預調雞尾酒生產過程中部分產品通過現有在線檢測設備無法精確檢測,有檢測精度差、檢測速度慢等問題。本文基于以上問題,提出了基于激光拉曼光譜技術結合偏最小二乘法（Partial Least Square簡稱PLS）檢測模型,實現了預調雞尾酒生產在線快速定量檢測。首先,分析了預調雞尾酒主要成分乙醇、果糖、葡萄糖、蔗糖的拉曼光譜特征光譜曲線。分別采用了多項式移動平均值濾波法、小波變換濾波法和去基線算法進行光譜預處理,選取待測物質特征峰值段光譜建立了PLS定量分析模型。其次,在離線狀態(tài)下對模型進行分析優(yōu)化,采用多項式移動平均值濾波法、小波變換濾波法、去基線后選取特征峰值處72點簡化光譜結合PLS檢測模型在保證檢測精度的前提下明顯降低了計算量,提升了檢測效率。最后,在線狀態(tài)下采用小波變換濾波法、去基線后選取60～1790（88）^-1連續(xù)光譜結合PLS檢測模型取得較好精度。在舍棄對四種物質分別定性分析的性能后,PLS檢測模型以產品的特征光譜作為基礎使用單組份檢測模式取得最好的檢測精度。實驗結果顯示:拉曼光譜結合PLS檢測模型在不同成分比例的產品上濃度檢測精度都在±0.05%以內,... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市

【文章頁數】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

拉曼散射和瑞利散射能級圖

第一章緒論3率增加、波長減小的過程產生反斯托克斯拉曼散射；光子失去能量，頻率減小，波長增加的過程產生斯托克斯拉曼散射。拉曼散射是在圖1-1中分子在較低=0能級受到入射光0的激發(fā)后躍遷到一種受激虛態(tài)，在分子中這種受激虛態(tài)是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，分子會迅速躍遷到穩(wěn)定能級，當分子中從受激虛態(tài)躍遷到=1時發(fā)射一個光子(0)，這個光子能量小于入射光子0，波長增加部分既是拉曼位移。激光拉曼光譜儀介紹拉曼光譜儀是根據拉曼效應原理設計制造的檢測儀器，主要分為表面增強拉曼光譜、共焦拉曼光譜、共振拉曼光譜等。本文實驗采用的是表面增強拉曼光譜，本文使用的拉曼光譜結構如圖1-2所示。圖1-2拉曼光譜儀結構Fig.1-2RamanspectrometerstructureLaser為單色激光光源；LF為激光濾光片；BS為瑞利濾光片；L1,L2為兩個凸透鏡；Es為狹縫光柵；CM,FM為凹面反光鏡；Grating為刻線光柵；CCD為感光鏡頭。單色激光光源與激光濾光片組合為光譜儀提供波長為785nm激光。瑞利濾光片的作用將波長小于790nm的光線全部反射，將波長大于790nm的光線全部透射，這樣激光和瑞利散射光就無法通過該濾光片，拉曼散射光則可以透射，瑞利濾光片的光透射曲線圖1-3（a）所示。激光通過瑞利濾光片的反射透過L1凸透鏡使激光可以匯聚到待測樣品的表面上；待測樣品產生的拉曼散射光同反射的激光一起透過L1透鏡到達瑞利濾光片,只有拉曼散射光線可以穿透瑞利濾光片到達L2凸透鏡，透過L2凸透鏡使拉曼散射光聚焦到一點通過Es為狹縫光柵。L1、L2和Es組成的共焦結構有效濾掉外界干擾信號，只有特定檢測位置的拉曼散射光經過透鏡聚焦才能透過光柵。

第一章緒論5傳統(tǒng)離線檢測方式離線檢測方式是通過折光方法測量出產品白利度，再通過近紅外檢測儀和密度檢測儀來測量乙醇的濃度，這種方法無法直接測量出產品中各種成分的濃度，且檢測周期比較長。圖1-4所示左圖為白利度檢測儀，右圖為離線安東帕檢測系統(tǒng)。圖1-4白利度檢測儀與離線安東帕檢測系統(tǒng)Fig.1-4Bleaknessdetectorandoff-lineAntonPaardetectionsystem測量產品中總糖含量需要用化學滴定的方式檢測。先用36.5%的鹽酸溶液將混合糖溶液中的蔗糖水解成葡萄糖和果糖，再利用葡萄糖和果糖的還原性，直接滴定法或高錳酸鉀法測定。檢測還原糖是根據還原糖可以還原堿性酒石酸銅(C4H4CuO6)，進一步生成氧化亞銅(Cu2O)這一特性來檢測的。酒石酸銅溶液使用時由甲、乙兩種溶液混合得到。試劑甲為硫酸銅溶液，試劑乙為氫氧化鈉(NaOH)與酒石酸鉀鈉(C4H4KNaO6)的混合液。甲乙兩種溶液的混合液與還原糖在加熱滴定時反應產生紅色氧化亞銅。借助次甲基蘭(CHClNS)溶液做指示劑確定滴定終點，次甲基蘭在堿性溶液中(加熱至沸騰)可被還原成無色。滴定到溶液顯示綠色溶液中的糖全部被氧化，來計算溶液中總還原糖含量。如果溶液中有蔗糖和還原糖需要測量時，一次經過水解測量還原糖總量，第二次不經過水解測量還原糖總量，通過兩次差值來計算蔗糖的含量。這種方法檢測用時長，化學試劑消耗量大，是一種效率低成本高的檢測手段[4]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]甜玉米葡萄糖、果糖和蔗糖含量近紅外反射光譜模型構建[J]. 楊泉女,周權駒,王蘊波,洪宇,張敏,農華展,黃超宏.  中國農業(yè)科技導報. 2018(01)
[2]基于表面增強拉曼光譜快速定量檢測碳酸飲料中苯甲酸鈉的方法[J]. 房曉倩,彭彥昆,李永玉,王凡,卜曉樸,趙芳.  光學學報. 2017(09)
[3]拉曼光譜結合PSO-LSSVM算法檢測三組分食用調和油含量[J]. 張燕君,何寶丹,付興虎,徐金睿,周昆鵬.  光譜學與光譜分析. 2017(08)
[4]基于多光譜應用BP人工神經網絡預測血糖[J]. 李東明,賈書海.  激光與光電子學進展. 2017(03)
[5]基于近紅外光譜法的花生籽仁中蔗糖含量的測定[J]. 秦利,劉華,杜培,董文召,黃冰艷,韓鎖義,張忠信,齊飛艷,張新友.  中國油料作物學報. 2016(05)
[6]拉曼光譜定量分析乙醇含量的非線性回歸方法研究[J]. 孫蘭君,張延超,任秀云,付石友,田兆碩.  光譜學與光譜分析. 2016(06)
[7]基于Raman光譜和支持向量機回歸的古井貢酒年份鑒別方法[J]. 王國祥,王海燕,王虎,張正勇,劉軍.  光譜學與光譜分析. 2016(03)
[8]基于改進標準加入法的碳酸飲料中防腐劑和甜味劑高通量篩查分析[J]. 王素方,劉云,弓麗華,董春紅,符德學,王國慶.  光譜學與光譜分析. 2016(02)
[9]基于拉曼光譜的三組分食用調和油快速定量檢測[J]. 劉燕德,靳曇曇,王海陽.  光學精密工程. 2015(09)
[10]Feasibility investigation on deep ocean compact autonomous Raman spectrometer developed for in-situ detection of acid radical ions[J]. 杜增豐,李穎,陳靚,郭金家,鄭榮兒.  Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2015(02)

博士論文
[1]DMD-HT近紅外光譜儀關鍵技術研究[D]. 全向前.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016

碩士論文
[1]除譜新方法在光譜分析中的應用[D]. 鞠思文.西安電子科技大學 2018
[2]SO42-與CO32-拉曼光譜的群論分析[D]. 曲業(yè)飛.中國海洋大學 2010



本文編號：3474672