用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法及裝置，涉及食品監測技術領域，本發明專利技術從葡萄酒釀造過程中的氣液相平衡及解離平衡原理著手，充分考慮影響平衡的多方面因素，在獲取葡萄酒釀造過程中的數據后，通過線性回歸函數計算當前葡萄酒平衡體系的氣液平衡系數及離子平衡系數，根據氣液相分子態二氧化硫平衡關系計算葡萄酒中分子態二氧化硫濃度，進而根據液體中分子態二氧化硫與游離態二氧化硫解離平衡關系計算游離態二氧化硫濃度，能夠實現快速、無損、智能檢測葡萄酒中游離二氧化硫濃度，具有良好的便捷性和實時性，有助于實現直接高效的、準確的葡萄酒質量監測與釀造過程中的品質控制與原料節約。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及食品監測
，特別涉及一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法及裝置。
技術介紹
在葡萄酒的釀造工藝中，二氧化硫是國際上通用的添加劑，具有防止葡萄酒氧化和腐敗的作用。但二氧化硫的殘留量必須嚴格控制，添加量少時，葡萄酒易發生褐變和產生細菌性病害；使用過量時，會使葡萄酒產生刺鼻的臭硫味，不僅影響葡萄酒的品質，對人體的健康也會產生不良影響。我國在《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》(GB 2760-2014)中規定葡萄酒中二氧化硫殘留量不超過0.25g/L，《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038-2006)中二氧化硫的測定方法為氧化法及直接碘量法。其他常用的化學檢測方法還有蒸餾法和鹽酸副玫瑰苯胺法等。化學檢測方法具有良好的準確性，需要專門的玻璃儀器，但是分析過程復雜且時間開銷大，不適于實時在線監測。
技術實現思路
鑒于上述問題，提出了本專利技術以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法及裝置。依據本專利技術的一個方面，提供了一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法，所述方法包括：S1：獲取葡萄酒釀造過程中的當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度；S2：根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數，所述線性回歸函數為乙醇濃度與氣液平衡系數之間的對應關系；S3：根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度；S4：根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數，所述多元線性回歸函數為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數之間的對應關系；S5：根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數確定當前游離態二氧化硫濃度。可選地，步驟S2中，所述線性回歸函數為K＝α0+α1×E+ε其中，K為氣液平衡系數，α0為常數，α1為相關系數，ε為隨機誤差項，E為乙醇濃度。可選地，步驟S3中，根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，通過下式計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度， S M = M G K ]]>其中，K為氣液平衡系數，SM為分子態二氧化硫濃度，M為二氧化硫分子質量，G為氣相二氧化硫濃度。可選地，步驟S4中，所述多元線性回歸函數為P＝β0+β1×E+β2×PH+ε其中，P為離子平衡系數，β0為常數，β1,β2為相關系數，ε為隨機誤差項，E為乙醇濃度，PH為pH值。可選地，步驟S5中，根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數通過下式確定當前游離態二氧化硫濃度，SF＝SM(1+10(PH-P))其中，SM為分子態二氧化硫濃度，PH為pH值，P為離子平衡系數，SF為游離態二氧化硫濃度。可選地，所述方法還包括：獲取預設時間段內計算的游離態二氧化硫濃度與測定值之間的相對誤差，在所述相對誤差大于預設誤差時，通過設置不同pH值及乙醇濃度的梯度試驗，采用化學分析方法檢測葡萄酒液體樣本校正所述線性回歸函數和/或多元線性回歸函數。可選地，所述根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數之前，所述方法還包括：通過設置不同乙醇濃度的梯度實驗，采用化學分析法檢測葡萄酒液體樣本建立所述線性回歸函數。可選地，所述根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數之前，所述方法還包括：通過設置不同pH值及乙醇濃度的梯度實驗，采用化學分析法檢測葡萄酒液體樣本建立所述多元線性回歸函數。可選地，所述方法還包括：判斷所述當前游離態二氧化硫濃度是否在預設濃度范圍內，若否，則進行預警提醒。依據本專利技術的另一個方面，提供了一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測裝置，所述裝置包括：參數獲取單元，用于獲取葡萄酒釀造過程中的當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度；第一系數確定單元，用于根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數，所述線性回歸函數為乙醇濃度與氣液平衡系數之間的對應關系；分子濃度計算單元，用于根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度；第二系數確定單元，用于根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數，所述多元線性回歸函數為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數之間的對應關系；離子濃度計算單元，用于根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數確定當前游離態二氧化硫濃度。本專利技術從葡萄酒釀造過程中的氣液相平衡及解離平衡原理著手，充分考慮影響平衡的多方面因素，在獲取葡萄酒釀造過程中的數據后，通過線性回歸函數計算當前葡萄酒平衡體系的氣液平衡系數及離子平衡系數，根據氣液相分子態二氧化硫平衡關系計算葡萄酒中分子態二氧化硫濃度，進而根據液體中分子態二氧化硫與游離態二氧化硫解離平衡關系計算游離態二氧化硫濃度，能夠實現快速、無損、智能檢測葡萄酒中游離二氧化硫濃度，具有良好的便捷性和實時性，有助于實現直接高效的、準確的葡萄酒質量監測與釀造過程中的品質控制與原料節約。附圖說明圖1是本專利技術一種實施方式的用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法的流程圖；圖2是本專利技術一種實施方式的用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測裝置的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。圖1是本專利技術一種實施方式的用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法的流程圖；參照圖1，所述方法包括：S1：獲取葡萄酒釀造過程中的當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度。需要說明的是，可采用氣體傳感器獲取當前氣相二氧化硫濃度，同時通過pH值傳感器、乙醇傳感器分別采用葡萄酒液體的pH值、乙醇濃度。為便于實現遠程監測，本實施方式中，所述當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度可通過無線傳感器網絡進行獲取。S2：根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數，所述線性回歸函數為乙醇濃度與氣液平衡系數之間的對應關系。本實施方式中，所述線性回歸函數可為K＝α0+α1×E+ε其中，K為氣液平衡系數，α0為常數，α1為相關系數，ε為隨機誤差項，且ε～N(0,ε2)，E為乙醇濃度。可理解的是，在步驟S2之前，可通過設置不同乙醇濃度的梯度實驗，采用化學分析法檢測葡萄酒液體樣本建立所述線性回歸函數。S3：根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度。本實施方式中，可根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數通過下式計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度， S M = M G K ]]>其中，K為氣液平衡系數，SM為分子態二氧化硫濃度，M為二氧化硫分子質量，G為氣相二氧化硫濃度。S4：根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數，所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法，其特征在于，所述方法包括：S1：獲取葡萄酒釀造過程中的當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度；S2：根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數，所述線性回歸函數為乙醇濃度與氣液平衡系數之間的對應關系；S3：根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度；S4：根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數，所述多元線性回歸函數為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數之間的對應關系；S5：根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數確定當前游離態二氧化硫濃度。

【技術特征摘要】
1.一種用于葡萄酒釀造過程中的二氧化硫在線監測方法，其特征在于，所述方法包括：S1：獲取葡萄酒釀造過程中的當前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當前pH值及當前乙醇濃度；S2：根據所述當前乙醇濃度，通過線性回歸函數確定當前氣液平衡系數，所述線性回歸函數為乙醇濃度與氣液平衡系數之間的對應關系；S3：根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度；S4：根據所述當前pH值和當前乙醇濃度，通過多元線性回歸函數確定當前離子平衡系數，所述多元線性回歸函數為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數之間的對應關系；S5：根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數確定當前游離態二氧化硫濃度。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，所述線性回歸函數為K＝α0+α1×E+ε其中，K為氣液平衡系數，α0為常數，α1為相關系數，ε為隨機誤差項，E為乙醇濃度。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，根據所述當前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數，通過下式計算葡萄酒中的當前分子態二氧化硫濃度， S M = M G K ]]>其中，K為氣液平衡系數，SM為分子態二氧化硫濃度，M為二氧化硫分子質量，G為氣相二氧化硫濃度。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中，所述多元線性回歸函數為P＝β0+β1×E+β2×PH+ε其中，P為離子平衡系數，β0為常數，β1,β2為相關系數，ε為隨機誤差項，E為乙醇濃度，PH為pH值。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中，根據所述當前pH值、當前分子態二氧化硫濃度，和當前離子平衡系數通過下式確定當前游離態二氧化硫濃度，SF＝SM(1+10(PH-P))其中，SM為分子態二氧化硫濃度，PH為pH值，P為離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張小栓，張旭，傅澤田，肖新清，穆維松，孔維府，王百川，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11