近红外拉曼光谱在检测白酒酒精含量的应用.pdfVIP

光谱仪器与分析 第1期～第3’期 近红外拉曼光谱在检测白酒酒精含量的应用 耿晌 陈斌’ 殷道永 江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江(212013) 摘要 本文初步探讨了运用近红外拉曼光谱技术检测白酒酒精度的可行性．给出了将全光谱数据利用BP人工 神经网络所建模型和小波处理后的光谱数据利用偏最tJ、_-乘回归所建模型，并与拉曼传统方法一特征峰 强比值法的预测结果进行了比较。结果表明，利用小波消噪后的数据建立的模型效果最好，预测相关系 数月由传统方法的0．9143提高到0．9687，均方根误差由2．0646降为1．5859，说明对于含水较多 且成分复杂的样品，拉曼光谱分析技术是可行的，并且比传统的建模方法效果好，-利用小波预处理后全 光谱建模效果更好． 引言 of 20世纪90年代以来。拉曼光谱检测技术(Ramanspectroscopy 重要的分析技术¨一．拉曼光谱主要应用于医学生物材料、药物无损分析，宝物鉴定，公安与法学样品 的分析等方面D一．结合光纤技术。拉曼光谱仪器开拓了全新的研究领域，如工业、食品等№1．白酒品 质的主要指标之一是酒精度，它是影响白酒质量的一个重要的化学指标。按国家标准测定。必须将白酒 样品进行蒸馏、定容、再用比重瓶法或酒精计法测定其酒精度，上述各类方法费时，费力。采用仪器分 析方法，如使用气相色谱法分析白酒中乙醇含量时，不但操作过程复杂，而且仪器价格昂贵使得白酒生 产过程中的酒精度快速检测难以实现。已有文献利用近红外光谱技术测量白酒中的酒精度n。1，拉曼光 谱分析技术具有近红外光谱技术的优点：成本低、操作简便、快速，可以不必对检测样品进行预处理， 最大的特点就是水的拉曼散射很微弱，而近红外受水的影响很大，所以拉曼光谱是研究水溶液的理想工 具。本文应用拉曼光谱技术定量分析白酒中酒精含量。 1．试验样品 1．1试验材料 本试验所用的白酒样品全部从市场直接收集。样品生产时间为2003年7月。2004年9月，样品包 括。金六福”、。泸州老窖”，“道光廿五”、“洋河大曲”、。今世缘”，。绵竹大曲”以及。红星二锅头”等 多种品牌的清，浓、酱、米等各种香型的白酒。产地分布比较广泛，生产企业有国家大型、特大型企业。 也有规模比较小的地方小型企业，样品基本反映了我国中低档的白酒生产企业的状况。样品的酒精含量 第1期～第3期 光谱彼器与分析 范围为3659-5846％(V／V)，共收集白酒样品42个 I 2光谱呆集 采用美国美瑞泰克(EnWave Optronics)有限公司生产的EnWave HRC一10便携式近红外光拉曼光谱仪和所 带的透射光纤附件采集白盾的光谱。激发光 源为NIR窄幅稳频二极管激光器，780nm 或808nm，线宽05cm。。，激光器功率： 1 50…200roW或300’400mW；扫描步长 ∞2目$#目Ⅻ月 6cm1．积分时间20s，平滑参数05：CCD 球mdd础∞0rot岫Ⅻ啦 探测器：环境温度拉制在18-20。C。图1 给出了一白酒样品的拉曼光谱。 1 3样品集划分 嚣． 分析结果的准确性和可靠性取决于原 盏r 始数据的准确性，所以异常样品的识别和别 三’ 除对分析结果有重要作用。本文利用主成分 分析方法进行判断，从图2可以看出20号 ， ． 。 ’ 样品偏离大量样品，可以作为一个异常值予 以别除。 奉试验采用欧式距离法，对剔除异常值 目3 42十自语#品∞鬻舯忻圈 Taec眦dⅡ{2^删H 后的41个白酒样品进行聚类分析，首先把 ’埘3 5口n锄岫 数据标准化，数据标准化就是把各个代表统计指标的数据标准化