專利名稱：一種白酒鑒別方法
技術領域：
本發明涉及聚類分析，尤其涉及一種基于聚類分析技術的白酒鑒別方法。
技術背景
白酒是復雜物系的典型代表，其組分復雜，而且品質呈現一定的波動性。如何 快速、準確地確定白酒的整體質量實現白酒品質控制的信息化和自動化是古老的白酒產 業規范化和現代化的必由之路。
白酒具有以下特點(1)復雜性，白酒香味成分極為復雜，至今共發現300多 種微量成分，其數量多，來源復雜，結構和性質差異大，相互的作用關系難于清楚；(2) 整體性，白酒雖然成分復雜，但優質白酒中的微量成分相互復合、平衡和緩沖，形成一 個整體，使不同酒體的酒質形成各自典型的風格和特色；( 差異性，白酒由于產地的 自然環境、微生物條件、原材料、生產工藝不同，使不同品牌的酒質呈現不同特征；(4) 波動性，白酒是一個傳統產業，其主要生產工藝仍然以手工為主，生產控制和成品酒勾 兌主要以人感官品評為主，因此白酒控制標準往往具有主觀性和經驗性，這樣使白酒品 質產生了一定的波動性。
傳統白酒分析方法有感官評定和色譜分析，它們對穩定白酒品質起過積極作 用，但是由于白酒自身的特性以及方法本身的局限性，使傳統的白酒分析方法在實際應 用中存在著許多不可回避的問題。
感官評定一直是白酒質量評價的常用方法，該方法利用視覺、嗅覺和味覺對白 酒的色、香、味、格進行觀察、分析、描述和定級。雖然感官評定能很好解決白酒復雜 性、整體性和波動性。但是該方法本身存在不可回避的問題。
①感官檢驗標準缺乏必要的科學和公正性，由于其直接與人的喜好相關聯，因 此質量控制標準不夠客觀、科學、規范，經常會受到外界因素、主觀條件的影響，使其 存在一定的模糊性和不確定性。例如感官檢驗存在濃度差、溫度差、溶媒差、異位差、 異地差、掩蓋作用、復合香作用和人的身體狀況等影響，因而品評難以名詞化和數字 化。
②白酒樣品量大時，感官評定的工作強度極大。
③對于質量控制層次多，感官評定不利于品評者對白酒生產各個環節進行全面 品質控制。
色譜分析特別是氣相色譜技術(GC)是當前白酒檢驗和質量控制的常規儀器分析 方法，但在檢測白酒方面，卻面臨著許多先天不足。
①GC分析無法解決白酒的復雜性，GC法原理是以分離為中心，對于含有幾百 種組分的白酒，GC法實際上是采取“窮舉法”剖析白酒的構成，然而這是GC本身無法 完成的工作，因為氣相色譜不能分析在柱工作溫度下不汽化的組分，也不能分析在高溫 下不穩定的化合物；另外，氣相色譜硬件本身，如色譜柱，檢測器等，也很難分析所有 可能汽化的物質，比如，幾個物質的保留時間接近或者幾個峰疊加在一起。目前，GC的分析主要停留在盡量多的分離未知成分的層面。最后，GC具體方法，如合適的流速、溫 控條件、標準物的選擇和確定，對白酒未知組分的檢測形成新的瓶頸。
②GC分析無法破解白酒的整體性，GC法以分離原理為核心，多注重于白酒微 觀化學成分的研究，而將白酒本身各種成分的綜合作用和相互關系割裂開來，使之無法 破解白酒整體性。
③GC分析無法破解白酒的波動性，GC法具有高靈敏性的優點，但是高靈敏性 卻更加放大了白酒的波動性。
白酒的復雜性、整體性和波動性決定了其整體質量評價的必要性，由于常規的 現代儀器分析和傳統的鑒別鑒定方法很難適應白酒的宏觀的整體評價；因此利用紅外光 譜技術(FTIR)結合計算機技術對白酒進行整體檢測已成為必然。
另外，經典紅外光譜技術還有如下特點
①無損性，對試樣的測定可以做到不失原本性。
②簡便、快捷，對試樣無需處理，無需經過繁瑣的分離提取過程就可以直接測試ο
③自動化，可以和計算機進行聯機，實現白酒品質控制的自動化。
④儀器較為通用，測定操作簡便，易于推廣應用。
⑤不必專門尋求單個的，純的標準物。
經典中紅外光譜技術應用于復雜物系的分析鑒定是根植于對單一物質紅外吸收 峰的認識，沒有脫離化學學科對紅外技術應用制約。其理論認為，在復雜混合物體系 中，所含化學成分不同，組成成分含量的比例不同，通過其所含成分紅外吸收的疊加， 會使紅外吸收峰不同，從而造成紅外譜圖出現差異。但是當混合物組分含量懸殊時， 上述理論就會失效。例如，白酒呈味物質含量只占白酒的1%，而水和乙醇含量高達 99%,所以在紅外譜圖上，其顯示的吸收峰主要為水和乙醇，因而很難達到分析鑒別白 酒的目的。事實上，經典中紅外光譜技術在復雜物系上應用受到很多條件的限制，其理 論成立一個重要前提條件是，混合物組分不宜過多，組分含量不能差別過大。
現代紅外光譜分析彌補了經典中紅外光譜的不足，脫離對混合物官能團紅外吸 收峰的判別，把數學引入對紅外譜圖的處理，這種方法不是幫助人們對混合物官能團進 行指認，而是把紅外圖譜整個坐標數據進行處理，不是確認紅外特征峰，而是確定特征 數值。通過特征數值即可消除混合物組分含量不同對鑒別的影響，因為特征數值可以不 是吸收峰，即使在吸收峰處，由于紅外的疊加其紅外吸收值也會和單一組分的紅外吸收 值不同。因此把數學對紅外數據處理形成軟件，使得紅外數據的處理更加快速和方便， 便于推廣應用。發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提出一種新的白酒鑒別方法， 其具有下列優勢獲得的數據更加完整，靈敏度更高，結果更接近于實際。
本發明方法基于廣義中紅外光譜。所謂的廣義中紅外光譜就是運用數學分析手 段，對紅外譜圖重新定義與解析；使中紅外光譜由化學評價轉化為數學評價。
廣義中紅外光譜和傳統中紅外光譜有著本質的不同，傳統中紅外光譜是為化學分析物質結構服務的，其理論基礎是單一化合物官能團的紅外吸收峰，而廣義中紅外是 對復雜混合物的定義，其官能團的紅外吸收值是數學分析的開始。傳統紅外縮小的紅外 應用的外沿，而廣義中紅外是傳統中紅外應用的延伸。
當前中紅外聚類分析譜圖采集方式普遍采用反射方式的小光程，這便于采用線 形方法處理數據，但是這使微量成分數據不能采集完全，另外，數據處理起點往往采用 光譜圖，而商業用儀器的光譜圖是經過后臺處理過的，如削指函數、插零和儀器公司推 薦的分辨率(一般為4)，掃描速度0.2，使很多原始數據丟失。
傳統中紅外光譜把近似線形的數值作線形處理，不能大光程處理數據(大光程 數據都是非線形的)，另外，傳統中紅外光譜研究的紅外吸收峰，峰以外的數據不進行研 究，縮小了數據外延和數據量，
廣義中外光譜采用非線形算法對數據處理，使結果更接近實際，另外，可以大 光程采取數據，白酒微量成分的紅外吸收強度大大提高，這在差別小的樣品分析中得到 驗證。
廣義中紅外光譜本質上是對傳統中紅外光譜應用范圍的一個拓展，它是基于實 驗的理論總結，是對傳統中紅外在理論和實驗方法的一個突破。在這個基礎上，使中紅 外真正成為分析和定義復雜混合物的一個有效的工具。
具體而言，本發明方法包括下列步驟
a)采集分屬于Q類的總共η個白酒標樣(經過人工品評確定其類別)的干涉圖， 然后把干涉圖通過傅立葉變換成白酒光譜圖，由此得到白酒紅外光譜圖集X；
b)對所述光譜圖進行預處理，通過設定的聚類分析方法，由X建立所述各個白 酒類別的標準模型，
c)將待鑒別的白酒樣品的紅外譜圖輸入所述標準模型，確定所述白酒樣品是否 屬于所述白酒類別中的一個。
本發明方法所涉及的白酒可以是任何種類的白酒，包括但不限于白酒基酒和成 品酒。
本發明方法所使用的標準樣品至少為30個(論30)，最好在50個以上(論50)。
下面具體描述本發明步驟b優選采用的建模方法。
假定訓練集X有η個樣本，這η個樣本共分為Q類，即每-這些類別的樣本數總和為η。
X的表達方式舉例如下-類具有若干個樣本，
權利要求
1.一種白酒鑒別方法，包括下列步驟a)采集分屬于Q類的總共η個白酒標樣的干涉圖，將所述干涉圖經傅立葉變換生成 對應的白酒的紅外光譜圖，得到白酒紅外光譜圖集X；b)對所述光譜圖進行預處理，通過設定的聚類分析方法，由X建立所述各個白酒類 別的標準模型；c)將待鑒別的白酒樣品的紅外譜圖輸入所述標準模型，確定所述白酒樣品是否屬于 某一所述白酒類別。
2.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述白酒標樣經過人工品評確定 其類別。
3.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述白酒是白酒基酒或成品酒。
4.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述聚類分析方法是LDF、 QDF> RDA、LVQ2.1、AdaBoost、或 SVM。
5.如權利要求4所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述聚類分析方法是SVM。
6.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述n》0。
7.如權利要求6所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述11湯0。
8.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，步驟a通過下列方法建立所述各 個白酒類別的標準模型i.對屬于某一類別q的白酒標樣的紅外譜圖子集Xa進行標準化；ii.通過交叉驗證法確定所述Xa的主成分數Fq；iii.建立所述白酒類別q的回歸模型4=#+|；涔《+略，其中/=1f表示主成分數目變量；β表示主成分參量，對應于變量i;θ表示得分變量，對應于所述白酒類別q的樣本數k;e表示擬合殘差。
9.如權利要求1所述的白酒鑒別方法，其特征在于，所述預處理選自基線校正、 噪聲去除、歸一化處理和剔除異常樣本。
全文摘要
本發明公開了一種白酒鑒別方法，屬于白酒鑒別技術領域。本發明方法包括下列步驟a)采集分屬于Q類的總共n個白酒標樣的干涉圖，將所述干涉圖經傅立葉變換生成對應的白酒的紅外光譜圖，得到白酒紅外光譜圖集X；b)對所述光譜圖進行預處理，通過設定的聚類分析方法，由X建立所述各個白酒類別的標準模型，c)將待鑒別的白酒樣品的紅外譜圖輸入所述標準模型，確定所述白酒樣品是否屬于某一所述白酒類別。和現有技術相比，本發明的優勢在于獲得的數據更加完整，靈敏度更高，結果更接近于實際。
文檔編號G01N21/35GK102023137SQ200910070488
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者李長文, 閆希軍, 魏紀平 申請人:貴州仁懷茅臺鎮金士酒業有限公司
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