葡萄酒发酵过程主要参数近红外光谱分析

用近红外光谱结合化学计量学方法对葡萄酒酒精发酵中葡萄糖、果糖、乙醇和甘油4个指标进行了定量分析,化学指标的测定采用高效液相色谱法.通过对近红外数据进行筛选、变量标准化等预处理,比较了主成分回归和偏最小二乘回归定量分析的模型质量,以决定系数、校正均方根误差、预测均方根误差为模型质量的评价指标.通过比较发现,对于葡萄糖和果糖,主成分回归与偏最小二乘回归的预测精度相当;对于乙醇,主成分回归预测结果较优;对于甘油,偏最小二乘回归的预测结果要优于主成分回归.主成分回归所采用的成分数要多于偏最小二乘回归,但二者都可以用于上述4种成分的定量分析,其预测精度也相近.     

三种秸秆在不同温度下发酵产气特性研究

以油菜秸秆,小麦秸秆和玉米秸秆作为发酵原料,采用批式发酵工艺,以10℃为梯度,分别在常温(15℃,25℃)、中温(35℃,45℃)和高温(55℃)下,进行厌氧发酵潜力及产气特性的研究.实验结果表明,油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆仅经简单粉碎预处理后,即可进行沼气发酵;油菜秸秆的发酵潜力低于其他两种秸秆,且油菜秸秆产气曲线出现明显次波峰.随着温度的升高,秸秆的产气速度和发酵潜力逐渐增加,玉米秸秆在45℃下发酵潜力达到最大(0.56 L·g-1 TS).经试验初步证明,45℃下高温菌种占主导地位.     

牛粪最大甲烷生产能力及其发酵过程实验研究

采用自制序批式厌氧发酵实验装置对某奶牛场牛粪最大甲烷生产能力及其发酵过程进行研究.实验分为对照组和实验组,每组平行设置三个重复,在35℃恒温条件下厌氧发酵26天,期间对各发酵系统的产气量以及发酵液的pH,氨氮(NH4+-N),化学需氧量(COD)等指标进行连续监测.根据产气量情况,计算得出实验牛场牛粪的VS最大甲烷生产能力为0.139 m3CH4·kg-1.通过对发酵液各项指标的监测,发现实验组发酵液pH值在实验后期升高到7.7 ～7.9,氨氮浓度的最大值为582.16 mg·L-1,COD平均去除率为61.58％.研究中还对发酵液各项监测指标的变化趋势以及相互关系进行了深入分析.     

沼气发酵温度对沼液粪大肠菌群去除效果的研究

为探讨沼液作为畜舍回冲水的可能性,研究了沼气发酵温度对粪大肠菌群的杀灭效果。在35℃条件下对TS为8%的猪粪废水进行沼气中温发酵28天后,废水中99.1%的粪大肠菌群被杀灭;但沼液中残留的粪大肠菌群数依然很高,不能作为畜禽舍的回冲水使用。在45℃和55℃的条件下对猪粪沼气中温发酵所排出的沼液进行3天的沼气高温发酵后,沼液中残留的粪大肠菌几乎全部被杀灭。上述结果表明,沼气中温发酵所排出的沼液依然残留有大量粪大肠菌群,可采用短期沼气高温发酵对沼液进行再处理以满足沼液安全使用的要求。     

啤酒发酵过程的计算机控制管理系统

啤酒发酵工艺是啤酒生产中最重要的环节之一,严格控制发酵工艺各阶段的发酵温度是保证啤酒质量的关键。酒液在发酵过程中产生大量的热量,必须用冷媒液来吸收以维持工艺设定的温度值。啤酒发酵工艺过程对控制的要求除了要控制罐温在特定阶段与设定的工艺曲线相吻合以外,还要控制罐内气体的有效排放,以使罐内压力符合工艺要求。 　　采用外部冷媒间接换热方式控制大罐酒液温度,极易引起超调和持续振荡,整个控制过程中含有大滞后环节。系统采用分段处理方案,不同的工艺阶段采用不同的控制算法,将系统实时数据与设定的工艺曲线进行比…     

热化学预处理温度对玉米秸秆干发酵的影响

为研究热化学处理方法对生物质干发酵制备沼气的影响,采用鼓泡流化床热解反应器在150℃、170℃、190℃和210℃下对玉米秸秆进行了热化学预处理,并与未处理的玉米秸秆原料分别进行了35℃中温发酵42d的实验研究。结果表明,一定温度范围的热化学预处理能够改变木质纤维的束状结构,能使半纤维素的质量分数有效降低5.98%～22.25%,木质素的质量分数降低1.75%～20.99%,从而加快启动,提高甲烷产量。其中190℃处理组30d内的累积甲烷产量比未处理组提高了16.30%,启动时间提前了2.10d。结果表明热化学预处理能有效提高玉米秸秆干发酵甲烷产量,加快干发酵的启动速率,提高干发酵效率。     

固态发酵过程电子鼻系统传感器阵列优化研究

采用电子鼻系统对秸秆饲料固态发酵过程阶段进行监测研究具有明显的应用意义。但是电子鼻系统传感器阵列中同一气敏传感器会对多种被测气体响应,导致采集数据含有冗余信息,因此有必要对电子鼻传感器阵列进行优化。本文基于因子分析法对电子鼻系统采集数据结合阶段状态信息进行分析,提出传感器阵列优化方法。并采用神经网络、支持向量机和高斯过程等模式识别方法对电子鼻系统传感器阵列优化组合采集数据进行过程状态识别模型建模。研究表明,传感器阵列优化有利于减少模型输入,降低模型复杂性,提高模型对过程状态的识别率。     

姬松茸液体发酵过程温度控制算法的实现

针对传统姬松茸液体发酵过程存在管理水平落后、自动化程度低的问题,运用预测控制和模糊控制技术相结合的方法,对影响姬松茸液体发酵质量的温度参数建立了控制算法。试验表明,该方法增强了液体发酵过程的稳定性,满足了菌丝发酵过程对温度的要求,避免了人工操作的主观性和随意性。     

基于电子鼻和高斯过程的秸秆固态发酵过程监测技术

基于电子鼻监控数据,建立基于高斯过程的状态监控分类器,实现对秸秆饲料固态发酵过程的有效监测。秸秆饲料固态发酵过程实验周期为7 d,每隔24 h利用电子鼻系统对发酵气体监测数据进行采集。该发酵实验共分20批次,其中10批次实验数据用来训练高斯过程分类器,其余10批次实验数据用来测试所训练分类器的性能。实验结果表明所采用电子鼻系统可以对秸秆饲料固态发酵过程状态进行有效监控。将所训练高斯过程分类器与支持向量机、神经网络分类器进行比较表明,基于高斯过程分类器的正确率为100%,高于基于支持向量机、神经网络分类器的正确率85.71%、94.29%,能够更好地实现对秸秆饲料固态发酵过程的监测。     

可组合式堆肥发酵多层温度自适应监测系统设计与试验

堆肥发酵是农业废弃物基质化、肥料化利用的一个重要技术手段。在堆肥发酵过程中,温度影响着发酵堆的发酵速率、发酵质量,因此研究发酵堆内部的温度分布对于发酵堆的精准管控至关重要。但由于不同堆置方式的发酵堆体积、高度不同导致传统固定探针式传感器难以灵活、便捷地进行针对性测量,给农业废弃物发酵过程的精准管控带来极大不便。针对以上问题,设计了一种杆体模块化、可拼接的低功耗组合式多层温度监测系统。实现了基于CAN总线的检测模块自适应识别,基于JSON封装与关系数据库的配置信息同步与自适应匹配,以及系统现场端、服务器端、微信小程序端人机界面自适应生成。经过功能、功耗以及系统实际测试,结果表明,监测系统可以实现连续监测过程中实时数据监测、低功耗运行,具备良好的稳定性,并且实现了系统硬件、服务器端、微信小程序端的同步配置、信息显示等功能,满足废弃物堆肥发酵过程的温度多层长期监测需求。     

基于CIELAB色空间的红葡萄酒颜色直观表征

现有红葡萄酒颜色特征的表征方法,很难形象地描述和传递葡萄酒颜色信息。基于CIELAB色空间,构建了高清色彩平面(L*=60),以红葡萄酒颜色的彩度分布图、明度分布图和特征颜色图,并结合可见吸收光谱图,直观地表征红葡萄酒的颜色特征。采用该方法和传统的CIELAB参数分析法,对我国各产区10款陈酿型赤霞珠干红葡萄酒颜色特征的研究表明,该方法可以完整而直观地呈现CIELAB参数信息,并可给出具体的酒样特征颜色;供试酒样间颜色特征差异显著,但都存在颜色过快老化的问题。     

基于高光谱联合流化床富集的红葡萄酒白藜芦醇检测

利用高光谱成像技术联合流化床富集技术对红葡萄酒中微量成分白藜芦醇的含量进行快速检测。通过高效液相色谱法检测红葡萄酒中白藜芦醇的含量,设计流化床富集装置,研究HPD826、DA-201、AB-8、H103、HPD600共5种树脂对红葡萄酒中白藜芦醇的富集效果,筛选出H103树脂富集效果最优。将H103大孔吸附树脂用于富集红葡萄酒中的白藜芦醇。获取吸附白藜芦醇后树脂的高光谱反射图像(900~1 700 nm),对比5种光谱预处理方法(MSC、SNV、SG-S、RN、QN)对白藜芦醇含量的建模效果,优选出RN预处理方法;建立PLSR、SVMR(LK-SVMR、PKSVMR、RBF-SVMR和S-SVMR)、PCR的6种回归模型,优选出LK-SVMR校正模型和PLSR校正模型,将其用于预测集样本进一步评价模型的精度和稳定性,最终确定PLSR模型为最佳模型。研究表明,基于RN-PLSR的红葡萄酒中白藜芦醇的定量预测模型相关系数R_P=0.852 8,预测集均方根误差为0.036 0,R_C=0.878 3,校正集均方根误差为0.033 0,预测效果最佳,为高光谱技术在微量、痕量成分检测方面的应用提供了参考。     

外源多酚添加条件下干红葡萄酒颜色和花色苷特性研究

颜色是红葡萄酒重要的感官特征和质量评价指标,花色苷是红葡萄酒呈色、稳定和营养功能的重要物质基础。既往研究极少探讨外源添加天然色素对红葡萄酒颜色质量和花色苷的影响。选取赤霞珠干红葡萄酒为研究对象,于酒精发酵前和发酵后分别添加天然色素Ⅰ和天然色素Ⅱ2种色素,并以添加黄岑苷、绿原酸和没食子酸3种多酚为对照,探究对葡萄酒颜色特征、花色苷种类与含量的影响。结果发现：在发酵前添加天然色素Ⅰ和Ⅱ使得酒体颜色加深、红色色调加强、花色苷含量增加。在发酵后添加以上多酚对葡萄酒颜色和花色苷的影响弱于发酵前添加,但添加天然色素Ⅰ仍然有利于花色苷含量的保持,只是效果弱于发酵前添加。其余多酚物质处理对供试酒样颜色品质影响较小。研究结果表明发酵前添加多酚物质更有利于红葡萄酒颜色品质的提升和稳定、花色苷含量的保持和稳定,天然色素Ⅰ是相对最优质的辅色剂。     

京白梨酒发酵与香气分析

在京白梨酒发酵工艺研究的基础上,利用固相微萃取-气相色谱-嗅辨-质谱法进一步对京白梨酒特征性香气成分进行了分析。接种发酵前,分别采用浓缩梨汁、白砂糖、秋梨膏调整京白梨汁的含糖量,对比原汁和果渣的发酵方式、感官评价结果、挥发性成分种类和经济成本等综合因素,最终确定添加白砂糖来调整京白梨汁的糖度到16°Brix。结合前期的实验条件确定了京白梨酒的中试工艺参数。京白梨酒可能的特征香气物质包括:乙酸异戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸甲酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、9-癸烯酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、正己醇、β-苯乙醇和紫罗兰酮。本研究通过不同发酵处理对香气成分的分析,为进一步提高京白梨酒的品质提供了新的依据。     

红曲养生保健酒的研制

将红曲霉具有的产酶、产色素、产生理活性物质等诸多生理功能协调起来,结合雄蚕蛾、黑蚂蚁与药食兼用的中草药,采用压榨提取与发酵相结合的工艺,酿制出色泽红润、酒昧醇厚、具有一定保健功能的高级饮品。     

葡萄酒人工催陈技术研究进展

陈酿是高品质葡萄酒生产的重要环节。在传统的酿造工艺中,橡木桶陈酿是葡萄酒催陈熟化的主要方式,也称为自然陈酿。橡木桶对葡萄酒的香气、颜色、稳定性和澄清度都有非常重要的作用,然而,自然陈酿所需周期长,成本高,严重影响并制约了企业的生产能力和经济效应。因此,在稳步提高并保证葡萄酒品质的前提下,采用人工催陈技术来缩短葡萄酒的陈酿时间、改善葡萄酒品质、降低生产成本成为近些年的研究热点。本文综述了国内外现有的葡萄酒人工催陈技术,如微氧催陈、橡木制品催陈、超高压催陈、电磁场催陈、辐射催陈等,分析了每种技术在葡萄酒陈化过程中对酒品质的影响,比较了不同催陈技术的优缺点并对未来葡萄酒人工催陈技术的前景做了探讨分析。     

爱格丽干白葡萄酒发酵过程中典型乙酸酯的生成动力学

为建立干白葡萄酒中重要乙酸酯的生成动力学模型,以爱格丽葡萄为原料,接种酿酒酵母,按常规工艺酿造干白葡萄酒。发酵过程中监测乙醇和乙酸含量变化,并定时取样进行目标香气物质(异戊醇、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯)的SPME-GC-MS分析,建立目标香气物质的香气活性值变化曲线,同时从经典化学反应动力学角度构建目标香气物质的生成动力学模型。研究结果表明,乙酸异戊酯在发酵过程中表现出香气活性,乙酸苯乙酯仅在最大检出量时表现香气活性,乙酸乙酯检出量一直低于嗅觉阈值。目标香气物质从开始生成至达到最大生成量的含量变化均符合零级动力学模型(R20.95,P0.001)。模型揭示出,乙酸乙酯的生成与乙醇和乙酸具有同时性,乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯的生成分别相对于异戊醇和苯乙醇有延滞效应。结合零级动力学模型特征,为增强葡萄酒的花香和果香特征,可尝试在爱格丽葡萄汁发酵旺盛的香气物质半生成期,调控促进乙酸乙酯和乙酸苯乙酯生成。     

红葡萄酒中砷含量的流动注射氢化物原子吸收法检测

采用微波消解预处理红葡萄酒,对流动注射氢化物原子吸收法(FI-HAAS)测定砷的载气浓度、流速和载气酸度,预还原剂用量及氧化时间,硼氢化钾用量等参数进行优化,建立流动注射氢化物原子吸收检测红葡萄酒中砷含量的方法.结果表明,FI-HAAS检测红葡萄酒中砷的方法为:氩气为载气,盐酸为氢化物反应的酸介质,载气流速120 mL/min,载流酸度1％,检测使用液为酸度8％的盐酸,硼氢化钾质量浓度为10 mg／mL,氢氧化钠质量分数为0.6％,碘化钾-抗坏血酸作为预还原剂,预还原剂质量分数为1％,用量0.5mL,氧化时间10 min.     

贺兰山东麓砂质酿酒葡萄园土壤水分分布研究

针对贺兰山东麓砂质酿酒葡萄园漏水漏肥,水分利用率低等问题,采用田间试验,分别设置沟灌、单管滴灌和双管滴灌的方式,研究土壤水分分布及葡萄需水规律,从而制定适宜的灌溉制度。结果表明,沟灌水分下渗基本在70cm内的根系分布层,灌溉后期含水率低,灌溉周期为13d;双管滴灌水平侧渗区域主要集中在20～45cm的葡萄毛根活动区域,垂直入渗在在60cm根系分布区内,灌溉周期为9d;单管滴灌垂直下渗速率高于侧渗速率,灌溉周期为7d。单管滴灌方式便于大规模的葡萄机械化管理,最佳水分管理方式为增加单次灌溉时间让单次灌水量达到450m3/hm2。