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        基于拉曼光譜技術(shù)的白酒在線檢測采樣系統(tǒng)設(shè)計

        2021-12-24 04:30:56許志濤任延宇許志欽李悅
        中國新通信 2021年19期
        關(guān)鍵詞:在線檢測白酒

        許志濤 任延宇 許志欽 李悅

        【摘要】? ? 設(shè)計了一套基于拉曼光譜技術(shù)的白酒在線實時檢測采樣系統(tǒng),主要包括樣品采樣系統(tǒng)、檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和中控系統(tǒng)等4個模塊。

        【關(guān)鍵詞】? ? 拉曼光譜技術(shù)? ? 白酒? ? 在線檢測? ? 采樣系統(tǒng)設(shè)計

        引言:

        中國白酒歷史悠久,種類繁多,主要是以曲類,酒母等作為糖化發(fā)酵劑,將小麥、高粱、大米或代用原料,經(jīng)蒸煮、發(fā)酵、蒸餾、貯存、窖藏、勾兌而成的蒸餾酒。主要成分乙醇和水,此外,還包括酯類等具有香味的成分物質(zhì)。

        白酒蒸餾是釀造的一個重要環(huán)節(jié),主要包括開始、中間和后期三個階段。一般采用“掐頭去尾”的方式摘取中間階段的蒸餾酒,去掉開始階段的頭酒和后期階段的尾酒,目前摘酒工作主要依靠工藝師的人工經(jīng)驗進行判斷來完成。

        隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,未來白酒釀造過程勢必引入智能化在線檢測技術(shù),而白酒在線采樣系統(tǒng)的研究是白酒在線智能化檢測技術(shù)發(fā)展繞不開的環(huán)節(jié)。

        一、采樣系統(tǒng)設(shè)計

        白酒在線采樣系統(tǒng)主要包括樣品采樣系統(tǒng)、檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和中控系統(tǒng)等4個模塊,如圖1所示。

        其中,樣品采樣系統(tǒng)作用主要為按照設(shè)置的頻次要求對白酒進行實時采樣;

        檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能主要為采用拉曼光譜技術(shù)對白酒樣品進行實時檢測,得到檢測光譜數(shù)據(jù);

        顯示系統(tǒng)是人機面板,主要功能為輸入控制參數(shù),顯示光譜數(shù)據(jù);

        中控系統(tǒng)功能主要為實時控制采樣系統(tǒng)和檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),確保兩個模塊協(xié)同工作。

        1.1樣品采樣系統(tǒng)

        1.機械設(shè)計

        采樣系統(tǒng)機械設(shè)計如圖2所示,在白酒主管道上開通一條支路用以樣品的采樣和檢測,其組成包括采樣管道、兩個電磁閥、嵌入采樣管道的樣品皿以及固定拉曼光譜探頭的固定裝置,同時固定裝置還為光學檢測提供了暗室環(huán)境。其中,電磁閥的開關(guān)由單片機等控制芯片控制,采樣管道應(yīng)盡量短。

        非采樣時,電磁閥1和2保持常開狀態(tài),保證支路中的白酒實時流動。

        采樣時,先關(guān)閉電磁閥2,延遲關(guān)閉電磁閥1,確保白酒能夠充滿樣品皿。

        采樣系統(tǒng)的電控單元主要控制電磁閥1和電磁閥2的開關(guān)。采樣時,電控單元首先控制電磁閥2關(guān)閉,延遲若干秒后,控制電磁閥1關(guān)閉,然后發(fā)出采樣完畢信號給中控系統(tǒng)。

        電控單元還包括電磁閥的驅(qū)動電路。

        截流采樣時間涵蓋整個摘酒過程,采樣間隔為1-3 min(或不間斷連續(xù)采樣),樣品體積不少于1 mL,每次采樣需重復檢測3-5次,收集相應(yīng)基酒樣品的拉曼全波段光譜(波數(shù)范圍為0-4000 cm-1)。

        二、檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

        檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用拉曼光譜儀對所得樣品進行檢測,獲得樣品的拉曼特性光譜數(shù)據(jù)。

        檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由定制化的拉曼光譜儀組成。如圖4所示,拉曼光譜儀與中控系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)相連。白酒釀造生產(chǎn)線開啟后,通過顯示系統(tǒng)設(shè)置拉曼光譜儀的參數(shù),該參數(shù)通過中控系統(tǒng)控制拉曼光譜儀來完成;每次采樣完成后,中控系統(tǒng)發(fā)送“開始檢測”指令控制拉曼光譜儀對白酒樣品進行檢測;結(jié)束后,拉曼光譜儀發(fā)送完成信號給中控系統(tǒng),并將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示系統(tǒng),實時顯示光譜數(shù)據(jù)。

        拉曼光譜儀的設(shè)置參數(shù)包括積分時間、測試次數(shù)等。

        參? 考? 文? 獻

        [1] 相里加雄, 翟旭龍, 趙向東等. 淺議白酒蒸餾技術(shù)與白酒品質(zhì)的關(guān)系[J], 釀酒, 2017,(2)

        [2] 黃亞東. 對濃香型大曲白酒蒸餾智能化技術(shù)的分析[J], 山東工業(yè)技術(shù), 2018,(16)

        許志濤(1987.01),男,漢族,河南濮陽人,博士,季華實驗室,研究方向:光電檢測;

        李? 悅(1986.06),男,漢族,吉林省吉林市人,本科,季華實驗室,研究方向:軟件工程;

        任延宇(1990.10),男,漢族,吉林省吉林市人,碩士研究生,佛山市科佳物業(yè)管理有限公司,總經(jīng)理,研究方向:管理;

        許志欽(1989.02),男,漢族,河南清豐縣人,本科,佛山市科佳物業(yè)管理有限公司,安防主管,研究方向:安全管理。

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