量。比例到达后，所有管路的电磁阀处于关闭状态，压缩空气经过滤由管路进入勾兑罐8底部，对勾兑罐8内的白酒进行搅拌。

上述勾兑过程完成后，分别测量勾兑酒和各基酒的电子舌及电子鼻响应。首先通过勾兑酒的味觉信息获得定量的白酒品质参数，算法根据该参数与小型勾兑产品的区别，适量调整某一基酒比例，之后测量勾兑酒的电子舌及电子鼻响应。根据这两次测量信息表征的品质参数对比，由品质的变化趋势，判断这一基酒对勾兑过程是否有益，进而通过回归算法计算下一轮次勾兑时需要补充的各基酒比例。如此循环直至误差小于设定阈值，最终使大型勾兑产品与小型勾兑产品的风味尽可能的一致，消除原料、工艺、主观因素等对产品质量的影响。

Claims (7)

1.基于电子舌与电子鼻融合检测技术的白酒自动勾兑系统，其特征在于包括多个原料罐，一个带压缩空气搅拌器的勾兑罐，带过滤和流量控制的管路系统，电子舌测量系统，电子鼻测量系统，工业计算机控制平台。

2.根据权利要求1所述的多个原料罐，其特征在于包括多个基酒罐和一个纯水罐，带有独立的压力液位传感器和温度传感器，各罐提供2路信号输出至工业计算机控制平台。

3.根据权利要求1所述的勾兑罐和原料罐，其特征在于包括罐本体、勾兑罐的压缩空气搅拌器、各罐体上连通器原理的取样装置；压缩空气搅拌器由空气压缩机、压缩空气净化装置、电磁阀及管路构成，连入勾兑罐底部利用压缩空气进行搅拌勾兑。

4.电子舌测量系统，包括传感器阵列(含有7各味觉传感器)、进样系统、数据采集系统和数据分析软件，酒样经进样系统进入电子舌主体后，依次与各个味觉传感器作用，数据采集系统获取7个味觉传感器的响应值并传输至电脑，然后数据分析软件给出味觉信息，进而由算法计算白酒品质参数。

5.电子鼻测量系统包括快速气相色谱仪(电子鼻)zNose、抽气泵、管路构成、数据采集系统和数据分析软件。电子鼻通过与勾兑罐顶部连接进行气味取样，信号由RS-232接口输入至工业控制计算机后，经数据分析软件给出气味信息。

6.根据权利要求1所述的管路系统，其特征在于包括连接原料罐与勾兑罐的管路和连接勾兑罐与成品罐的管路，每一路系统带有过滤器、继电器控制的管道泵、电磁阀、涡轮流量计，每一条管路提供1路输出信号，由2路信号输入进行控制。

7.根据权利要求1所述的工业计算机控制平台，用于控制整个勾兑系统，其特征在于包括工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows CE操作系统、电子舌信号处理软件、电子鼻信号处理软件、基于LabVIEW编程的勾兑控制软件；计算机首先控制多通道数据采集卡采集压力液位传感器、温度传感器、涡轮流量计、电子鼻和电子舌的数据，然后经算法计算后通过控制各电磁阀和泵的工作状态了来控制整个勾兑过程。