宋成林

（平陽縣質(zhì)量檢驗檢測研究院，浙江 溫州 325400）

酒中乙醇濃度高低為評價酒精度的主要指標(biāo)。乙醇是酒中的核心原料，無論啤酒、白酒、葡萄酒、黃酒都是按照不同的生產(chǎn)方法配制不同比重的乙醇。隨著生活水平的提升，酒已經(jīng)融入我們的日常生活和工作中。目前，我國酒類消費量位于世界第一位，對酒類的消費需求量明顯增長。

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗是我國產(chǎn)品安全管理的主要方式，其中酒的質(zhì)量檢測特別重要，眾多學(xué)者紛紛研究許多測酒中乙醇濃度方法，保護每一位消費者的健康。測酒中乙醇濃度方法包括密度瓶法、分光光度法、折光率法、酒精計法等，其中，酒精計法可精準(zhǔn)、迅速地測酒中乙醇濃度。酒精計是測量酒精水溶液內(nèi)乙醇體積百分比含量的計量工具。酒精計有多種規(guī)格，按照待測酒溶液樣品容量的不同選取適合酒精計，可提升檢測的準(zhǔn)確度。酒精計是測酒中乙醇濃度的重要儀器，為獲取一定溫度下乙醇的體積百分數(shù)，將酒精計放入測試樣品內(nèi)，可測定樣品的溫度，并讀取酒精計顯示的數(shù)值，通過溫度校正實現(xiàn)酒中乙醇濃度的測量。酒精計法雖具有操作簡便的優(yōu)點，但很容易受不確定因素影響，導(dǎo)致檢測的準(zhǔn)確度降低。

因此，為提升檢測酒中乙醇濃度的準(zhǔn)確性，對不確定因素影響下酒精計法測酒中乙醇濃度的研究非常重要。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料：丹參水提流浸膏、丹參75 %醇沉浸膏粉、市場上銷售的某個品牌白酒、丹參乙醇提取物。

儀器設(shè)備：試驗使用主要儀器，如表1所示。

表1 試驗儀器明細

1.2 試驗方法

樣品制備：在1000 mL 蒸餾瓶內(nèi)裝入100 mL酒樣，再將多個玻璃珠、100 mL 蒸餾水加入蒸餾瓶內(nèi)，安裝冷凝器，使用電爐慢慢加熱蒸餾，蒸餾出的液體通過100 mL 容量瓶收集。容量瓶內(nèi)收集的流出液大概96 mL 時，拿出并加入4 mL 的水，共計100 mL 酒樣，搖晃至均勻，待用。在干凈的量筒內(nèi)放入100 mL酒樣，將量筒放平穩(wěn)靜待20 min以上直到酒中無氣泡后，將酒精計放入其中，用手輕按1次，待靜止后，用眼觀測出彎月面相和水平切處的刻度顯示數(shù)值，并將溫度計放入酒樣中測量溫度，為將酒精計顯示數(shù)值與記錄溫度換算成20 ℃時酒樣內(nèi)乙醇的體積百分比含量（即酒精度）依據(jù)GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》內(nèi)的附錄B實現(xiàn)換算。

1.3 數(shù)學(xué)模型

為研究不確定因素影響下酒精計法測酒中乙醇濃度，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，用公式（1）描述：

2 不確定因素的分析與結(jié)果

使用酒精計法測酒中乙醇濃度是依據(jù)GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》，選取20個酒樣品，對各個樣品都做2 次試驗，測量不確定因素的主要來源，并實施評定試驗。

通過分析試驗過程可知，影響酒精計法測酒中乙醇濃度隨機效應(yīng)引起的不確定因素包括讀數(shù)偏移、置信度、酒精計校準(zhǔn)、溫度、重復(fù)性偏差、酒精計使用方法等，具體見圖1。

圖1 不確定因素來源

為計算出重復(fù)性偏差對各個樣品實施重復(fù)性試驗，并合并樣品標(biāo)準(zhǔn)差實現(xiàn)求解，樣品標(biāo)準(zhǔn)差用Sp描述。

2.1 讀數(shù)偏移所導(dǎo)致的不確定因素

依據(jù)GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》要求，酒精計的最小分度值必須是0.1%vol，由此得出0.05%vol 為讀數(shù)偏移的最大可能值。

讀數(shù)偏移所導(dǎo)致的不確定因素，用公式（2）描述：

2.2 酒精計校準(zhǔn)導(dǎo)致的不確定因素

拓展不確定因素用描述，本試驗中，=0.08 %vol，依據(jù)檢定證書得出。酒精計校準(zhǔn)導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定因素，用公式（4）描述：

若其中1 次測量的平均值=38.00 %vol，其不確定因素，用公式（5）描述：

2.3 重復(fù)性偏差導(dǎo)致的不確定因素

采用酒精計測量20 個酒樣中乙醇濃度，測試結(jié)果，用表2描述。

表2 20個酒樣中乙醇濃度測試結(jié)果

其中：品得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為樣品數(shù)量，第個樣品平行測試的數(shù)量，用n描述，n=2。

依據(jù)平行測試的測試結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)不確定因素：

2.4 相對合成導(dǎo)致的不確定因素

在上述基礎(chǔ)上，研究相對合成不確定因素：

2.5 溫度導(dǎo)致的不確定因素

酒精計法測酒中乙醇濃度時，酒精度出現(xiàn)不同讀數(shù)的情況主要是受不同溫度影響。讀數(shù)的升高是因為隨著溫度升高，酒精水溶液內(nèi)乙醇體積百分比含量會變低，酒精計浮力也會變小導(dǎo)致其下沉。通過校正系數(shù)，驗證溫度導(dǎo)致的不確定因素，對酒精計法測酒中乙醇濃度影響因素進行研究。

為得到校正系數(shù)，相同乙醇濃度的酒精在不同液溫里，采用酒精計實施測量，通過溫差和讀數(shù)計算求出。試驗時讀數(shù)誤差較大是因為酒精計的分度值刻度間距小，因此實施以下試驗。

假設(shè)：選取酒樣中乙醇濃度相等的兩個酒精樣品，編號分別為、，其乙醇濃度分別為B、B，此時酒精計的浮力相等。如果酒精計的計溫等于20 ℃，則酒精樣品在20 ℃時，通過酒精計測乙醇濃度的數(shù)值就是的值并且等于酒精樣品在4 ℃時，通過酒精計測乙醇濃度的數(shù)值。

按照以上原理得到不同溫度下，酒精計對同一濃度酒的數(shù)值，如表3描述。

表3 不同溫度下的酒精計讀數(shù) (%vol)

通過表3 數(shù)據(jù)，可獲取在不同液溫變化時，使用酒精計測定同一乙醇濃度的酒樣品，溫度升高引起讀數(shù)變化，具體結(jié)果用表4描述。

表4 溫度升高引起的酒精計讀數(shù)變化數(shù)值(%vol)

通過表4 可知，酒中乙醇溫度升高導(dǎo)致讀數(shù)發(fā)生較大變化。在30 %～38 %時，用平均值的方法可求出校正系數(shù)或參照酒精溫度濃度換算表。

校正系數(shù)與乙醇真實濃度之間的關(guān)系，用圖2描述。

圖2 校正系數(shù)與乙醇真實濃度關(guān)系圖

由圖2 可知，校正系數(shù)與乙醇真實濃度成反相關(guān)。

2.6 置信水平導(dǎo)致的不確定因素

在95%置信水平下，各個酒樣品中乙醇濃度，用表5表示使用不一樣量筒測量的各組均值。

由表5 可知，通過酒精計測酒中乙醇濃度產(chǎn)生的誤差在95%置信水平下，誤差比較大，導(dǎo)致測試乙醇濃度精度不高。

表5 95%置信水平下的酒中乙醇濃度 (%vol)

2.7 酒精計使用方法導(dǎo)致的不確定因素

酒精計使用方法的正確與否直接影響酒精計測量酒中乙醇濃度的準(zhǔn)確性。在使用酒精計前要實施外觀檢查，具體檢查分度表有沒有松動的情況、標(biāo)記是否清晰、酒精計玻璃表面是否有裂痕等方面。酒精計正確使用方法如下：

為避免因測試酒樣中進入產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象的發(fā)生，慢慢將酒精水溶液導(dǎo)入圖量筒里，攪拌器在液面下均勻攪拌酒精水溶液。若出現(xiàn)氣泡需氣泡消失后再將酒精計放進酒精樣品中，避免氣泡貼在酒精計上導(dǎo)致讀取乙醇濃度不準(zhǔn)確。需要注意，在放酒精計時動作要輕巧，否則會導(dǎo)致酒精計在酒樣品中上下偏移的空間擴大，浸濕面積增大使酒精計重量變大，讀數(shù)會隨之升高，導(dǎo)致增大誤差發(fā)生的概率。為了正確讀取酒精計數(shù)值，試驗者眼睛略低于液面，讀取彎月面下的讀數(shù)，并與液面呈直線，讀取分度表上數(shù)值，選取平均值作為液體的溫度。通過《酒精計溫度、酒精度換算表》，按照獲取的液體溫度和修正后的酒精計示值，換算成20 ℃乙醇濃度。用圖3表示酒精計的讀取。

圖3 酒精計讀取

2.8 不同中藥物質(zhì)導(dǎo)致的不確定因素

當(dāng)前，為提高保健效果，經(jīng)常會在酒中加入中藥，因此實施不同中藥物質(zhì)導(dǎo)致的不確定因素影響下酒精計法測酒中乙醇濃度試驗，將80 %乙醇溶解丹參75 %醇沉浸膏粉、70 %乙醇溶解丹參乙醇提取物，溶質(zhì)含醇量分別為5%、10%15%、20%、25%，在20 ℃分別用酒精計測酒樣品中乙醇濃度，結(jié)果用表6、表7描述。

通過表6—表7 的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)同一含醇量下溶解不同比例的溶質(zhì)時，實際測量乙醇濃度間相差很大。而當(dāng)不同物質(zhì)在溶解的溶質(zhì)比例、含醇量相同時，實際測量乙醇濃度間相差不大。

表6 丹參75%醇沉粉在不同的含醇量不同的溶質(zhì)比例下實測乙醇濃度數(shù)(n=2)

表7 丹參乙醇提取物在不同的含醇量不同的溶質(zhì)比例下實測乙醇濃度數(shù)(n=2)

為使含乙醇量都是70 %，通過使用不同濃度的乙醇實施醇沉，相同質(zhì)量與不同比重的丹參水提流浸膏，在20 ℃下分別用酒精計測酒樣品中乙醇濃度，結(jié)果見表8。

通過表8 可知，不同比重的丹參流浸膏在同一含醇量下，實際含乙醇濃度與實測乙醇濃度間的差異很大，乙醇量與丹參流浸膏的比重成反比，即比重越高所耗用的乙醇量越少，當(dāng)比重值是1.30 時，酒精計實測的乙醇濃度是0，主要是因溶解了大量的干物質(zhì)。

表8 不同比重的丹參流浸膏醇沉至含醇量為70%實際測量乙醇濃度(n=2)

3 結(jié)論

為提升酒的檢測質(zhì)量，研究不確定因素影響下酒精計法測酒中乙醇濃度。通過上述試驗，得到以下結(jié)論：

（1）通過不確定因素評定試驗可知，讀數(shù)偏移明顯高于酒精計校準(zhǔn)因素、重復(fù)性偏差因素、相對合成等不確定因素，說明讀數(shù)偏移占不確定因素的比重最大，其影響也最大。

（2）通過溫度試驗可知，酒精計法測酒中乙醇濃度隨著溫度升高，酒精水溶液內(nèi)乙醇的體積百分比含量會變低，同時校正系數(shù)與乙醇真實濃度成反相關(guān)。

（3）通過置信度試驗可知，在95 %置信水平下，導(dǎo)致酒精計法測酒中乙醇濃度誤差比較大。

（4）通過酒精計使用方法分析可知，正確地使用酒精計可提升酒精計法測酒中乙醇濃度的準(zhǔn)確性。

（5）通過不同中藥物質(zhì)導(dǎo)致的不確定因素試驗可知，當(dāng)同一含醇量下溶解不同比例的溶質(zhì)時，實際測量乙醇濃度間相差很大。而當(dāng)不同物質(zhì)在溶解的溶質(zhì)比例、含醇量相同時，實際測量乙醇濃度間相差不大。不同比重的丹參流浸膏在同一含醇量下，實際含乙醇濃度與實測乙醇濃度間的差異很大，乙醇量與丹參流浸膏的比重成反比。

在以上結(jié)論的基礎(chǔ)上，試驗者在使用酒精計法測酒中乙醇濃度時，避免上述不確定因素的發(fā)生，提升檢測的準(zhǔn)確性，可為酒類企業(yè)數(shù)據(jù)分析提供科學(xué)的參考依據(jù)。