专利名称：一种白酒鉴别方法
技术领域：
本发明涉及聚类分析，尤其涉及一种基于聚类分析技术的白酒鉴别方法。
技术背景
白酒是复杂物系的典型代表，其组分复杂，而且品质呈现一定的波动性。如何 快速、准确地确定白酒的整体质量实现白酒品质控制的信息化和自动化是古老的白酒产 业规范化和现代化的必由之路。
白酒具有以下特点(1)复杂性，白酒香味成分极为复杂，至今共发现300多 种微量成分，其数量多，来源复杂，结构和性质差异大，相互的作用关系难于清楚；(2) 整体性，白酒虽然成分复杂，但优质白酒中的微量成分相互复合、平衡和缓冲，形成一 个整体，使不同酒体的酒质形成各自典型的风格和特色；( 差异性，白酒由于产地的 自然环境、微生物条件、原材料、生产工艺不同，使不同品牌的酒质呈现不同特征；(4) 波动性，白酒是一个传统产业，其主要生产工艺仍然以手工为主，生产控制和成品酒勾 兑主要以人感官品评为主，因此白酒控制标准往往具有主观性和经验性，这样使白酒品 质产生了一定的波动性。
传统白酒分析方法有感官评定和色谱分析，它们对稳定白酒品质起过积极作 用，但是由于白酒自身的特性以及方法本身的局限性，使传统的白酒分析方法在实际应 用中存在着许多不可回避的问题。
感官评定一直是白酒质量评价的常用方法，该方法利用视觉、嗅觉和味觉对白 酒的色、香、味、格进行观察、分析、描述和定级。虽然感官评定能很好解决白酒复杂 性、整体性和波动性。但是该方法本身存在不可回避的问题。
①感官检验标准缺乏必要的科学和公正性，由于其直接与人的喜好相关联，因 此质量控制标准不够客观、科学、规范，经常会受到外界因素、主观条件的影响，使其 存在一定的�：院筒蝗范ㄐ�。例如感官检验存在浓度差、温度差、溶媒差、异位差、 异地差、掩盖作用、复合香作用和人的身体状况等影响，因而品评难以名词化和数字 化。
②白酒样品量大时，感官评定的工作强度极大。
③对于质量控制层次多，感官评定不利于品评者对白酒生产各个环节进行全面 品质控制。
色谱分析特别是气相色谱技术(GC)是当前白酒检验和质量控制的常规仪器分析 方法，但在检测白酒方面，却面临着许多先天不足。
①GC分析无法解决白酒的复杂性，GC法原理是以分离为中心，对于含有几百 种组分的白酒，GC法实际上是采取“穷举法”剖析白酒的构成，然而这是GC本身无法 完成的工作，因为气相色谱不能分析在柱工作温度下不汽化的组分，也不能分析在高温 下不稳定的化合物；另外，气相色谱硬件本身，如色谱柱，检测器等，也很难分析所有 可能汽化的物质，比如，几个物质的保留时间接近或者几个峰叠加在一起。目前，GC的分析主要停留在尽量多的分离未知成分的层面。最后，GC具体方法，如合适的流速、温 控条件、标准物的选择和确定，对白酒未知组分的检测形成新的瓶颈。
②GC分析无法破解白酒的整体性，GC法以分离原理为核心，多注重于白酒微 观化学成分的研究，而将白酒本身各种成分的综合作用和相互关系割裂开来，使之无法 破解白酒整体性。
③GC分析无法破解白酒的波动性，GC法具有高灵敏性的优点，但是高灵敏性 却更加放大了白酒的波动性。
白酒的复杂性、整体性和波动性决定了其整体质量评价的必要性，由于常规的 现代仪器分析和传统的鉴别鉴定方法很难适应白酒的宏观的整体评价；因此利用红外光 谱技术(FTIR)结合计算机技术对白酒进行整体检测已成为必然。
另外，经典红外光谱技术还有如下特点
①无损性，对试样的测定可以做到不失原本性。
②简便、快捷，对试样无需处理，无需经过繁琐的分离提取过程就可以直接测试ο
③自动化，可以和计算机进行联机，实现白酒品质控制的自动化。
④仪器较为通用，测定操作简便，易于推广应用。
⑤不必专门寻求单个的，纯的标准物。
经典中红外光谱技术应用于复杂物系的分析鉴定是根植于对单一物质红外吸收 峰的认识，没有脱离化学学科对红外技术应用制约。其理论认为，在复杂混合物体系 中，所含化学成分不同，组成成分含量的比例不同，通过其所含成分红外吸收的叠加， 会使红外吸收峰不同，从而造成红外谱图出现差异。但是当混合物组分含量悬殊时， 上述理论就会失效。例如，白酒呈味物质含量只占白酒的1%，而水和乙醇含量高达 99%,所以在红外谱图上，其显示的吸收峰主要为水和乙醇，因而很难达到分析鉴别白 酒的目的。事实上，经典中红外光谱技术在复杂物系上应用受到很多条件的限制，其理 论成立一个重要前提条件是，混合物组分不宜过多，组分含量不能差别过大。
现代红外光谱分析弥补了经典中红外光谱的不足，脱离对混合物官能团红外吸 收峰的判别，把数学引入对红外谱图的处理，这种方法不是帮助人们对混合物官能团进 行指认，而是把红外图谱整个坐标数据进行处理，不是确认红外特征峰，而是确定特征 数值。通过特征数值即可消除混合物组分含量不同对鉴别的影响，因为特征数值可以不 是吸收峰，即使在吸收峰处，由于红外的叠加其红外吸收值也会和单一组分的红外吸收 值不同。因此把数学对红外数据处理形成软件，使得红外数据的处理更加快速和方便， 便于推广应用。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种新的白酒鉴别方法， 其具有下列优势获得的数据更加完整，灵敏度更高，结果更接近于实际。
本发明方法基于广义中红外光谱。所谓的广义中红外光谱就是运用数学分析手 段，对红外谱图重新定义与解析；使中红外光谱由化学评价转化为数学评价。
广义中红外光谱和传统中红外光谱有着本质的不同，传统中红外光谱是为化学分析物质结构服务的，其理论基础是单一化合物官能团的红外吸收峰，而广义中红外是 对复杂混合物的定义，其官能团的红外吸收值是数学分析的开始。传统红外缩小的红外 应用的外沿，而广义中红外是传统中红外应用的延伸。
当前中红外聚类分析谱图采集方式普遍采用反射方式的小光程，这便于采用线 形方法处理数据，但是这使微量成分数据不能采集完全，另外，数据处理起点往往采用 光谱图，而商业用仪器的光谱图是经过后台处理过的，如削指函数、插零和仪器公司推 荐的分辨率(一般为4)，扫描速度0.2，使很多原始数据丢失。
传统中红外光谱把近似线形的数值作线形处理，不能大光程处理数据(大光程 数据都是非线形的)，另外，传统中红外光谱研究的红外吸收峰，峰以外的数据不进行研 究，缩小了数据外延和数据量，
广义中外光谱采用非线形算法对数据处理，使结果更接近实际，另外，可以大 光程采取数据，白酒微量成分的红外吸收强度大大提高，这在差别小的样品分析中得到 验证。
广义中红外光谱本质上是对传统中红外光谱应用范围的一个拓展，它是基于实 验的理论总结，是对传统中红外在理论和实验方法的一个突破。在这个基础上，使中红 外真正成为分析和定义复杂混合物的一个有效的工具。
具体而言，本发明方法包括下列步骤
a)采集分属于Q类的总共η个白酒标样(经过人工品评确定其类别)的干涉图， 然后把干涉图通过傅立叶变换成白酒光谱图，由此得到白酒红外光谱图集X；
b)对所述光谱图进行预处理，通过设定的聚类分析方法，由X建立所述各个白 酒类别的标准模型，
c)将待鉴别的白酒样品的红外谱图输入所述标准模型，确定所述白酒样品是否 属于所述白酒类别中的一个。
本发明方法所涉及的白酒可以是任何种类的白酒，包括但不限于白酒基酒和成 品酒。
本发明方法所使用的标准样品至少为30个(论30)，最好在50个以上(论50)。
下面具体描述本发明步骤b优选采用的建模方法。
假定训练集X有η个样本，这η个样本共分为Q类，即每-这些类别的样本数总和为η。
X的表达方式举例如下-类具有若干个样本，
权利要求
1.一种白酒鉴别方法，包括下列步骤a)采集分属于Q类的总共η个白酒标样的干涉图，将所述干涉图经傅立叶变换生成 对应的白酒的红外光谱图，得到白酒红外光谱图集X；b)对所述光谱图进行预处理，通过设定的聚类分析方法，由X建立所述各个白酒类 别的标准模型；c)将待鉴别的白酒样品的红外谱图输入所述标准模型，确定所述白酒样品是否属于 某一所述白酒类别。
2.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述白酒标样经过人工品评确定 其类别。
3.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述白酒是白酒基酒或成品酒。
4.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述聚类分析方法是LDF、 QDF> RDA、LVQ2.1、AdaBoost、或 SVM。
5.如权利要求4所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述聚类分析方法是SVM。
6.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述n》0。
7.如权利要求6所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述11汤0。
8.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，步骤a通过下列方法建立所述各 个白酒类别的标准模型i.对属于某一类别q的白酒标样的红外谱图子集Xa进行标准化；ii.通过交叉验证法确定所述Xa的主成分数Fq；iii.建立所述白酒类别q的回归模型4=#+|；涔《+略，其中/=1f表示主成分数目变量；β表示主成分参量，对应于变量i;θ表示得分变量，对应于所述白酒类别q的样本数k;e表示拟合残差。
9.如权利要求1所述的白酒鉴别方法，其特征在于，所述预处理选自基线校正、 噪声去除、归一化处理和剔除异常样本。
全文摘要
本发明公开了一种白酒鉴别方法，属于白酒鉴别技术领域。本发明方法包括下列步骤a)采集分属于Q类的总共n个白酒标样的干涉图，将所述干涉图经傅立叶变换生成对应的白酒的红外光谱图，得到白酒红外光谱图集X；b)对所述光谱图进行预处理，通过设定的聚类分析方法，由X建立所述各个白酒类别的标准模型，c)将待鉴别的白酒样品的红外谱图输入所述标准模型，确定所述白酒样品是否属于某一所述白酒类别。和现有技术相比，本发明的优势在于获得的数据更加完整，灵敏度更高，结果更接近于实际。
文档编号G01N21/35GK102023137SQ200910070488
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者李长文, 闫希军, 魏纪平 申请人:贵州仁怀茅台镇金士酒业有限公司
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