基于近红外光谱的白酒勾兑方法、分段存储与勾兑系统技术方案

本发明专利技术为一种基于近红外光谱仪的白酒勾兑方法、分段存储与勾兑系统，方法包括第一步、邀请专家品评原酒样本，评价出不同等级的原酒；采集原酒样本的近红外光谱，利用主成分分析法得到各个等级的原酒的近红外光谱权重；将不同批次相同等级的原酒的近红外光谱均值作为该等级对应的原酒的目标近红外光谱；第二步、计算产值最大时勾兑各个等级的原酒体积和勾兑各个等级的原酒时所需各个储酒罐中酒液的体积。系统包括电磁阀一、驱动电机、近红外光谱仪、流量计、原酒输送泵、储酒罐、液位传感器、电磁阀四和一个或两个存放柜。该方法打破了凭借人工经验进行勾兑的模式，对勾兑方法进行量化，实现自动化勾兑，提高了原酒勾兑的准确性和优级酒产量。和优级酒产量。和优级酒产量。

【技术实现步骤摘要】
基于近红外光谱的白酒勾兑方法、分段存储与勾兑系统


[0001]本专利技术属于酿酒
，具体是一种基于近红外光谱仪的白酒勾兑方法、分段存储与勾兑系统。

技术介绍

[0002]白酒的生产步骤包括酒曲制造、原料处理、发酵、蒸馏、陈酿、摘酒及勾兑调味等，其中勾兑调味是将摘取的酒液按照配方进行混合搅拌，得到不同等级的原酒，起到稳定白酒质量及提高优质酒率的作用。
[0003]当前传统白酒酿造行业的勾兑方式是将多个甑锅产出的相同酒精度范围内的原酒集中储存在相同的原酒储存罐中，然后由人工按照经验进行勾兑，这种勾兑方式对工人经验要求较高，配方无法量化，容易出现不同的勾兑批次产品质量不稳定的现象，而且生产效率低，无法判断每个甑锅所产原酒的品质。因此，如何降低人工不利因素的影响，将配方量化实现自动化勾兑已经成为白酒酿造行业急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于近红外光谱仪的白酒勾兑方法、分段存储与勾兑系统。
[0005]本专利技术为解决所述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于近红外光谱的白酒勾兑方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]第一步、邀请专家品评原酒样本，评价出不同等级的原酒；采集原酒样本的近红外光谱，利用主成分分析法得到各个等级的原酒的近红外光谱权重；将不同批次相同等级的原酒的近红外光谱均值作为该等级对应的原酒的目标近红外光谱；
[0008]第二步、将生产过程中摘取的酒液按照时间序列划分为多段，将每段酒液依次存储在各个储酒罐中，利用式(1)计算各个储酒罐中酒液的近红外光谱；
[0009][0010]式(1)中，g
j
(τ)为第j个储酒罐中酒液的近红外光谱，σ(t)为储酒时刻t流量计测得的瞬时流量，t1为第j个储酒罐开始储酒的时刻，t2为第j个储酒罐停止储酒的时刻，g(τ,t)为近红外光谱仪测得的红外光吸光度与波长τ、储酒时间t的函数关系；
[0011]利用所有储酒罐中的酒液勾兑等级i对应的原酒，使勾兑得到的原酒的近红外光谱尽可能接近目标近红外光谱，则得到式(2)的目标函数；
[0012][0013]式(2)中，g1(τ)、g2(τ)、
…
、g
j
(τ)、
…
、g
J
(τ)分别为各个储酒罐中酒液的近红外光谱，J为储酒罐总数量，分别为勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重，∥∥2表示二范数；f
i
(τ)等级i对应的原酒的目标近红外光谱，i＝1～p，p表示等级的总数量；μi(τ)为等级i对应的原酒的近红外光谱权重；
[0014]对式(2)进行求解，得到勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重对式(2)进行求解，得到勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重进而得到式(3)的权重矩阵λ；
[0015][0016]根据酒厂的生产要求，令k
i
为等级i对应的原酒单位体积产生的经济价值，以产值K最大为目标，则有式(4)的目标函数；
[0017][0018]其中，V
i
为产值最大时勾兑等级i对应的原酒体积；
[0019]假定产值最大勾兑各个等级的原酒体积为V1、V2、...、V
p
，则各个等级的原酒体积满足式(5)和(6)的约束条件；
[0020][0021][0022]其中，表示勾兑等级i对应的原酒所需第j个储酒罐中原酒的体积；V1、V2、
…
、V
j
、
…
、V
J
分别为各个储酒罐中酒液的体积；
[0023]由式(5)～(6)经过整理，将目标函数的优化问题转化为线性最优解问题，得到式(7)的不等式约束；
[0024][0025]将式(4)、(7)转换为矩阵，得到式(8)、(9)：
[0026][0027][0028]根据权重矩阵和各个储酒罐中酒液的体积对式(8)、(9)进行求解，得到产值最大时勾兑各个等级的原酒体积；将产值最大时勾兑各个等级的原酒体积代入式(5)得到勾兑各个等级的原酒时所需各个储酒罐中酒液的体积。
[0029]按照高度优级酒产量最大为目标进行勾兑，则有k1≠0，k2、k3、
…
、k
p
＝0，得到：
[0030]K＝k1V1ꢀꢀ
(10)
[0031][0032][0033]高度优级酒的最大体积为满足式(12)。
[0034]一种基于近红外光谱的白酒分段存储与勾兑系统，该系统根据上述方法进行勾兑，包括电磁阀一、驱动电机、近红外光谱仪、流量计、原酒输送泵、储酒罐、液位传感器、电磁阀四和一个或两个存放柜；其特征在于，为一个存放柜时，系统的所有零件集成在存放柜中；为两个存放柜时，一个存放柜用于安装动力部件，另一个存放柜用于安装储酒部件，实现多组储酒部件共用一组动力部件；驱动电机和原酒输送泵组成动力部件，多个储酒罐组成储酒部件。
[0035]为一个存放柜时，该系统还包括电磁阀三和电磁阀五；外部冷凝器经过电磁阀一与原酒输送泵的下端连接，原酒输送泵的动力端与驱动电机的输出端连接；原酒输送泵的上端经过近红外光谱仪的探头和电磁阀三分别与多个储酒罐连接，原酒输送泵的上端同时
经过电磁阀五分别与各个储酒罐连接；多个储酒罐呈矩阵式布置在存放柜内，每个储酒罐上均设有阀门和液位传感器；原酒输送泵的下端还设有流量计，原酒输送泵的下端同时与各个出酒管连接，每个出酒管上均设有电磁阀四。
[0036]两个存放柜时，该系统还包括气动三通阀门；外部冷凝器经过电磁阀一与原酒输送泵的下端连接，原酒输送泵的动力端与驱动电机的输出端连接，原酒输送泵的上端依次经过流量计、气动三通阀门和近红外光谱仪的探头分别与多个储酒罐连接；多个储酒罐呈矩阵式布置在相应的存放柜内，每个储酒罐上均设有液位传感器和阀门；气动三通阀门同时经过电磁阀四与出酒管连接，气动三通阀门不通电时与原酒输送泵连通，气动三通阀门通电时与原酒输送泵断开。
[0037]所述储酒罐的底部呈锥形，储酒罐上还设有取样阀。
[0038]该系统中存储有白酒勾兑程序，白酒勾兑程序按照上述方法计算勾兑各个等级的原酒时所需各个储酒罐中酒液的体积，并控制各个储酒罐上的阀门的启闭时间，使得各个储酒罐流出相应体积的酒液。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0040]1.本专利技术的勾兑方法以酒厂的产值最大为目标勾兑不同等级的原酒，打破了传统凭借人工经验进行白酒勾兑的模式，通过近红外光谱仪采集酒液的近红外光谱进行原酒勾兑，有效降低了人为因素引起的误差，对勾兑方法进行量化，有利于实现自动化勾兑，大大提高了原酒勾兑的准确性和优级酒产量。也可以根据生产要求，以不同等级的原酒产量最大为目标进行勾兑，提高了各级原酒的产量。
[0041]2.本专利技术通过专家品评得到不同等级的原酒，将原酒的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱的白酒勾兑方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、邀请专家品评原酒样本，评价出不同等级的原酒；采集原酒样本的近红外光谱，利用主成分分析法得到各个等级的原酒的近红外光谱权重；将不同批次相同等级的原酒的近红外光谱均值作为该等级对应的原酒的目标近红外光谱；第二步、将生产过程中摘取的酒液按照时间序列划分为多段，将每段酒液依次存储在各个储酒罐中，利用式(1)计算各个储酒罐中酒液的近红外光谱；式(1)中，g
j
(τ)为第j个储酒罐中酒液的近红外光谱，σ(t)为储酒时刻t流量计测得的瞬时流量，t1为第j个储酒罐开始储酒的时刻，t2为第j个储酒罐停止储酒的时刻，g(τ,t)为近红外光谱仪测得的红外光吸光度与波长τ、储酒时间t的函数关系；利用所有储酒罐中的酒液勾兑等级i对应的原酒，使勾兑得到的原酒的近红外光谱尽可能接近目标近红外光谱，则得到式(2)的目标函数；式(2)中，g1(τ)、g2(τ)、
…
、g
j
(τ)、
…
、g
J
(τ)分别为各个储酒罐中酒液的近红外光谱，J为储酒罐总数量，分别为勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重，|| ||2表示二范数；f
i
(τ)等级i对应的原酒的目标近红外光谱，i＝1～p，p表示等级的总数量；μ
i
(τ)为等级i对应的原酒的近红外光谱权重；对式(2)进行求解，得到勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重，得到勾兑等级i对应的原酒时各个储酒罐的权重进而得到式(3)的权重矩阵λ；根据酒厂的生产要求，令k
i
为等级i对应的原酒单位体积产生的经济价值，以产值K最大为目标，则有式(4)的目标函数；其中，V
i
为产值最大时勾兑等级i对应的原酒体积；假定产值最大勾兑各个等级的原酒体积为V1、V2、...、V
p
，则各个等级的原酒体积满足式(5)和(6)的约束条件；
其中，表示勾兑等级i对应的原酒所需第j个储酒罐中原酒的体积；V1、V2、
…
、V
j
、
…
、V
J
分别为各个储酒罐中酒液的体积；由式(5)～(6)经过整理，将目标函数的优化问题转化为线性最优解问题，得到式(7)的不等式约束；将式(4)、(6)转换为矩阵，得到式(8)、(9)：将式(4)、(6)转换为矩阵，得到式(8)、(9)：根据权重矩阵和各个储酒罐中酒液的体积对式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，胡海成，王唱，李祥利，赵岩，高超，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：