[實用新型]基于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測裝置

有效

• 申請號: 201620031217.3
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN205333518U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 孫大文;潘廷跳;蒲洪彬;朱志偉;韓忠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本實用新型涉及釀酒發酵過程的檢測與控制領域，特別涉及基于拉曼光譜 的釀酒發酵液酵母活力在線檢測裝置。

背景技術

發酵是釀酒過程中最為重要、最關鍵的環節之一，發酵液酵母質量的好壞 直接關系到其發酵產物的產量多少和質量好壞。酵母的質量一般用活性和活力 來評價，活性是指細胞的成活能力，酵母活力是指酵母細胞的生理狀態，也可 理解為活細胞對環境的適應能力和代謝能力。酵母活力是影響發酵性能及口味 的重要因素，只有穩定的、高活力的酵母，才能釀造出高質量的酒。因此，如 何實現對發酵液酵母活力的在線檢測，一直是釀酒行業關心和研究的重點。

傳統的酵母活力測定主要有血球計數板培養法、活力滴定法、酸化力測定 法、氧氣的吸收法、CO₂釋放法、鎂離子釋放法、亞甲藍還原法等。但這些方法 都存在一些缺陷和不足，如靈敏度低；多數測定方法為離線測量，測量過程中 可能會引入一些雜菌，影響測量結果；檢測時間較長，導致所獲得的反饋信息 相對滯后，不能及時反映出酵母活力的變化，從而影響對發酵過程的實時監控； 有時還需要加入一些熒光染料，非常不利于生產過程的在線檢測。

在釀酒發酵領域，由于發酵液成分的復雜性與多樣性，目前已開發出用于 發酵液成分檢測的裝置非常少，沒有一種裝置可以實現對釀酒發酵過程中發酵 液酵母活力的在線檢測。

拉曼光譜作為一種近年來受到廣泛關注的光譜檢測手段，具有快速、高效、 無損分析、無需前處理、無污染等優點，已經成功應用于石油化工、醫學、制 藥、環境保護、考古鑒定、食品安全等領域。但這個方法至今都沒有應用于酵 母活力的定量分析，更沒有用于釀酒過程中發酵液酵母活力的在線檢測。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種基 于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測裝置，可對釀酒過程中發酵液酵母 活力進行在線檢測，可準確、快速地測出發酵液酵母活力。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

基于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測裝置，包括泵、樣品池、三 通閥、流通池、激光器、光纖、拉曼探頭、反射鏡、光譜儀、計算機；

所述泵的入口端與發酵罐的取樣口相連，泵的出口端與樣品池的進樣口相 連；所述樣品池的出口與三通閥的進口相連，所述三通閥的兩個出口分別與發 酵罐和流通池相連；

所述激光器通過光纖連接于拉曼探頭，所述拉曼探頭的頭部與樣品池的第 一表面相連接，所述反射鏡設于所述樣品池的第二表面上，所述第一表面與第 二表面相互平行；所述光譜儀通過通信接口連接于計算機；所述樣品池由透明 材料制成；

所述拉曼探頭通過光纖與光譜儀連接。

所述的基于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測裝置，還包括顯示器； 所述計算機通過通信端口連接于顯示器。

所述激光器為可見光激光器或紅外光激光器。

所述拉曼探頭為焦距可調的拉曼探頭。

所述樣品池由石英材料制成。

基于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測方法，包括以下步驟：

(1)打開泵，三通閥通向流通池，將待測發酵液引入樣品池；

(2)待樣品池逐漸裝滿發酵液后，打開激光器，通過拉曼探頭采集發酵液 的拉曼光譜數據；對拉曼光譜數據進行去噪、平滑、基線校正后，基于連續投 影算法提取核酸、蛋白質和脂類的特征光譜；

(3)樣品池中的發酵液經過三通閥進入流通池，在流通池中收集訓練樣本， 用活力滴定的方法測定流通池中發酵液酵母活力；

(4)以核酸、蛋白質和脂類特征峰的強度為自變量，以活力滴定的方法測 定的發酵液酵母活力為因變量，用化學計量學方法建立酵母活力與核酸、蛋白 質和脂類特征峰強度的定量分析模型；

(5)三通閥通向發酵罐，發酵液在發酵罐與樣品池的之間循環流動，通過 拉曼探頭實時采集發酵液的拉曼光譜數據，對拉曼光譜數據進行去噪、平滑、 基線校正后，基于連續投影算法提取核酸、蛋白質和脂類的特征光譜；

(6)將步驟(5)得到的核酸、蛋白質和脂類的特征光譜用步驟(4)所述 的定量分析模型預測酵母活力。

所述的基于拉曼光譜的釀酒發酵液酵母活力在線檢測方法，步驟(6)之后 進行以下步驟：

(7)將步驟(6)的預測結果在顯示器上顯示。