一種智能控制全自動紅酒勾兌方法與流程

本發明涉及紅酒的自動勾兌方法，特別涉及一種智能控制全自動紅酒勾兌方法。

背景技術：

紅酒生產企業根據工藝及窖藏時間的差異，將各紅酒分成風格、質量和特色不同的多個規格。各規格的紅酒雖然在口感、風味方面各有各的優勢，但是均或多或少地存在口感不豐滿、風味寡淡、入口不柔和、酸澀雜味等缺點。因此，各規格的窖藏紅酒通常不會直接灌裝銷售，而是用作基酒按合理比例進行勾兌，通過取長補短使酒體完美、風格突出、感官品質平衡，最終達到提高紅酒品質的目的。

然而，目前所用的傳統勾兌技術中，需要根據品酒師的感官評價，來主觀地選取適合的基酒，并設定各基酒的勾兌比例。當批次、原料、年份、氣候、窖池等因素發生變化后，同一規格基酒的品質也會相應發生變化，因此為了保持勾兌酒品質的一致性，需要品酒師在常年生產中不斷地評價、選擇基酒，并隨著基酒的品質波動來調整基酒的比例。但是，由于各品酒師主觀地感官評價標準存在差異，以及品酒師的心情、感觀評價能力等主觀因素會隨外界條件變化而發生波動，均會引起不同批次勾兌酒的品質發生細微變化。為了解決這一問題，需開發一種智能控制全自動紅酒勾兌方法，來代替基于人工的傳統勾兌方法。

技術實現要素：

本申請人針對傳統勾兌方法的上述局限性，進行研究和探索，提供一種智能控制全自動紅酒勾兌方法，采用如下方案：

一種智能控制全自動紅酒勾兌的設備主要包括：基酒罐、泵、變頻器、勾兌罐、電子鼻、采集卡、工控機、液位變送器等；

工控機通過采集卡與變頻器、電子鼻、液位變送器進行數據通信，實現變頻器的控制與電子鼻信號、液位信號的采集；

一種智能控制全自動紅酒勾兌的設備包括多個基酒罐，基酒罐中裝有不同的基酒，基酒罐通過管路及泵與勾兌罐連接，將基酒由基酒罐通過泵注入勾兌罐，勾兌罐底部裝有攪拌裝置保障充分混合；

勾兌罐底部裝有液位傳感器，用于測量勾兌罐中勾兌酒的液位高度；液位傳感器數據信號通過采集卡送入工控機，工控機可根據此信號結合勾兌罐內徑來計算勾兌罐內勾兌酒的體積；

變頻器通過數據線控制泵的功率，可在0～100％范圍內調節泵的流量；

工控機中預裝有自動勾兌專家系統。自動勾兌專家系統由數據庫、基酒自動選取算法、自動勾兌算法構成；其中數據庫中預存有：可選勾兌酒的特征氣味峰值、各勾兌酒對應的多個基酒及其的初始流量、各基酒的特征氣味峰值。

工控機可根據目標勾兌酒，從預存數據庫中獲得本次勾兌對應的基酒及其特征峰值，通過采集卡獲得電子鼻采集的各基酒罐特征氣味峰值，通過基酒自動選取算法計算所有基酒罐中基酒與預存基酒的特征氣味峰值誤差，并選取與預存基酒誤差最小的基酒罐中基酒作為本次勾兌的基酒；

工控機根據自動勾兌專家系統中數據庫中的初始流量通過變頻器控制泵的功率開始第一輪勾兌；通過自動勾兌算法，以目標勾兌酒的特征氣味峰值為目標峰值，基于線性方程組求解下一勾兌輪次勾兌基酒流量的改變量，通過變頻器控制泵的功率改變基酒的勾兌比例完成下一勾兌輪次。每隔固定的時間間隔后，重復上述工作，完成各輪勾兌；液位變送器采集的勾兌罐中勾兌酒液位到達所需勾兌酒量時自動勾兌過程結束。

本發明中工控機預存的基酒自動選取算法是為達到以下目的：選擇目標勾兌酒后，工控機可從數據庫中得到該勾兌酒對應的預存基酒及初始流量(以3種基酒為例)，電子鼻檢測所有基酒罐中基酒的特征氣味峰值，基酒自動選取算法計算所有基酒罐中基酒與預存基酒對應目標勾兌酒特征氣味峰值的誤差，選取誤差最小基酒用于本次勾兌。

以勾兌專家系統預存本次勾兌規格對應基酒數量為3、本次勾兌對應勾兌酒特征氣味峰峰值數量為3為例，所有基酒罐中基酒與預存基酒的特征氣味峰值的誤差為：

其中：askj(k＝1、2、3，j＝1、2、3)為專家系統數據庫中第k種預存基酒第j個特征氣味峰值；

abij(i＝1、2、3…，j＝1、2、3)為第i個基酒罐中第j個特征氣味峰值；

eik(i＝1、2、3…，k＝1、2、3)為第i個基酒罐基酒與數據庫中預存第j種基酒特征氣味峰值之間的誤差；

計算誤差eik，選取ei1(i＝1、2、3…)中最小值對應的第i個基酒罐中基酒用于勾兌，該基酒的初始流量設為第1種預存基酒的初始流量；以此類推，完成所有預存基酒對應基酒及初始流量的確定。

本發明中工控機預存的自動勾兌算法，用于計算勾兌過程中各輪次基酒流量改變量，用以調整勾兌比例，使勾兌罐中勾兌酒與目標勾兌酒的氣味峰值盡可能接近。

以目標勾兌酒對應3種基酒(a、b、c)、目標勾兌酒特征氣味峰ai(i＝1,2,3)為例：

根據拉烏爾定律，勾兌酒罐中勾兌酒中含有一定濃度的某類溶質時，液面上方該溶質的蒸汽分壓力，等于當前溫度下的該溶質純物質的飽和蒸氣壓乘以溶液中溶質的摩爾濃度，即：

其中，pi為溶液液面上方第i類溶質蒸汽的分壓力，為當前溫度下第i類溶質純物質的飽和蒸氣壓，ci為溶液中第i類溶質的摩爾濃度。

根據道爾頓分壓定律，溶液液面上方的混合氣體中某一類物質的蒸汽分壓力與其物質的量成正比，即：

其中，v為溶液液面上方空間的容積，ni為空間中第i類溶質蒸汽的物質的量，r為理想氣體常數，t為環境溫度。

因此：

其中，k1＝rt，ci＝ni/v為第i類溶質蒸汽的摩爾濃度。

電子鼻檢測到的溶液液面上方混合氣體的氣味圖譜中提取的氣味峰值與對應溶質蒸汽的摩爾濃度成正比，即：

ai＝k2ci(4)

其中，ai：電子鼻測得的第i類溶質蒸汽的氣味峰值(即第i個特征氣味峰值)；

k2：電子鼻特性常數，表征特征氣味峰值與對應溶質蒸汽的摩爾濃度之比，其數值與溶質種類無關，由電子鼻特性決定。

故：

其中，ki：與溶質相關的系數。

根據(5)所述線性關系，若基酒a與基酒b中的第i類風味物質(即第i類溶質)的氣味峰值分別為aai、abi，按la、lb兩流量進行勾兌，則勾兌酒中第i類風味物質的摩爾濃度為：

以氣味峰值的形式可以表達為：

laaai+lbabi＝(la+lb)ani(9)

laδt·aai+δt·lbabi＝δt·(la+lb)ani(10)

其中,cai、cbi分別為基酒a、b中的第i類風味物質的摩爾濃度，ani為勾兌酒中第i類風味物質的氣味峰值，δt為每個勾兌輪次泵抽取基酒所經歷的固定時間間隔；。

根據(10)，若某一勾兌輪次結束后勾兌罐中已有勾兌酒體積乘以其某個特征氣味峰值，加上下一勾兌輪次新注入勾兌罐的各基酒的體積乘以各自的上述特征氣味峰值，即等于下一勾兌輪次結束后勾兌罐中勾兌酒體積乘以它的上述特征氣味峰值；因此：

其中，aai、abi、aci(i＝1、2、3)為a、b、c基酒3個特征氣味峰值；

la、lb、lc為當前時刻a、b、c基酒流量；

δla、δlb、δlc為下一勾兌輪次的a、b、c基酒的流量改變量；

v為當前勾兌輪次結束后，勾兌罐中紅酒的總量；

an1、an2、an3為當前勾兌輪次結束后，電子鼻測量的勾兌罐中勾兌酒的3個特征氣味峰值；

at1、at2、at3為數據庫中預存的目標勾兌酒3個特征氣味峰的目標峰值；

求解上述線性方程組可得到δla、δlb、δlc，即下一勾兌輪次基酒的流量改變量。

一種智能控制全自動紅酒勾兌方法，步驟如下：

第1步：在工控機中選擇欲勾兌的紅酒規格作為目標勾兌酒，輸入目標體積量；

第2步：工控機控制通道切換裝置，電子鼻依次采集各基酒罐中基酒的特征氣味峰值數據，送入工控機；

第3步：工控機根據自動勾兌專家系統中的基酒自動選取算法確定特征氣味峰值誤差最小的基酒作為本次勾兌的基酒；

第4步：工控機依據選定的本次勾兌基酒及初始流量控制對應的變頻器調節泵功率，完成第一輪勾兌；

第5步：在固定時間間隔后，電子鼻依次采集本次勾兌基酒罐中基酒及勾兌罐中勾兌酒的特征氣味峰值數據、液位變送器采集勾兌罐中勾兌酒液位數據送入工控機，工控機根據專家系統自動勾兌算法計算本次勾兌基酒流量改變量，控制本次勾兌基酒罐對應的變頻器調節泵功率，完成下一輪勾兌；

每隔固定的時間間隔后，重復上述工作，完成各輪勾兌；

液位變送器采集的勾兌罐中勾兌酒液位到達目標體積量時自動勾兌過程結束。

本發明的技術效果在于：

本發明建立一種智能控制全自動紅酒勾兌方法，來代替由人工參與的傳統勾兌方法。

紅酒生產企業常常以窖藏紅酒作為基酒按比例勾兌，取長補短使酒體完美、風格突出、感官品質平衡，以提升紅酒品質。基酒罐中的基酒在批次、原料、年份、氣候、窖池等因素發生變化后，基酒品質也會發生變化。建立的一種智能控制全自動紅酒勾兌方法在自動勾兌過程中，以基酒自動選取算法從所有基酒中選擇與預存基酒的特征氣味峰值的誤差最小的基酒作為本次勾兌的基酒，保障選擇的基酒品質最適合本次勾兌；建立的一種智能控制全自動紅酒勾兌方法在自動勾兌工程中，以自動勾兌算法自動調節基酒勾兌流量，使勾兌酒趨近目標勾兌酒品質。建立的一種智能控制全自動紅酒勾兌方法可在大規模勾兌過程中以專家系統取代傳統的品酒師進行檢測、決策，從而在基酒品質不斷變化的客觀事實下實現勾兌生產過程的連續性、自動化，同時減小品酒師、基酒品質因素對勾兌品質的影響，保證了紅酒生產品質的一致性。

附圖說明

圖1是一種智能控制全自動紅酒勾兌方法的設備示意圖。

圖1中：1變頻器；2基酒罐；3.泵；4勾兌罐；5工控機；6采集卡；7電子鼻；8通道切換裝置；9液位變送器；雙實線表示基酒流經的管路；虛線表示采集氣味信號及發送控制信號的數據線；斜杠填充線為用于電子鼻檢測的氣路。

圖2是一種智能控制全自動紅酒勾兌方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

如圖1所示，本實例的一種智能控制全自動紅酒勾兌方法的設備包括：1變頻器；2基酒罐；3.泵；4勾兌罐；5工控機；6采集卡；7電子鼻；8通道切換裝置；9液位變送器。

工控機5中預裝有自動勾兌專家系統；工控機5通過采集卡6與電子鼻7、多個變頻器1、液位變送器9連接，進行數據通信；每個基酒罐2通過泵3及管路與勾兌罐4連接，可將基酒注入勾兌罐2；變頻器1調節泵3功率以調節基酒流量。

本實施例的一種智能控制全自動紅酒勾兌方法，主要步驟：

第1步：在工控機中選擇欲勾兌的紅酒規格作為目標勾兌酒，輸入目標體積量；

第2步：工控機5通過采集卡6控制通道切換裝置8，電子鼻7依次采集各基酒罐2中基酒的特征氣味峰值數據，送入工控機5；

第3步：工控機5根據自動勾兌專家系統中的基酒自動選取算法確定特征氣味峰值誤差最小的基酒作為本次勾兌的基酒；

第4步：工控機5依據選定的本次勾兌各基酒及初始流量控制對應的變頻器1調節泵功率，完成第一輪勾兌；

第5步：在固定時間間隔后，電子鼻7依次采集本次勾兌各基酒罐2中基酒及勾兌罐4中勾兌酒的特征氣味峰值數據、液位變送器9采集勾兌罐4中勾兌酒液位數據送入工控機5，工控機5根據專家系統自動勾兌算法計算本次勾兌基酒流量改變量，控制本次勾兌各基酒罐2對應的變頻器1調節泵功率，開始下一輪勾兌；每隔固定的時間間隔后，重復上述工作，完成各輪勾兌；

液位變送器9采集的勾兌罐中勾兌酒液位，到達目標體積量時自動勾兌過程結束。

本實施例紅酒自動勾兌方法的流程圖如圖2。

本發明中涉及的線性方程組求解、特征峰值誤差比較、電子鼻氣味圖譜中特征氣味峰值的采集、控制信號的發送均為現有技術，其具體過程未作詳述。

以上所舉實例均為本發明的較佳實施方式，僅用來方便說明本發明，并非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特征的范圍內，利用本發明所揭示技術內容所做出局部改動或修飾的等效實例，并且未脫離本發明的技術特征內容，均仍屬于本發明技術特征的范圍內。