白酒酒度在线检测方法及其装置的研究

文章编号：1002-8110(2019)06-0039-03L5QU0R MAKING白酒酒度在线检测方法及其装置的研究郑志华1\"# ,宁明理1\"#，杨月轮1\"#，崔海-僚(1.河北省浓香白酒酿造技术创新中心，河北沧州062150；2.十里香股份公司，河北沧州062150)摘要:白酒酒度是消费者对产7标识的第一概念，在白酒生产和勾兑过程中均涉及到酒度的换算，是白酒生产 的重要质量指标。目前在白酒存储、勾兑的自动化系统中，对于酒度的测量，仍然是人工取样,人眼观测,查表换算

的方式。探讨在线实时检测酒度的方法及装置，以提高酿酒自动化的程度。关键词：白酒酒度;在线检测；自动化

中图分类号:TS262.3; F207.3; F261.3 文献标识码:BStudy on On-line Detection Method and Device of Liquor Alcohol ContentZHENG Zhihua,NING Mingli,YANG Yuelun,CUI HaihaoAbstract:Liquor alcohol degree is the first concept of product identification for consumers, and it is an important quality index of liquor

production, which involves conversion of liquor alcohol degree in the process of liquor production and blending. At present, the measurement

of liquor degree is still a way of manual sampling, eye observation and table conversion, in the automatic system of liquor storage and blending. This paper discusses the method and device of on-line real- time measuring liquor alcohol degree.Key words：Liquor alcohol degree, on-line detection, automation

白酒酒度是指在20t下，酒精溶液中所含酒精体积V

q=—

与同温度下溶液体积V的比值，即体积浓度，用q表示,ISO 组织用％V。l来表示量纲一的量。这就是我们常说的酒度叫

\"+P (%)(公式 1)中q—20,白酒体积浓度，即酒度；质 浓度q= V X 100%用质量浓度则表示为p,指溶液中所含酒精质量S

与溶液质量m的比值,ISO组织用％mass表示量纲一的量冋。P=込'x 100%m他们之间的换算关系为叫Px---在201下,p时的酒精溶液密度；P2» (100%)——在200下，纯酒精密度。,白酒的质量浓度与体积浓度可进行换

算。1酒度、密度、温度的关系收稿日期:2019—04—09作者简介:郑志华(1976-),男，工程呻,从事.酒X动化、信息化研究。*通讯作者:崔海-(1974-),男，高级工程师，从事浓香型.酒酿造技术研究。五常大米产地溯源[J]•食品科学,2018,39(16):321-327.

⑸卢慧娟，贾灿潮,赵红宁，等•近红外光谱法结合PLS测定夏枯草中

107+109.[10]杨诗腾，张良东，王录•浓香型纯粮固态发酵酒酷传统分析方法与的水分[几中国医药工业杂志,2015,46(07):746-749.⑹马斌，饶家权，许欣•低醉酒度白酒与健康!J]$酿酒科技,2011(11)：124-126.近红外光谱分析技术的比较[J]•酿酒,2017,44(02):54-59.[11] 熊雅婷，李宗朋，王健，等•近红外光谱波段优化在白酒酒酷成分分

析中的应用[J].光谱学与光谱分析,2016,36(01):84-90.[12] ZHENG Hong, LU Hongfei. A least-squares support vector ma-⑺饶家权，马斌，许欣，等•低醉酒度优质浓香型白酒关键技术的研究与应用[J].酿酒,2011,38(06):23-25.[8] 沈小梅，刘国英•近红外光谱分析技术在酒酷常规指标检测上的应

chine (LS-SVM) based on fractal analysis and CIE Lab parameters for the detection of browning degree on mango

用[J].酿酒,2019,46(01):97-100.[9] 郝建国，任晶~•近红外光谱测定酒酷[J].酿酒科技,2011(05):106-(Mangifera indica L.)[J]. Computers and Electronics in Agriculture,

2012, 83： 47-51.<]9第六期酒精溶液密度是重要的物性数据,研究建立它与浓度和

温度的关系有重要意义，它不仅是控制与检测酒精、酒类生 产、保证产量和提高质量的重要参数，还是保障供销、结算的

重要依据。按H.Betin,F.Spieweck公式―1,5!可计算出酒精密度与浓 度、温度关系表。公式如下：12

6

n mip 二6/+

&k 5 2

2

!民（%-20）-+ ! !

k 5 1

i = 1k = 1

2（n=5,m1=11,m2=10,m3=9,mC=4,m5=2）

（公式 2）式中：P —在温度tF时酒精溶液的密度,kg/m3;p---以小数表示的质量分数，如12%mass，即p=0.12;t——温度，L,范围-20M-40O；A,B,C---系数。2现有酒度测量方法一浮计法（酒精计）玻璃浮计（简称浮计）其实是根据阿基米德原理工作的

一 ，根据度 不，可分密度计、浓度计。浮计 能垂直的自由漂浮于被测液体中，根据阿氏原理，当浮计在 液体中平衡时，它所排开的液重量 浮计本的重量，

这样由其 液体中的深度，从刻度 与密度接相关的计量值,如密度、浓度V在酒水行业中，浮计法是常用的测量方法，使用浮计测

得的是当前温度下的（密度）酒度，所以必须辅以温度校正， 根据温度和实时酒度查表找到20P下的标准酒度V3在线检测酒度方法探究根据（公式1）和（公式2）可知,酒度是密度与温度的函数， 只需要检测到温度与密度参数，即可得到标准酒度V酒度的

在检测 、计算 ，实时测得酒准酒度的方法V酒度在线检测装置原理如图1所示V,

的垂直距离，测量的

密度， 根据密度和温度 的 ，按公式2求质量浓度，在根据公式1求标准酒度V=压力传感器］测管H 温度传感器=：压力传感器2图1酒度在线检测装置原理图3.1储罐中酒体温度的测量3.1.1测量方案设计2019容积较大的白酒储罐（圆柱体）一般高几米至十几米,由 于外界环境变化，日照分布不均匀，造成罐内酒水温度分布 不 ，

密度分 不 （ 温 下， 液 密度的影响甚小，忽略不计）V测温时，为了得到罐体内酒水的平 均温度，按酒水高度方向，每1m

一个测点，测量前采搅拌方式平衡罐内酒水，使相邻两点温差不大于1S °多个测

点连线垂直于液面，置于罐体中心线处v多个测点的平均值

视作罐体内酒水的效温度V对于容积较小的罐，受外界环境温度影响的程度更大V

冬季测温时，罐体上部,下部和边缘温度较低，采用上述测温 法,测得的中部计量温度大于罐内实际平均温度;反之在夏

季,测得的温度又比实际温度低V为了修正这种差异,在罐外 设置一处测点检测环境温度，以修正中心温度测得值V如果

测得的罐内酒水平均温度和 温差超过10T以上,用去掉 极大值极小值的方法,剩余测点求平均值得到罐内酒水的等 效温度V当储酒罐内酒水液面下降时，只计算液面以下测点的平 均值（液面以上测点的温度相同）V3.1.2传感器选择采用PT100钳热电阻进行温度测量V《JJG 229-2010工

业钳、铜热电阻检定规程》给出了 PT100允差分级表，见表1V应采用AA等级的钳热电阻，并采用三线制恒流源的接线方式，消除接线电阻对测温的影响V表1

PT100允差分级表允级有效温度范围/Y允

/ZAA-50-+250±(0.1+0.0017ltl)A-100-+450±(0.15+0.002ltl)B-196-+600土 (0.3+0.005ltl)C-196-+600±(0.6+0.01ltl)注|t|--温度绝对值,*3.2 储罐中酒体密度的测量3.2.1测量 计及装置根据测量原理， 有关密度的测量 式可分 类，一

类是基于密度基本公式的 测量，一种是利密度量与某些物理量关系的间接测量°在工业生产中直接测量质量和体

积不太便,尤其是酒 百吨量的 ，测量其质量十分困难V所以在工业生产中更多的使用间接测量，间

测量有快速、直接，便于计算实时监控的优V常用的在线式密度计类很多，有振动式密度计、电容 式密度计、超声波密度计等，以上密度计都是通过探头测得

探头周围液体的密度，无法解决密度分层的问题，准确度不 高V综合考虑其本、维护量、测量确度因素，决定

间接测量 的方式，以测量储酒罐内酒水密度（等效密度）V原理如下所述［4,6IV第六期郑志华，等：白酒酒度在线检测方法及其装置的研究2019图2酒罐内测量密度原理图如图2所示，有pb-pa. Ap= p gA H,如果3H为已知

量，则密度：4 .品 (公式3)

式中:g——重力加速度,取值9.8；；H---高差，已知量；4 ,——压力差，通过两个压力传感器值相减得到。这样就把测量密度的问题变为测量压力求压差的问题。

测得的密度，是A,B两点间液柱内液体的等效密度,有效的

解决了 =H内液体密度分层的问题叫也可通过多点位测量

的方式，尽量将液体密度分层对密度测量结果的影响降到最 小，使测量结果更能反映储罐内整体酒水的等效密度。3.2.2传感器选型酒水混合物密度小于水密度，罐高不超过10m，约1个

标准大气压,属于低压范畴。对于最高液位为10m的大罐，取

0~0.1MPa量程即可。使扩散硅压力传感器,传感器膜片采

用不锈钢或 ，有 点 度可M扩散硅的精度选择0.1FFS,按最大量程允差为0.11 0.1%=0.1kpa。3.3系统集成储罐内酒体酒度测量装置示意图如图3所示。图3储罐内酒体酒度测量装置示意图整个由三大部分组成，分别是温度传感器组、压力传感

器组、工控机。如图3所示，储酒罐内安置一组温度传感器。 最下探点距罐底板300mm~500mm,最上探点距最高液面

300mm~500mm,中间每个探点相距1m。底端密封，线缆在管

道内布置， 液接触。线缆集束后，与工控机相连。在储酒罐

通器 ， 压力传感器

通器上。 , 相。现场工控机负责采集罐内温度及压力值，并按公式1试

算质量 度,当公式1结果密度p 1与公式3的结果密度P 2 百分差£(£= IP2-P1I T1J小于1%时，取此时的质量浓P2度，并用公式2换算为酒度。同时，还可根据P1压力值及测得的密度值，根据公式4 求得液位高度。+=旦+g山

(公式4)式中：H—液位高度；P—最底端压力，测得值；P———密度，测得值；g——重力加速度，

；h----Pi距罐底板距离,常量。4总结2011

的中 酒 158

，酒 。但是，在传统的白酒存储

的 中，对于酒度的测量， 是人工取样，人眼观测，查表 的方式，严重阻碍了酿酒自动化程度的提高。酒度作为白酒生产

的重要质量指标,实现对其在线式实时测量,成为了实现酿 酒自动化道路上迫在眉睫的一项任务。本文从酒度概念出 发，通过基础理定理前人总结的公式， 了一套在线 式实时检测酒度的方法，

照 方法 了一种

，可用于白酒储罐内白酒酒度的在线测量。对于实现白酒 化 及与信息融有重 义。［参考文献］［1］ 贾智勇.中国白酒勾兑宝典［M］.化学工业出版社,2017［2］ 王瑞明.白酒勾兑技术［M］.化学工业出版社,2006⑶Horst Bettin,宋忠奎.酒精密度表计算的修正式［J］.国外计量,1992,

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