用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法及装置，涉及食品监测技术领域，本发明专利技术从葡萄酒酿造过程中的气液相平衡及解离平衡原理着手，充分考虑影响平衡的多方面因素，在获取葡萄酒酿造过程中的数据后，通过线性回归函数计算当前葡萄酒平衡体系的气液平衡系数及离子平衡系数，根据气液相分子态二氧化硫平衡关系计算葡萄酒中分子态二氧化硫浓度，进而根据液体中分子态二氧化硫与游离态二氧化硫解离平衡关系计算游离态二氧化硫浓度，能够实现快速、无损、智能检测葡萄酒中游离二氧化硫浓度，具有良好的便捷性和实时性，有助于实现直接高效的、准确的葡萄酒质量监测与酿造过程中的品质控制与原料节约。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及食品监测
，特别涉及一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法及装置。
技术介绍
在葡萄酒的酿造工艺中，二氧化硫是国际上通用的添加剂，具有防止葡萄酒氧化和腐败的作用。但二氧化硫的残留量必须严格控制，添加量少时，葡萄酒易发生褐变和产生细菌性病害；使用过量时，会使葡萄酒产生刺鼻的臭硫味，不仅影响葡萄酒的品质，对人体的健康也会产生不良影响。我国在《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》(GB 2760-2014)中规定葡萄酒中二氧化硫残留量不超过0.25g/L，《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038-2006)中二氧化硫的测定方法为氧化法及直接碘量法。其他常用的化学检测方法还有蒸馏法和盐酸副玫瑰苯胺法等。化学检测方法具有良好的准确性，需要专门的玻璃仪器，但是分析过程复杂且时间开销大，不适于实时在线监测。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法及装置。依据本专利技术的一个方面，提供了一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法，所述方法包括：S1：获取葡萄酒酿造过程中的当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度；S2：根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数，所述线性回归函数为乙醇浓度与气液平衡系数之间的对应关系；S3：根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度；S4：根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数，所述多元线性回归函数为pH值、乙醇浓度和离子平衡系数之间的对应关系；S5：根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数确定当前游离态二氧化硫浓度。可选地，步骤S2中，所述线性回归函数为K＝α0+α1×E+ε其中，K为气液平衡系数，α0为常数，α1为相关系数，ε为随机误差项，E为乙醇浓度。可选地，步骤S3中，根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，通过下式计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度， S M = M G K ]]>其中，K为气液平衡系数，SM为分子态二氧化硫浓度，M为二氧化硫分子质量，G为气相二氧化硫浓度。可选地，步骤S4中，所述多元线性回归函数为P＝β0+β1×E+β2×PH+ε其中，P为离子平衡系数，β0为常数，β1,β2为相关系数，ε为随机误差项，E为乙醇浓度，PH为pH值。可选地，步骤S5中，根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数通过下式确定当前游离态二氧化硫浓度，SF＝SM(1+10(PH-P))其中，SM为分子态二氧化硫浓度，PH为pH值，P为离子平衡系数，SF为游离态二氧化硫浓度。可选地，所述方法还包括：获取预设时间段内计算的游离态二氧化硫浓度与测定值之间的相对误差，在所述相对误差大于预设误差时，通过设置不同pH值及乙醇浓度的梯度试验，采用化学分析方法检测葡萄酒液体样本校正所述线性回归函数和/或多元线性回归函数。可选地，所述根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数之前，所述方法还包括：通过设置不同乙醇浓度的梯度实验，采用化学分析法检测葡萄酒液体样本建立所述线性回归函数。可选地，所述根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数之前，所述方法还包括：通过设置不同pH值及乙醇浓度的梯度实验，采用化学分析法检测葡萄酒液体样本建立所述多元线性回归函数。可选地，所述方法还包括：判断所述当前游离态二氧化硫浓度是否在预设浓度范围内，若否，则进行预警提醒。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测装置，所述装置包括：参数获取单元，用于获取葡萄酒酿造过程中的当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度；第一系数确定单元，用于根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数，所述线性回归函数为乙醇浓度与气液平衡系数之间的对应关系；分子浓度计算单元，用于根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度；第二系数确定单元，用于根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数，所述多元线性回归函数为pH值、乙醇浓度和离子平衡系数之间的对应关系；离子浓度计算单元，用于根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数确定当前游离态二氧化硫浓度。本专利技术从葡萄酒酿造过程中的气液相平衡及解离平衡原理着手，充分考虑影响平衡的多方面因素，在获取葡萄酒酿造过程中的数据后，通过线性回归函数计算当前葡萄酒平衡体系的气液平衡系数及离子平衡系数，根据气液相分子态二氧化硫平衡关系计算葡萄酒中分子态二氧化硫浓度，进而根据液体中分子态二氧化硫与游离态二氧化硫解离平衡关系计算游离态二氧化硫浓度，能够实现快速、无损、智能检测葡萄酒中游离二氧化硫浓度，具有良好的便捷性和实时性，有助于实现直接高效的、准确的葡萄酒质量监测与酿造过程中的品质控制与原料节约。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法的流程图；图2是本专利技术一种实施方式的用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测装置的结构框图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1是本专利技术一种实施方式的用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法的流程图；参照图1，所述方法包括：S1：获取葡萄酒酿造过程中的当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度。需要说明的是，可采用气体传感器获取当前气相二氧化硫浓度，同时通过pH值传感器、乙醇传感器分别采用葡萄酒液体的pH值、乙醇浓度。为便于实现远程监测，本实施方式中，所述当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度可通过无线传感器网络进行获取。S2：根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数，所述线性回归函数为乙醇浓度与气液平衡系数之间的对应关系。本实施方式中，所述线性回归函数可为K＝α0+α1×E+ε其中，K为气液平衡系数，α0为常数，α1为相关系数，ε为随机误差项，且ε～N(0,ε2)，E为乙醇浓度。可理解的是，在步骤S2之前，可通过设置不同乙醇浓度的梯度实验，采用化学分析法检测葡萄酒液体样本建立所述线性回归函数。S3：根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度。本实施方式中，可根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数通过下式计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度， S M = M G K ]]>其中，K为气液平衡系数，SM为分子态二氧化硫浓度，M为二氧化硫分子质量，G为气相二氧化硫浓度。S4：根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取葡萄酒酿造过程中的当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度；S2：根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数，所述线性回归函数为乙醇浓度与气液平衡系数之间的对应关系；S3：根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度；S4：根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数，所述多元线性回归函数为pH值、乙醇浓度和离子平衡系数之间的对应关系；S5：根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数确定当前游离态二氧化硫浓度。

【技术特征摘要】
1.一种用于葡萄酒酿造过程中的二氧化硫在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取葡萄酒酿造过程中的当前气相二氧化硫浓度、葡萄酒的当前pH值及当前乙醇浓度；S2：根据所述当前乙醇浓度，通过线性回归函数确定当前气液平衡系数，所述线性回归函数为乙醇浓度与气液平衡系数之间的对应关系；S3：根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度；S4：根据所述当前pH值和当前乙醇浓度，通过多元线性回归函数确定当前离子平衡系数，所述多元线性回归函数为pH值、乙醇浓度和离子平衡系数之间的对应关系；S5：根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数确定当前游离态二氧化硫浓度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述线性回归函数为K＝α0+α1×E+ε其中，K为气液平衡系数，α0为常数，α1为相关系数，ε为随机误差项，E为乙醇浓度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，根据所述当前气相二氧化硫浓度和气液平衡系数，通过下式计算葡萄酒中的当前分子态二氧化硫浓度， S M = M G K ]]>其中，K为气液平衡系数，SM为分子态二氧化硫浓度，M为二氧化硫分子质量，G为气相二氧化硫浓度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述多元线性回归函数为P＝β0+β1×E+β2×PH+ε其中，P为离子平衡系数，β0为常数，β1,β2为相关系数，ε为随机误差项，E为乙醇浓度，PH为pH值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，根据所述当前pH值、当前分子态二氧化硫浓度，和当前离子平衡系数通过下式确定当前游离态二氧化硫浓度，SF＝SM(1+10(PH-P))其中，SM为分子态二氧化硫浓度，PH为pH值，P为离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小栓，张旭，傅泽田，肖新清，穆维松，孔维府，王百川，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11