本發(fā)明涉及食品監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

在葡萄酒的釀造工藝中，二氧化硫是國(guó)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(yán)格控制，添加量少時(shí)，葡萄酒易發(fā)生褐變和產(chǎn)生細(xì)菌性病害；使用過(guò)量時(shí)，會(huì)使葡萄酒產(chǎn)生刺鼻的臭硫味，不僅影響葡萄酒的品質(zhì)，對(duì)人體的健康也會(huì)產(chǎn)生不良影響。

我國(guó)在《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760-2014)中規(guī)定葡萄酒中二氧化硫殘留量不超過(guò)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(cè)定方法為氧化法及直接碘量法。其他常用的化學(xué)檢測(cè)方法還有蒸餾法和鹽酸副玫瑰苯胺法等?；瘜W(xué)檢測(cè)方法具有良好的準(zhǔn)確性，需要專(zhuān)門(mén)的玻璃儀器，但是分析過(guò)程復(fù)雜且時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大，不適于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)方法及裝置。

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括：

S1：獲取葡萄酒釀造過(guò)程中的當(dāng)前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當(dāng)前pH值及當(dāng)前乙醇濃度；

S2：根據(jù)所述當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前氣液平衡系數(shù)，所述線性回歸函數(shù)為乙醇濃度與氣液平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

S3：根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)，計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度；

S4：根據(jù)所述當(dāng)前pH值和當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)多元線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前離子平衡系數(shù)，所述多元線性回歸函數(shù)為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

S5：根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，和當(dāng)前離子平衡系數(shù)確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度。

可選地，步驟S2中，所述線性回歸函數(shù)為

K＝α₀+α₁×E+ε

其中，K為氣液平衡系數(shù)，α₀為常數(shù)，α₁為相關(guān)系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，E為乙醇濃度。

可選地，步驟S3中，根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)，通過(guò)下式計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，

$S_M=\frac{MG}{K}$

其中，K為氣液平衡系數(shù)，S_M為分子態(tài)二氧化硫濃度，M為二氧化硫分子質(zhì)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(shù)為

P＝β₀+β₁×E+β₂×PH+ε

其中，P為離子平衡系數(shù)，β₀為常數(shù)，β₁,β₂為相關(guān)系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，E為乙醇濃度，PH為pH值。

可選地，步驟S5中，根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，和當(dāng)前離子平衡系數(shù)通過(guò)下式確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度，

S_F＝S_M(1+10^(PH-P))

其中，S_M為分子態(tài)二氧化硫濃度，PH為pH值，P為離子平衡系數(shù)，S_F為游離態(tài)二氧化硫濃度。

可選地，所述方法還包括：

獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度與測(cè)定值之間的相對(duì)誤差，在所述相對(duì)誤差大于預(yù)設(shè)誤差時(shí)，通過(guò)設(shè)置不同pH值及乙醇濃度的梯度試驗(yàn)，采用化學(xué)分析方法檢測(cè)葡萄酒液體樣本校正所述線性回歸函數(shù)和/或多元線性回歸函數(shù)。

可選地，所述根據(jù)所述當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前氣液平衡系數(shù)之前，所述方法還包括：

通過(guò)設(shè)置不同乙醇濃度的梯度實(shí)驗(yàn)，采用化學(xué)分析法檢測(cè)葡萄酒液體樣本建立所述線性回歸函數(shù)。

可選地，所述根據(jù)所述當(dāng)前pH值和當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)多元線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前離子平衡系數(shù)之前，所述方法還包括：

通過(guò)設(shè)置不同pH值及乙醇濃度的梯度實(shí)驗(yàn)，采用化學(xué)分析法檢測(cè)葡萄酒液體樣本建立所述多元線性回歸函數(shù)。

可選地，所述方法還包括：

判斷所述當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度是否在預(yù)設(shè)濃度范圍內(nèi)，若否，則進(jìn)行預(yù)警提醒。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)裝置，所述裝置包括：

參數(shù)獲取單元，用于獲取葡萄酒釀造過(guò)程中的當(dāng)前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當(dāng)前pH值及當(dāng)前乙醇濃度；

第一系數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前氣液平衡系數(shù)，所述線性回歸函數(shù)為乙醇濃度與氣液平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

分子濃度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)，計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度；

第二系數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前pH值和當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)多元線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前離子平衡系數(shù)，所述多元線性回歸函數(shù)為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

離子濃度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，和當(dāng)前離子平衡系數(shù)確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度。

本發(fā)明從葡萄酒釀造過(guò)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(guò)程中的數(shù)據(jù)后，通過(guò)線性回歸函數(shù)計(jì)算當(dāng)前葡萄酒平衡體系的氣液平衡系數(shù)及離子平衡系數(shù)，根據(jù)氣液相分子態(tài)二氧化硫平衡關(guān)系計(jì)算葡萄酒中分子態(tài)二氧化硫濃度，進(jìn)而根據(jù)液體中分子態(tài)二氧化硫與游離態(tài)二氧化硫解離平衡關(guān)系計(jì)算游離態(tài)二氧化硫濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、無(wú)損、智能檢測(cè)葡萄酒中游離二氧化硫濃度，具有良好的便捷性和實(shí)時(shí)性，有助于實(shí)現(xiàn)直接高效的、準(zhǔn)確的葡萄酒質(zhì)量監(jiān)測(cè)與釀造過(guò)程中的品質(zhì)控制與原料節(jié)約。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)方法的流程圖；參照?qǐng)D1，所述方法包括：

S1：獲取葡萄酒釀造過(guò)程中的當(dāng)前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當(dāng)前pH值及當(dāng)前乙醇濃度。

需要說(shuō)明的是，可采用氣體傳感器獲取當(dāng)前氣相二氧化硫濃度，同時(shí)通過(guò)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，本實(shí)施方式中，所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當(dāng)前pH值及當(dāng)前乙醇濃度可通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行獲取。

S2：根據(jù)所述當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前氣液平衡系數(shù)，所述線性回歸函數(shù)為乙醇濃度與氣液平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本實(shí)施方式中，所述線性回歸函數(shù)可為

K＝α₀+α₁×E+ε

其中，K為氣液平衡系數(shù)，α₀為常數(shù)，α₁為相關(guān)系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，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(guò)設(shè)置不同乙醇濃度的梯度實(shí)驗(yàn)，采用化學(xué)分析法檢測(cè)葡萄酒液體樣本建立所述線性回歸函數(shù)。

S3：根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)，計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度。

本實(shí)施方式中，可根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)通過(guò)下式計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，

$S_M=\frac{MG}{K}$

其中，K為氣液平衡系數(shù)，S_M為分子態(tài)二氧化硫濃度，M為二氧化硫分子質(zhì)量，G為氣相二氧化硫濃度。

S4：根據(jù)所述當(dāng)前pH值和當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)多元線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前離子平衡系數(shù)，所述多元線性回歸函數(shù)為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本實(shí)施方式中，所述多元線性回歸函數(shù)可為

P＝β₀+β₁×E+β₂×PH+ε

其中，P為離子平衡系數(shù)，β₀為常數(shù)，β₁,β₂為相關(guān)系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，且ε～N(0,ε²)，E為乙醇濃度，PH為pH值。

可理解的是，在步驟S4之前，可通過(guò)設(shè)置不同pH值及乙醇濃度的梯度實(shí)驗(yàn)，采用化學(xué)分析法檢測(cè)葡萄酒液體樣本建立所述多元線性回歸函數(shù)。

S5：根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，和當(dāng)前離子平衡系數(shù)確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度。

本實(shí)施方式中，可根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度和當(dāng)前離子平衡系數(shù)通過(guò)下式確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度，

S_F＝S_M(1+10^(PH-P))

其中，S_M為分子態(tài)二氧化硫濃度，PH為pH值，P為離子平衡系數(shù)，S_F為游離態(tài)二氧化硫濃度。

S6：獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度與測(cè)定值之間的相對(duì)誤差，在所述相對(duì)誤差大于預(yù)設(shè)誤差時(shí)，通過(guò)設(shè)置不同pH值及乙醇濃度的梯度試驗(yàn)，采用化學(xué)分析方法檢測(cè)葡萄酒液體樣本校正所述線性回歸函數(shù)和/或多元線性回歸函數(shù)；

可理解的是，為保證所述線性回歸函數(shù)和/或多元線性回歸函數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確率，本實(shí)施方式中，可獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度與測(cè)定值之間的相對(duì)誤差，在所述相對(duì)誤差大于預(yù)設(shè)誤差時(shí)，說(shuō)明計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度的準(zhǔn)確度不符合要求，可通過(guò)設(shè)置不同pH值及乙醇濃度的梯度試驗(yàn)，采用化學(xué)分析方法檢測(cè)葡萄酒液體樣本校正所述線性回歸函數(shù)和/或多元線性回歸函數(shù)；

當(dāng)然，在所述相對(duì)誤差不大于預(yù)設(shè)誤差時(shí)，說(shuō)明計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度的準(zhǔn)確度符合要求，無(wú)需校正所述線性回歸函數(shù)和/或多元線性回歸函數(shù)。

在具體實(shí)現(xiàn)中，可通過(guò)下式計(jì)算相對(duì)誤差δ

其中，n為預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)計(jì)算游離態(tài)二氧化硫濃度的次數(shù)，為通過(guò)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)第i次測(cè)定的游離態(tài)二氧化硫濃度，為第i次計(jì)算的游離態(tài)二氧化硫濃度。

S7：判斷所述當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度是否在預(yù)設(shè)濃度范圍內(nèi)，若否，則進(jìn)行預(yù)警提醒。

可理解的是，所述當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度在預(yù)設(shè)濃度范圍內(nèi)時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度處于正常水平，無(wú)需進(jìn)行預(yù)警提醒。

若當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度S_F高于所述預(yù)設(shè)濃度范圍的上限值(即食品安全上限值)則葡萄酒質(zhì)量不安全，有害于人體健康，需要進(jìn)行預(yù)警提醒；若當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度S_F低于所述預(yù)設(shè)濃度范圍的下限值(即抑制腐敗下限值)則二氧化硫無(wú)法有效抗氧化和抑菌，葡萄酒可能腐敗，需要進(jìn)行預(yù)警提醒。

本實(shí)施方式從葡萄酒釀造過(guò)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(guò)程中的數(shù)據(jù)后，通過(guò)線性回歸函數(shù)計(jì)算當(dāng)前葡萄酒平衡體系的氣液平衡系數(shù)及離子平衡系數(shù)，根據(jù)氣液相分子態(tài)二氧化硫平衡關(guān)系計(jì)算葡萄酒中分子態(tài)二氧化硫濃度，進(jìn)而根據(jù)液體中分子態(tài)二氧化硫與游離態(tài)二氧化硫解離平衡關(guān)系計(jì)算游離態(tài)二氧化硫濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、無(wú)損、智能檢測(cè)葡萄酒中游離二氧化硫濃度，具有良好的便捷性和實(shí)時(shí)性，有助于實(shí)現(xiàn)直接高效的、準(zhǔn)確的葡萄酒質(zhì)量監(jiān)測(cè)與釀造過(guò)程中的品質(zhì)控制與原料節(jié)約。

對(duì)于方法實(shí)施方式，為了簡(jiǎn)單描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明實(shí)施方式并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明實(shí)施方式，某些步驟可以采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施方式均屬于優(yōu)選實(shí)施方式，所涉及的動(dòng)作并不一定是本發(fā)明實(shí)施方式所必須的。

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于葡萄酒釀造過(guò)程中的二氧化硫在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；參照?qǐng)D2，所述裝置包括：

參數(shù)獲取單元201，用于獲取葡萄酒釀造過(guò)程中的當(dāng)前氣相二氧化硫濃度、葡萄酒的當(dāng)前pH值及當(dāng)前乙醇濃度；

第一系數(shù)確定單元202，用于根據(jù)所述當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前氣液平衡系數(shù)，所述線性回歸函數(shù)為乙醇濃度與氣液平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

分子濃度計(jì)算單元203，用于根據(jù)所述當(dāng)前氣相二氧化硫濃度和氣液平衡系數(shù)，計(jì)算葡萄酒中的當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度；

第二系數(shù)確定單元204，用于根據(jù)所述當(dāng)前pH值和當(dāng)前乙醇濃度，通過(guò)多元線性回歸函數(shù)確定當(dāng)前離子平衡系數(shù)，所述多元線性回歸函數(shù)為pH值、乙醇濃度和離子平衡系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

離子濃度計(jì)算單元205，用于根據(jù)所述當(dāng)前pH值、當(dāng)前分子態(tài)二氧化硫濃度，和當(dāng)前離子平衡系數(shù)確定當(dāng)前游離態(tài)二氧化硫濃度。

對(duì)于裝置實(shí)施方式而言，由于其與方法實(shí)施方式基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施方式的部分說(shuō)明即可。

應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明的裝置的各個(gè)部件中，根據(jù)其要實(shí)現(xiàn)的功能而對(duì)其中的部件進(jìn)行了邏輯劃分，但是，本發(fā)明不受限于此，可以根據(jù)需要對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行重新劃分或者組合。

本發(fā)明的各個(gè)部件實(shí)施方式可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者以在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本裝置中，PC通過(guò)實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)對(duì)設(shè)備或者裝置遠(yuǎn)程控制，精準(zhǔn)的控制設(shè)備或者裝置每個(gè)操作的步驟。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。這樣實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，并且程序產(chǎn)生的文件或文檔具有可統(tǒng)計(jì)性，產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)告和cpk報(bào)告等，能對(duì)功放進(jìn)行批量測(cè)試并統(tǒng)計(jì)。應(yīng)該注意的是上述實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施方式。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過(guò)同一個(gè)硬件項(xiàng)來(lái)具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱(chēng)。

以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。