酒度值作為中國白酒一項重要的理化和安全指標之一,也是消費者購買時的主要選擇依據之一。酒類產品受廣大消費者的喜愛,酒度標識必須非常準確。目前針對酒類產品酒度值的測量方法較多,最為常見的包括蒸餾法、比重法、數字密度計、氣相色譜法、近紅外光譜法等,如圖1.3所示。
(1)蒸餾法
最為經典的酒度值測量方法是蒸餾法。該方法的核心思想是利用混合物中各種物質熔沸點不同,通過加熱方式實現各種物質因蒸發先后順序不同而分離,再經液化冷凝,從而真正實現各種物質分離。乙醇作為白酒中主要成份之一,其沸點低于水的沸點,且其易揮發,故適合蒸餾法。但該種方法需經過蒸發和液化兩個過程,因有加熱和液化過程,操作相對繁瑣、耗時較長等。
(2)比重法
在國際標測定法中,比重法常用于白酒酒度的測定,酒精計的制成就是依據比重法原理。酒精計法因其具有操作方便、成本低廉,環境條件要求不高等優勢,應用范圍廣泛。放入低濃度酒樣的酒精計,浸入體積較大,反之浸入體積較小。但該方法的實施,需操作人員現場讀數,讀數的準確度也因人而異,且易引入大量不確定因素,造成一些難以預料的誤差。
(3)數字密度計法
數字密度法是一種密度測定方法,其原理是利用磁場中 U 型管的振蕩頻率與密度的數學關系,因樣品密度值不同,振蕩頻率不同,通過數學映射關系可得出樣品密度。該方法具有重復性高、檢測準確和成本低廉等特點。該種方法廣泛用于威士忌等蒸餾酒的酒度測定,且被納入國家標準中。
(4)氣相色譜法
氣相色譜法測定的本質是將被測樣品(混合物)的各種物質分離后量化測定。經汽化的試樣進入色譜柱后,因被測樣品各種組分在流動相(氣相)-固相中的分配差異,可從被測樣品中分離出乙醇;然后通過比較標準樣品色譜圖與樣品色譜圖的異同,完成定量分析。該方法需借助高精密儀器完成,且成本較高、耗時較長。
(5)近紅外光譜法
近紅外光譜的本質是利用各種物質的吸收光譜特征的不同,對各種物質進行定量分析,實現不同有機物的區分。一般情況下近紅外光譜法需同化學計量學結合應用,再使用逐步回歸、主成分分析等方法,建立待測指標與光譜之間的數學模型,可利用該模型對白酒中乙醇進行測定。該方法具有快速、無損檢測等優點,但是在實際測定中,其他成份信息容易被樣品水分掩蓋,影響測定結果。
(6)拉曼光譜檢測法
拉曼光譜檢測法基本原理是根據不同物質的特征光譜不同,可實現不同物質的定性分析;定量分析上,依據同一物質對光散射特征不同實現。在酒度值測定方面,不同白酒酒度所含乙醇濃度不同,可借助拉曼光譜技術,實現白酒酒度的測量。該種方法具有測定時間較短、效率較高等優點;但該方法也存在缺點,如成本相對較高,任何一物質的引入會對分析的結果產生一定的影響等。
綜上分析可知,白酒酒度測量方法較多,每種方法實現原理不盡相同。酒精濃度定義為:某一溫度下,溶液中所含酒精體積占該溶液總體積的百分比。白酒酒度與密度和溫度有著必然關系,故白酒酒度可視為白酒密度與溫度的數學映射。可通過密度與溫度在線測量技術,實現白酒酒度在線測量。本研究擬采用白酒密度與溫度參數作為輸入,酒度值作為輸出,通過數學算法建立白酒酒度求解模型。