基于紫外光的白酒杂质检测系统
酒质自动检测系统实训指导书
酒质自动检测系统实训指导书一、实训目的通过对白酒酒质自动检测系统的拆装和调试,培养学生的分析能力和动手能力。
在理论学习的基础上,通过酒质自动检测系统的实训,提高学生的综合素质。
1.掌握酒质检测的原理和自动油松的运行原理。
2.酒质自动检测系统装生产过程和安全注意事项。
3.掌握变频电机控制原理,并实现远程电机变频控制。
4,掌握PLC基本的控制原理,能根据控制逻辑图,完成PLC组态。
5.了解图像识别技术,并能调整参数,改变识别分辨率。
6.考查学生综合运用能力,掌握自动盒装系统的检修、维护和故障处理。
二、实训说明酒质自动检测系统是白酒生产线中的重要设备,是白酒从包装开始到出厂中的重要环节。
酒质自动检测系统对酒品起着重要作用,直接影响到瓶装白酒质量,影响到产品的销售和价格。
白酒透明瓶包装时酒体内异物检测。
自动等距分瓶进入设备,自旋组件机构带动瓶体高速旋转,并带动瓶内的异物随液体一起运转,当瓶体快速停止旋转时,液体仍在惯性下运动,其中的可见异物的运动轨迹被高速工业相机抓拍,然后通过图像分析系统进行分析,并对判定为不合格的次品进行剔除,达到检测目的。
视觉系统采用新型的光学成像方案和先进的图像处理技术,设备可以直接和各种白酒灌装包装线连线使用,对检测出异物缺陷的产品自动剔除。
1.功能要求该机可实现酒瓶空瓶和灌装酒后的酒瓶的翻转、外观检测、酒内杂质检测和分选功能。
2,性能要求(1)触摸屏人机界面、伺服驱动控制、电器模块化设计,数字化控制。
(2)与前端对接完成灌装前玻璃瓶透明容器的全面检测设备,该款设备布局紧凑,提供最全面功能的同时使用最小的空间,系统结构采用模块化设计,基于最新型的光学成像方案和先进的图像处理技术,使产品瑕疵无影遁形,为客户灌装线生产效率提供强有力的保障。
(3)白酒异物检测检测,对白酒酒液内异物进行全方位检测,并且从设计上考虑车间的布局,使用紧凑空间。
视觉系统采用新型的光学成像方案和先进的图像处理技术,使产品瑕疵无影遁形,为客户白酒灌装包装线生产效率提供强有力的保障。
紫外分光光度法测定白酒中糠醛含量
紫外分光光度法测定白酒中糠醛含量
实验目的:1、熟悉紫外分光光度计的操作和应用技术
2、掌握酒类中糠醛的紫外分光光度定量分析方法实验原理:1、UV-Vis方法是分子光谱方法,它利用分子对外来辐射的吸收特性分析。
2、UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁;光谱
区在160-780nm。
3、UV-Vis主要用于物质的定量分析。
实验步骤:1、标准系列的配制:配制浓度分别为0.00、0.40、
0.80、1.20和2.00μg/ml的糠醛标准溶液。
2、糠醛吸收曲线的绘制:用标准系列浓度为
2.00μg/ml的标准溶液,1cm石英吸收池,以50%
乙醇溶液作参比,在波长200-350nm范围,绘制
吸收曲线,找出糠醛的最大吸收波长。
3、样品处理:无色白酒直接稀释测定。
有色酒
样用水蒸气蒸馏,收集馏出液,稀释测定。
4、标准曲线测定和酒样中糠醛含量测定:以最
大吸收波长为测量波长,50%乙醇作参比,测定
标准系列和酒样中糠醛含量。
注意事项:1、使用石英比色皿应小心轻放。
2、在扫描过程中不可以打开吸收池盖,以免对
仪器造成损伤。
3、糠醛有毒,使用时注意安全。
基于光谱的白酒鉴别研究
IV
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
摘
要
白酒在我国有着悠久的历史及丰富的酒文化。白酒中含有大量的乙醇和水, 其 2%的醇类、酯类、酸类、酚类及羰基化合物等微量成分是影响白酒风味的重要 因素。色谱等常规检测方法是白酒检测分析中的常用方法,可实现对白酒成分的 定性、定量测定,其检测技术主要依赖于气相色谱,液相色谱,质谱等大型仪器, 但因前期处理繁琐、价格昂贵、耗时长等缺点,难以其实现快速鉴别。目前,我 国白酒香型主要依靠人工品尝和香味成分含量比例的不同来区分,但白酒是种复 杂的非均相胶体溶液,常规的检测方法能准确鉴别其微量物质的种类的和含量, 但是却难以描述白酒中物质之间的相互作用和相互影响。 近年来,光谱技术因其专属性强、重现性好、操作快捷方便等特点已被广泛应用 到食品的鉴别区分方面。本文以研究白酒整体光谱性质为主,主要采用紫外可见吸收 光谱技术,荧光光谱技术对不同香型、同一香型不同品牌白酒及年份酒进行区分鉴别 研究,最后以荧光素区分了 9 种不同香型的白酒,证明了白酒的光学性质可作为区分 其香型的主要依据。 本文主要研究内容如下: ① 采用紫外可见吸收光谱技术,测定了浓香型,清香型,米香型,酱香型四 种基本香型白酒共 12 个酒样在 200nm-400nm 之间的紫外可见吸收光谱, 并计算了 光谱曲线相似度。同时,本文还测定了董香型、凤香型、芝麻香型、特香型四种 衍生香型白酒的紫外可见吸收光谱,在对光谱曲线相似度计算的基础上结合模式 识法对光谱数据进行分析处理,说明了紫外可见吸收光谱对不同香型白酒有一定 的区分能力。 ② 根据不同香型白酒在紫外可见光区的吸光度值,选定 5 种激励波长激发不 同香型白酒并测定其荧光光谱,分析了激励波长和发射狭缝宽度参数的设定对荧 光光谱的影响,实现了荧光光谱对四种基本香型白酒的荧光鉴别。 ③在 240nm 激励波长激发下测定 5 个品牌浓香型白酒及 4 种年份基酒的荧光 光谱。选取浓香型白酒中 280nm-440nm,年份酒中 280nm-400nm 波段的荧光强度 值分别进行模式识别分析,结果显示区分效果良好,证明荧光光谱结合模式识别 分析可对同一香型不同品牌及不同年份白酒进行区分鉴定。 ④在荧光光谱对四种基本香型白酒区分的基础上,筛选对白酒有特异识别功 能的荧光类物质,将其用于对不同香型白酒的鉴别区分中,实现了 9 种香型白酒 的准确区分,建立了一种区分白酒香型的新方法。
基于紫外光的白酒杂质检测系统
由于误差较大 , 从过滤罐 中直接采集 到的溶液不 能直接 进 入测量 池检 测 , 系统设计 中采用 流量控制计来 完成 配 比自动稀 释, 取溶液与稀释剂 的溶度 为 12 , : 0 当所配 比率达到标 准时 , 将
溶 液注入测 量池入 口进行检测 。
图 2 系统 结 构 图
2 1 紫外光检测 系统 . 紫外光检测系统包含光源 、 滤光 片 、 采样 池 、 测源 和溶液 探
J 半: [ u f r 一 一I 久
J 遮 』 J 0
化 简可得 :
・ n =K a
射紫外光强度为 , , 人 吸收光强 度为 , 透射 光强 度为 , , 吸, 透 反射
光强度为 , 则 , 反, 人=, , 吸+ 透+, … , 反 如图 1所示 。
上式表明了光的吸收与溶液浓度 的关 系 , 当被测溶液 中有 沉淀物时 , 由于杂质沉淀 的吸光作 用 , 透射光强将 明显减 弱 , 强 度衰减程度与杂质沉 淀浓度呈 指数关 系 ( 比耳 定律 ) 。该系统 采用双光路 , 一路光 照射 测量池 , 一路光 照射 参 比池 。根 据 另
光强度就可 以认 为是 由吸 收光 强 , 吸和透 射光 强 , 透2部分 组 成 。即 , , , , 人= 吸+ 透 当光程 一定 时 , 浓度 O变 化 , t 光束 被 吸收
的强度与溶液浓度及入 射光强 度成正 比。设 溶液 浓度变化 ,
引起 的光 强 减 弱 d, , 由此 可 得 到 :
2 2 数 据 采 集 系 统 .
经过探测源接收到的电流较小 , 还不能 直接进行使用 , 必须 经过放大电路放大 、 滤波器滤波后 才能采集 。另外 , 在工业 现场
稀释系统。由于紫外 光检测 系统是 保证 系统 能够正 常运 行 的 关键 , 其精确度要求 较高 , 目前 工业 上 尚未 出现 大规模 集 成化
基于紫外光谱相关系数法的白酒品牌快速鉴别技术研究
分提 高谱 图分 辨 率的 情 况 下 , 洋河 系列 白酒 、 各 品牌 白酒 与 海之 蓝 白酒 谱 图 的相 关 系数值 得 以 降低 , 可 以得 到 有
官指标 、 理化指标 、 卫 生指标 等予 以明确定 义 , 并
制定 了 G B / T 1 0 3 4 5 — 2 0 0 7白酒 分 析 方 法 , G B / T
5 0 0 9 . 4 8 — 2 0 0 3蒸 馏 酒 与 配 制 酒 卫 生 标 准 的 分 析 方 法, G B 5 0 0 9 . 1 2 — 2 0 1 0食 品 中铅 的 测 定 等 相 应 的 白
}基金项 目: 江苏省高校 自然科学研究面上项 目( 1 6 K J B1 5 0 0 1 5) ; 国家 自然科学基金( 6 1 6 0 2 2 1 7, 6 1 3 7 3 0 5 8。 7 1 4 3 3 0 0 6) 资助
收稿 日期 : 2 0 1 6 — 1 2 — 1 0
作者简介 : 张正勇( 1 9 8 4 一 ) , 男, 安徽霍邱人 , 博 士, 讲师 , 从事复杂体 系分析技 术研 究。 } 通讯作者 : 王海燕( 1 9 6 8 一 ) , 女, 安徽巢湖人 , 博 士, 教授 , 从事食品质量控 制与质量分析研 究, E — m a i l : n j u e _ 1 0 @1 6 3 . t o m。
基于紫外光谱相关系数法的白酒品牌 陕速鉴别技术研究 丰
张正 勇 1 , 2 , 沙 敏1 , 2 , 刘 军 , - , 王 海燕
白酒杂质检测市场前景分析
白酒杂质检测市场前景分析酒作为中华文化的重要组成部分,在人们的生活中起着不可替代的作用。
在白酒生产过程中,生产环节繁多且工艺复杂,特别是在灌装环节中,灌装瓶清洗不干净、过滤系统故障、压盖包装时机械冲撞等原因会导致瓶内液体中混入玻璃碎片、絮状物、毛发等杂质。
如果这些含有杂质的白酒流入市场,不仅严重损害消费者的身体健康,也对企业和社会造成极大的负面影响。
因此有必要研究一种实时可靠的白酒液体杂质检测系统。
本文针对当前透明瓶装白酒液体杂质的检测方法效率低下以及现有的杂质检测系统复杂、抗干扰能力差、价格昂贵等问题,提出了一种基于机器视觉的在线检测方法,并在该方法的基础上设计了一套检测透明瓶装白酒液体杂质的检测系统,主要根据透明瓶装白酒液体中杂质的运动特性,通过工业计算机驱动工业相机对透明瓶体图像进行连续采集并进行图像处理分析,从而实现对液体中的杂质进行检测。
本文首先根据所提出的视觉检测方法和设计要求,设计了一套视觉检测方案,包括图像采集、光源及照明、系统机械硬件和软件平台等。
其中图像采集设备采用迈德威视公司的MV-GE1000M-T CMOS型号的可见光工业相机,光源及照明方式采用平行LED背光源,系统机械硬件主要为垂直翻转机构,系统的软件平台是基于Microsoft 公司的Visual Studio 2013和德国公司的机器视觉图像处理算法库的Windows平台。
根据白酒液体中杂质的特点,设计图像处理检测算法是本文研究的主要内容。
论文中对图像处理技术的基本概念和方法等做了相关介绍,并将图像滤波、边缘检测、灰度变换、特征提取、帧间差法、KNN学习算法等算法结合起来,实现了透明瓶装白酒液体杂质检测算法的设计,将具有动态干扰的气泡、污渍和位于透明瓶体内的杂质区分开来。
本文通过编程对检测系统的上位机进行设计,该上位机主要采用C#语言和图像处理算法在Windows平台上实现白酒杂质检测与剔除功能,以及在上位机中实现数据显示及发送、存储等功能。
基于光谱技术研究假酒的检测
基于光谱技术研究假酒的检测摘要:随着人们生活水平的提高与食品种类和销售范围的扩大,食品安全问题也日益突出,尤其是假酒问题较为显著,随着此类产业的蓬勃发展,各种造假现象层出不穷。
本文简略阐述了主要通过测定白酒所含成分的光谱曲线及其勾兑后的光谱曲线的实验,发现其曲线在不同波段的差异较为明显,验证了此种方法的确可以验证白酒真假。
从而揭示近红外光谱技术在食液体品检测领域的潜力,证明这种检测技术是一种切实可行的无损检测技术,且具有自己独特的优势。
关键字:光谱技术;光谱检测技术;无损检测;食品安全1.引言常言道“民以食为天”,食品安全无疑是居民们最关心也最担心的问题。
随着此类液体食品种类和销售范围的扩大,安全问题也日益突出,为了提高液体食品检测的安全可靠性,客观性,检测结果的准确性,降低人为的差异,需要一种更为快捷,简便的方法。
本次研究在可见光-近红外光谱无损检测技术的背景下,进行一个快捷且便于操作的实验探究,以揭示近可见光-近红外光谱检测技术在液态食品安全领域的应用潜力。
因此,为了方便政府及有关部门对假酒检测的方便和准确性,基于可见光-近红外光谱技术的快捷性,简便性及准确性等,对市场上的各种白酒进行调查,可当场快速准确鉴别白酒的真假。
2.光谱检测技术在食品检测的领域,光谱检测作为一种新兴的检测手段,发挥着重要作用。
不同于传统食品检测方法的流程耗时长、价格昂贵、处理流程繁琐的劣势,光谱检测技术是一种无损检测技术,能够保证食品样品在不被破坏的前提下,探究其特有的理化属性。
而且通过这种检测方法,样品制备简单,无需进行任何化学试剂前处理,或者根本不用进行样品制备,对样品无损耗,测定后仍然可以将样品用作其他用途。
这样大大降低了操作费用,同时避免了对环境的污染和破坏[1]。
对于液态食品的检测方法也逐渐增多,2003年到2008年,有关课题组对葡萄酒的各种成分进行了检测[2]。
对于酱油中的总酸氨基酸态氮含量的检测在2017年也有所成就[3]。
白酒单体物质紫外荧光光谱研究
第29卷,第12期 光谱学与光谱分析Vol 129,No 112,pp3339233432009年12月 Spectroscopy and Spectral Analysis December ,2009 白酒单体物质紫外荧光光谱研究杨建磊1,朱 拓23,徐 岩3,范文来3,陈国庆2,武 浩211江南大学通信与控制工程学院,江苏无锡 21412221江南大学理学院,江苏无锡 21412231江南大学生物工程学院,江苏无锡 214122摘 要 白酒荧光光谱是由各种单体物质的荧光共同叠加而表征出来的。
不同品牌的白酒中所含的单体物质种类基本相同,都包括水、酒精以及各种微量成分,然而其荧光光谱却差别很大。
白酒中的各种单体物质成分究竟是如何对白酒的荧光光谱产生影响,至今未见相关报道。
通过对白酒中的主要单体物质,包扩酒精、水及各种主要的微量成分(共10种)在不同激发波长下产生的荧光光谱进行测定,并将其与已测定的大量白酒三维荧光光谱进行对比发现,可以对白酒的荧光光谱产生影响的单体物质是乙醇和主要微量成分。
白酒主要微量成分中醇类、酸类、酯类和醛类物质对其荧光光谱都有着一定的影响,但各自影响的程度及影响的光谱范围又各自有所不同。
研究结果对白酒荧光光谱的进一步细化研究有着重要的意义。
关键词 光谱学;荧光;单体;白酒中图分类号:O65713 文献标识码:A DOI :1013964/j 1issn 1100020593(2009)1223339205 收稿日期:2008208210,修订日期:2008211220 基金项目:国家“863”计划项目(2007AA10Z353)资助 作者简介:杨建磊,1982年生,江南大学通信与控制工程学院硕士研究生 e 2mail :janlyyang @1261com3通讯联系人 e 2mail :tzhu @jiangnan 1edu 1cn引 言 白酒在我国有着悠久的历史,对白酒的鉴别分析也一直是人们研究的热点。
基于紫外可见分析光谱法对金种子白酒的研究
基于紫外可见分析光谱法对金种子白酒的研究李娜;程伟;张杰;潘天全;巩子路;吴丽华;薛锡佳【期刊名称】《酿酒》【年(卷),期】2018(045)006【摘要】对于白酒的品评,目前主要根据评酒员的感官作为判别依据,并结合酒体的色谱、理化等指标分析.随着社会科技的进步,借助于现代仪器分析判别白酒的质量等级正成为一种趋势.本实验利用紫外可见分析光谱,结合紫外光谱相似度等来鉴别金种子白酒.实验中基于紫外光谱对金种子白酒的不同质量等级、不同酒度等级以及不同香型的酒体进行了测定,得到紫外光谱对比图与谱图曲线相似度表等.结果表明,紫外光谱可以较好的分析鉴别白酒的某些特性,采用紫外光谱及曲线相似度分析有助于辨别白酒的质量等级、酒度、香型等.紫外光谱等方法的运用有助于补充白酒指纹图谱的完整性,有助于进行白酒原产地分析鉴别的研究.【总页数】3页(P63-65)【作者】李娜;程伟;张杰;潘天全;巩子路;吴丽华;薛锡佳【作者单位】安徽金种子酒业股份有限公司,安徽阜阳 236023;安徽金种子酒业股份有限公司,安徽阜阳 236023;安徽金种子酒业股份有限公司,安徽阜阳 236023;安徽金种子酒业股份有限公司,安徽阜阳 236023;安徽金种子集团有限公司检测中心,安徽阜阳 236018;安徽金种子集团有限公司检测中心,安徽阜阳 236018;安徽金种子集团有限公司检测中心,安徽阜阳 236018【正文语种】中文【中图分类】TS262.3;TS207.3【相关文献】1.金种子人工窖泥在浓香型白酒生产中的应用分析与探讨 [J], 孙露露;程伟;汪延胜;黄训端;谢丽丽;杨金艳;张志萍;谢国排;彭兵2.基于杜邦分析法探索中小型白酒企业困境下的出路\r——以金种子集团为例 [J], 王一砚;袁艺;韩静3.金种子中国力量复合香白酒的生产工艺分析与探讨 [J], 李增;程伟;张倩;李娜;张杰;潘天全;彭兵4.金种子馥香白酒感官评价指纹图谱的建立与分析 [J], 李娜;程伟;张杰;潘天全;潘大金;巩晓;巩子路;韩旭5.基于主成分分析的金种子馥香白酒可挥发性风味成分评价 [J], 李娜;陈兴杰;范文来;程伟;陈双;杨金玉;张杰;潘天全因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
紫外吸收光谱快速鉴别白酒的方法研究
紫外吸收光谱快速鉴别白酒的方法研究
许汉英
【期刊名称】《检验检疫科学》
【年(卷),期】2000(010)005
【总页数】4页(P26-29)
【作者】许汉英
【作者单位】吉林检验检疫局
【正文语种】中文
【中图分类】TS262.3
【相关文献】
1.基于紫外光谱相关系数法的白酒品牌快速鉴别技术研究 [J], 张正勇;沙敏;刘军;王海燕
2.基于近红外光谱技术快速鉴别白酒真伪 [J], 吴同;谭超;;
3.基于多指纹图谱的化学品应急快速鉴别方法研究 [J], 徐畅; 岳春雷; 邹雯雯; 俞凌云; 刘菲
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5.可降解塑料特征分析与快速鉴别方法研究进展 [J], 张梦琳;李春霖;聂晶;张永志;孔祥东;袁玉伟
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基于紫外光谱技术的干邑白兰地真假鉴别的研究
基于紫外光谱技术的干邑白兰地真假鉴别的研究发布时间:2021-11-01T02:06:02.288Z 来源:《科学与技术》2021年第21期作者:邓艳虹,孙文佳*[导读] 选取轩尼诗XO和马爹利XO干邑白兰地作为研究对象邓艳虹,孙文佳*(广东省食品检验所,广州510435)摘要:选取轩尼诗XO和马爹利XO干邑白兰地作为研究对象,采用紫外光谱扫描采集酒样品吸光度数据,将数据进行统计分析,结合化学计量学中主成分分析技术(principal component analysis,PCA),分析不同品牌真假干邑白兰地光谱数据变量,研究筛选光谱特征指纹。
PCA分析筛选出2个主成分因子,能对两个品牌及真假干邑白兰地进行良好区分。
该方法有望被应用于干邑白兰地的品牌区分和真假鉴别,可以为食品真实性技术的发展完善及相关部门的反欺诈监管提供技术积累。
关键词:干邑白兰地;真假鉴别;紫外指纹图谱;主成分分析;干邑白兰地是法国干邑区所特产的一种葡萄蒸馏酒。
干邑白兰地在市场的主流品牌有轩尼诗、马爹利、人头马、拿破仑等,这些品牌产品知名度高,销量大,利润相对较高。
因此一些不法商贩为追求高额利润使用食用酒精和添加剂勾兑仿冒知名品牌干邑白兰地,或以低档白兰地冒充干邑白兰地,或使用回收瓶、回收酒灌装干邑白兰地等方式制假造假,使得市面上的干邑白兰地真伪难辨。
因此建立快速、准确鉴别干邑白兰地真假的技术对保障消费者健康和权益,加强相应产品的监督管理具有重要的作用和意义。
国内外针对酒类真假鉴别的技术主要有光谱法、色谱法、元素分析法等[1-5]。
目前针对干邑白兰地真假鉴别尚无国家标准方法。
化学计量学是一门将统计学和应用数学运用到化学体系的测量与物质的状态之间联系的学科。
它能够帮助实验者在实验设计、数据测量等方面进行科学分析和获取有用信息。
本研究选取知名品牌的干邑白兰地,采用紫外光谱技术采集酒样品吸光度数据,将数据进行统计分析,结合化学计量学中主成分分析技术,分析不同品牌真假干邑白兰地光谱数据变量,研究筛选光谱特征指纹,对两个品牌的XO干邑白兰地、真假XO干邑白兰地的进行区分,建立一种鉴别干邑白兰地真假的方法,以期拓展干邑白兰地真伪鉴别的技术手段。
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2011年 第3期仪表技术与传感器Instrum ent T echn i que and Sensor 2011 N o 3基金项目:四川省教育厅科研项目(09Z A060);四川省科技厅支撑计划项目(2008FZ0109)收稿日期:2010-05-19 收修改稿日期:2010-10-10基于紫外光的白酒杂质检测系统张争光,蔡乐才(四川理工学院,四川自贡 643000)摘要:白酒过滤中杂质沉淀物的检测一直是个难题,在深入剖析紫外光检测原理技术的基础上,利用杂质沉淀物对紫外光具有吸收峰这一特性,开发了紫外光检测转置,并采用P 89V51RD 2、SJ A 1000和PCA 82C250构成CAN 总线控制器,完成系统通信,结合上位机编程,开发了白酒杂质检测系统,可以精确地检测到杂质的存在,并及时完成报警和控制。
关键词:杂质检测;紫外光;CAN 总线中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2011)03-0046-03L i quor Im purities D etection Syste m B ased on U ltravi olet L i ghtZHANG Zheng guang,CA I Le ca i(S ichuan Un i versity of Sc ience &Eng i neering ,Z i gong 643000,Ch i na)Abstract :Fo r the ex istence of i m purities i n the li quor filter sed i m ent testing has been a prob l em .T his paper analyzed the UV detection princ i p l e based on t he use of sed i m ent i m pur iti es on UV abso rpti on peak o f this feature deve loped a UV detecti on trans pose ,and used P89V 51RD2,SJ A 1000C AN bus contro ll er and PCA 82C250constitute co m plete syste m comm un i cation ,comb i ned w it h PC progra mm ing ,it developed a li quor i m purity detection syste m ,which can accurate l y de tect the presence o f i m purities ,and the ti m ely co m pleti on of alar m and con tro.lK ey word s :i m pur ities detection sy stem;UV;C AN bus 0 引言白酒生产必须经过蒸馏、过滤过程。
酒类过滤的过程中,白酒要通过72个过滤罐,经过过滤后,进入瓶装生产线。
在生产中每个过滤罐内装载有过滤膜,当过滤膜损坏或者失效时,由于杂质的检测要通过瓶装后存储2~3天,才能检测出沉淀杂质。
同时经过瓶装后不能及时检测出损坏的过滤膜是哪个过滤罐的,传统生产上当出现问题时就全部更换,由于过滤膜价格昂贵,会造成巨大的经济损失和质量安全问题。
但由于缺乏可用于在线测量的传感器,白酒杂质在线测量一直是一个技术难点,其传统测量方法是离线的,主要有干重法和光密度法等。
但离线测量存在取样过程周期较长等问题。
因此文中针对杂质对紫外光有吸收现象开发出在线检测这种装置,有助于提高白酒质量。
另外,在发酵和其他膜分离工程中,对蛋白泄漏的检测是提高产品质量的重要保障。
1 工作原理该检测系统采用紫外吸收原理,通过对白酒中杂质进行化学分析,发现在1 20白酒稀释溶液中,白酒杂质沉淀物对285n m 附近的紫外光有很强的吸收峰,而白酒一般为电解质水溶液,其在285n m 对紫外光几乎没有吸收。
当一束紫外光通过均匀的白酒稀释溶液时,光的一部分被吸收,一部分透过溶液,还有一部分被器皿表面反射。
假设入射紫外光强度为I 入,吸收光强度为I 吸,透射光强度为I 透,反射光强度为I 反,则I 入=I 吸+I 透+I 反[1],如图1所示。
图1 检测原理图由于在系统中,测量池和参比池采用相同材料和工艺,所以反射光强度基本保持不变,其影响可以相互抵消。
因此入射光强度就可以认为是由吸收光强I 吸和透射光强I 透2部分组成。
即I 入=I 吸+I 透,当光程一定时,浓度 变化,光束被吸收的强度与溶液浓度及入射光强度成正比。
设溶液浓度变化 ,引起的光强减弱d I,由此可得到:-d I =K I d式中:I 为光强度;K 为比例系数,当光程、入射光波长以及被测液性质确定后,其为常数。
对上式两边分别进行积分,可得:I 入I 透d II=-c 0K d 化简可得:ln I 入I 透=K 上式表明了光的吸收与溶液浓度的关系,当被测溶液中有沉淀物时,由于杂质沉淀的吸光作用,透射光强将明显减弱,强度衰减程度与杂质沉淀浓度呈指数关系(比耳定律)。
该系统采用双光路,一路光照射测量池,另一路光照射参比池。
根据第3期张争光等:基于紫外光的白酒杂质检测系统47两路光信号的比值变化判断是否有沉淀物,从而给出报警和控制信号[2]。
2 系统结构设计系统由紫外光检测系统、数据采集系统、C AN 总线控制、报警系统组成,见图2。
从过滤罐中在线取出的样品,并通过溶液稀释系统进行稀释达到检测溶度要求,进入紫外线检测转置,数据采集系统分别采集测量池和参比池输出数据,通过CAN 总线控制器传送到上位机,当出现杂质沉淀物状况,报警系统给出报警,关闭损坏的过滤罐。
图2 系统结构图2.1 紫外光检测系统紫外光检测系统包含光源、滤光片、采样池、探测源和溶液稀释系统。
由于紫外光检测系统是保证系统能够正常运行的关键,其精确度要求较高,目前工业上尚未出现大规模集成化全自动的检测系统,所以在设计中进行综合考虑。
2.1.1 光电装置器件选择设计具体的紫外光电检测系统时,选择合适的光源至关重要,既要要求光源的光谱特性位于紫外光区、光源的稳定性要高。
还要考虑到设计最终将在环境较为恶劣的现场进行应用,因此要求该光源的体积小、机械强度高。
此外,考虑系统节点较多及成本,所以应该选择性价比较高的光源。
目前流行的作为紫外光光源的有汞灯(单波长式光源),氘灯(多波长式光源)。
考虑系统的精度要求,设计中采用氘灯(185~400n m ),但其有寿命限制,设计时要考虑方便更换。
滤光片常用的是分剪切式滤光片和光通带滤光片[3],设计中采用200~400n m 剪切式滤光片。
探测源的选择较为复杂,由文献[4]可知光电管和光电倍增管在紫外光区域频率响应与时间响应、光电特性方面(即线性)、灵敏度、稳定性、光谱响应等方面具有优越的表现,其中光电倍增管在光电特性、使用寿命等方面又优于光电管,因此选择光电倍增管作为探测源。
光电倍增管按其接收入射光的方式分为端窗式和侧窗式。
侧窗式光电倍增管是从玻璃壳侧面接收入射光,端窗式是从顶部接收入射光,通常情况下,端窗式光电倍增管价格便宜,较低的工作电压具有较高的灵敏度。
因此在设计中选择GDB44-D 型,有效直径为44mm,噪声小,脉冲幅度分辨率高,可以满足应用需求[4]。
2.1.2 测量室设计测量室采用Z 型采样池设计,材料采用玻璃,其检测的光程为10mm,在工业现场采样池精度的设计至关重要。
一方面要考虑紫外光的光程;另一方面要考虑到测量室内不能存在溶液流动的死角,保持测量池的干净整洁。
其设计框图如图3所示。
图3 测量室设计图2.1.3 溶液稀释系统设计由于误差较大,从过滤罐中直接采集到的溶液不能直接进入测量池检测,系统设计中采用流量控制计来完成配比自动稀释,取溶液与稀释剂的溶度为1 20,当所配比率达到标准时,将溶液注入测量池入口进行检测。
2.2 数据采集系统经过探测源接收到的电流较小,还不能直接进行使用,必须经过放大电路放大、滤波器滤波后才能采集。
另外,在工业现场无法保证和实验室的情况一样,所以采用一排电位器也就是可调电阻来调整电路,争取能够实现溶液杂质和电流的线性变化,放大电路的设计方法很多,文中采用对称端电路放大,可以有效控制干扰。
A /D 数据采集芯片采用AD 1674,该芯片是12位以上的逼近式数据芯片,精度较高,电路技术成熟。
由于光电传感器的信号较弱,干扰噪声会产生较大的影响,为保证系统的可靠性,在设计中还要采用模拟滤波加数字滤波进行处理。
2.3 CAN 总线控制过滤罐检测节点较多,工作环境恶劣,传统的通信方式很难满足系统的要求,因此采用CAN 总线控制,设计多个智能节点,电路主要由微控制器P89V 51RD2、独立CAN 通信控制器SJ A 1000,高速光电耦合器6N 137和CAN 总线驱动器PCA 82C250构成。
P 89V51RD 2单片机是89C51单片机的派生品,它完全保留了89C51的指令系统和硬件结构,其增加了ISP 功能,使得程序的编程修改和下载变得容易,除具有89C51单片机的机器指令周期外,其还包括了独有的第二种指令周期[5]。
PCA 82C250是C AN 总线接口芯片,是C AN 控制器与物理总线之间的接口,其最高可达到1M b it/s ,具有抗恶劣环境下的瞬间干扰,保护总线的能力,同时可连接110节点。
由于C AN 节点的接收发送端均为差分输入输出,所以在工程中要注意电缆的终端阻抗匹配[6],防止信号反射。
CAN 总线硬件电路如图4所示。
2.4 软件设计系统设计采用轮询模式和中断模式2种,其中轮询模式是在过滤过程中按照用户设计的检测时间参数,进行循环检测。
当检测到异常时,记录异常的次数。
为提高系统的稳定度和可靠性,设置当判断超过3次时,系统认为出现故障,进行报警和关闭损坏的发酵罐电磁阀。
当在中断模式时,系统根据用户的操作进行随时抽检,不仅提高了系统的可操作性,同时也延长48Instru m ent T echn i que and SensorM a r 2011图4 CAN 总线控制电路了紫外光光源的使用寿命。
图5为系统轮询模式软件流程图。
图5 软件流程图3 结束语实验证明利用紫外光来对过滤后的溶液进行杂质在线检测,可以很及时高效地发现产品中的质量问题及设备的故障,采用P89V 51RD2和PCA 82C250设计的智能节点与CAN 接口卡可以提供实时可靠的通信,其将现场检测到的信息传送给上位机,方便用户的操作。