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1、绍兴黄酒陈化变质过程中电磁极化现象的发现以及针对性的无损检测方法张维加I,沈赤2,方泽波I,魏天放程雪I,徐海涛】，陈非予李玉林I5曹雪静I,沈梦I（1.绍兴文理学院数理信息学院；2.绍兴文理学院兰亭智库）作者简介：张维加，绍兴诸暨人，博士毕业于牛津大学，研究方向为计算机开发及微波算法。现为绍兴文理学院数理信息学院教授，同时担任牛津大学访问学者。张维加在SCienCeBUlIetin、EPJ、ActaGeoIogica等国际知名SCI、El期刊共发表第一作者与通讯作者学术论文数十篇，取得了数十项发明专利和软件著作权授权.E-mail:IO1520253035404550摘要：黄酒又叫绍兴酒，是
2、我国少有的以地方名字所命名的酒。黄酒具有非常高的营养价值，在世界上有相当大的影响力。但是黄酒酒精度数较低，因此在它的成化保存的过程中存在相当大的酸败问题。本研究发现黄酒陈化的过程中变质的样品对于特定频率的电磁波会表现出强烈的极化特征，并进行了多种多组实验确认，此前没有相关文献报道。本研究并针对这一现象，在实验数据的基础上,设计了一套亳米波无损检测的装置及其算法，成功地在实验室阶段和部分酒厂进行了有效性与可靠性验证。关键词：无损检测；探地雷达；微波探测中图分类号：Q64ElectromagneticPolarizationinShaoxingWineDeteriorationProcessand
3、TargetedDetectionMethodsZHANGWeijia1,SHENChi2,FANGZebo1,WEITianfang1,CHENGXue1,XUHaitao1,CHENFeiyu1,LIYulin1,CAOXuejing1,SHENMeng1(1.DepartmentofMathandPhysics,ShaoxingUniversity;2.ShaoxingUniversity,LanTingAcademy)Abstract:Yellowricewine,alsocalledShaoxingwine,istheonlywinenamedafterthelocalnameinC
4、hina.RicewinehasaVeryhighnutritionalvalueandhasaconsiderableinfluenceintheworld.Sofar,Japanandothercountriesstillhavethetraditionofdrinkingricewine.However,thealcoholcontentofricewineislow,sothereisaconsiderableproblemofrancidityintheprocessofitsformationandpresen,ation.Thisstudyfoundandconfirmedtha
5、tthedeterioratedsamplesintheagingprocessofricewinewillshowstrongpolarizationcharacteristicsforelectromagneticwavesofspecificfrequency,whichhasnotbeenreportedinpreviousliterature.Basedontheexperimentaldata,thisresearchdesignedasetofmillimeterwavenondestructivetestingdeviceanditsalgorithm,andsuccessfu
6、llyverifieditseffectivenessandreliabilityinthelaboratorystageandsomedistilleries.Keywords:NDT;Groundpenetratingradar;Microwavedetection0引言0.1黄酒的产业价值及其贮存过程黄酒又叫绍兴酒，是我国少有的以地方名字所命名的酒。黄酒具有非常高的营养价值，在世界上有相当大的影响力，至今日本等国还有着饮用黄酒的传统。绍兴黄酒以诱人的馥郁芳香所闻名。其之所以香气浓郁、口感独特，是因为在发酵期间产生了包括酯类、醇类、醛类、酸类、默基化合物和酚类等多种成分。黄酒的陈化是一门复
7、杂的艺术，一般而言，新酿出的黄酒口味比较粗糙，较刺激、欠柔和；而陈酒则香味馥郁、口感温顺。黄酒在封坛前历经高温煎酒，这个过程灭活了大部分好氧微生物和酶，然后，热酒直接被灌装到陈酿陶坛中，立即用荷叶、竹壳等材料封好坛口，用黄泥盖面定型，完成封坛。传统手工酿造黄酒一般贮藏在陶坛、碳钢罐、不锈钢罐等材质的容器，但以陶坛贮存的黄酒质量最佳，因陶坛的透气性好，可以加速黄酒陈化阶段的氧化还原反应和酯化反应。贮酒仓库阴凉、通风、干燥并保持一定湿度，密封的酒坛堆叠存放，有四层之高。并不是所有的黄酒都适合陈酿，有的酒只能贮藏3、5年。只有选料上乘、酿酒师技术精湛，加之一些偶然因素的优质黄酒才适合长期贮藏。好的贮
8、酒环境要通风、阴凉、干燥。并且在贮酒的过程中也要经常检查，发现渗漏以及时进行处理。但即便如此，由于黄酒酒精度数较低，因此在它的成化保存的过程中存在相当大的酸败问题。图1绍兴黄酒储存的中央酒库外观形状（古越龙山国家级酒库）。图2绍兴黄酒往往以垛为单位进行存放，每垛可达上百坛。在黄酒贮存陈化的数年、甚至数十年间，陈酿老熟有效促进酒精分子之间、酒精分子60与水分子的缔合，促进醇与酸的酯化，可以提高黄酒香气，使之口味甘顺柔和。但实际中，贮藏期经常会发生黄酒酸败现象。目前浙江、江苏等地的黄酒企业均以陈年黄酒为主营收入，而10年以上的陈化黄酒中，变质率平均超过20%,部分年份特定酒种甚至会达到80%成为黄
9、酒产业的主要成本损耗因素.6570758085高温煎酒杂菌繁殖H乳酸酸败灌装封坛酒坛破损乳酸酸败图3黄酒酿造过程中的问题黄酒酸败主要分为醋酸酸败和乳酸酸败。醋酸酸败主要在低酒精度、好氧情况下发生，是由于酒坛破损或密封不严造成的，这类污染对于正常贮存黄酒的危害较小。而乳酸酸败是造成密闭环境下黄酒陈酿过程出现酸败现象的主要原因。有研究学者从酸败的黄酒中分离出食果糖乳杆菌和耐酸乳杆菌，二者都具有很高的酒精耐受度，且适宜在酸性环境生长繁殖。检测方面，传统的检测方式需要打开存储容器进行接触式的检测、品鉴，酒类质量的检测亦是如此。陈酿数十年的黄酒在开坛时才会取样、品尝、化验，一旦发现酸腐、甚至发臭，整坛黄
10、酒只能做报废处理。这不仅会降低黄酒厂得酒率，而且会占用大面积的储酒空间，大大提高了酒厂的生产成本。想要检测酒体是否变质就必须要开坛，而开坛又会导致酒体难以继续窖藏。因此，变质黄酒的理化性质分析得到了一些前人工作的重视，主要集中在化学变化分析上。0.2黄酒贮存过程中的化学变化随年份增加,黄酒中酒精度、总糖、总酸含量、pH逐年降低；氨基酸态氮、非糖固形物含量出现不同程度增加。黄酒中铁离子含量先增后减,在5年时出现最大值4.64g/Lo黄酒中铁离子源于原料带入及陶坛壁的微量溶解。总酯含量在5年左右达到最大值，5年后略有下降，但基本持稳口、2，表1黄酒贮藏期常规理化指标酒精度总糖(gL)总酸(gL)P
11、Ha-氨基酸非糖固形物(%Vol)态氮(gL)(gL)新酒16.80.224.220.334.960.144.210.000.790.0622.660.471年陈酒16.40.223.610.454.89+0.204.13+0.010.80+0.0521.76+1.253年陈酒15.8O.l22.610.284.810.314.080.02O.8O().O325.781.705年陈酒15.40.221.630.444.750.273.920.010.830.0927.771.258年陈酒15.20.121.140.264.58+0.393.88+0.010.86+0.0732.56+0.82表
12、2黄酒贮藏期铁离子含量年份新酒1年3年5年8年铁离子含量(gL)3.870.434.110.094.230.264.640.174320.33表3黄酒贮藏期酯类含量乙酸乙酯乳酸乙酯己酸乙酯辛酸乙酯癸酸乙酯总酯含量(mgL)(mgL)(mgL)(mgL)(mgL)(mgL)新酒12.701.2616.270.830.260.06O.52O.O30.210.0429.961年14.691.0118.481.321.35+0.201.43+0.220.780.1636.733年22.160.8221.502.652.010.362.32O.221.010.2649.005年25.062.0823.0
13、70.743.060.183.680.340.890.1455.768年26.320.6521.070.263.65+0.623.14+0.280.84+0.0855.029095100105总体上，变质酒的总糖、酒精度较之未变质酒均有不同程度的下降，而变质酒的总酸则均高于未变质酒。经相关性分析表明总酸-酒精度之间有显著的相关性。总的来说，过去对于黄酒的变质的研究主要集中在化学性质上，以及表观物理性质上，并且已经取得了一定的成果。对于黄酒变质的这一化学过程和其中扮演了关键角色的生物菌落、陶坛微孔呼吸，都有了定的了解闻支然而对黄酒与电磁波之间的相互作用，基本未见文献报道。1实验：黄酒在酸败过程中
14、的特异性极化现象的发现为了了解黄酒对于不同频率的电磁波的敏感情况，也是为了补充此前对这一细分领域的研究空白，我们利用多通道微波设备设计了一组实验。即使是在较高的频率下，微波的波长相对红外较长，能够穿透数个厘米甚至数米，而介电常数较低的陶土陶坛的储存黄酒的设备，对于其来说更是能够轻易被穿透。此前，在医疗方面，微波探测技术在探测脑中风、脑出血削Kn上已经有了一套方案。而多通道微波技术是通过微波进行多个频率的从低频到高频的半扫描式非接触式探测的技术，可以获得一些针对不同频率的参数进行分析。1.1 第一组实验首先是对于普通的黄酒和重度变质的黄酒，我们给予同样的介电性质明确的容器，然后110从300兆赫
15、兹开始一直到IoOG赫兹不断的调整微波频率。高频的微波发射装置是随着近年微波技术的逐步发展才得以获得，因此之前也缺乏高频微波段的研究装置。微波可以有效穿透酒坛结构，并在酒体和坛子的边界发生反射。115120125130图4质量检测机首先对定制的参数已知的两个酒坛进行了测量。其中个是2014年的正常塔牌冬酿酒类,一个是坏掉的2014年古越龙山黄酒样品。黄酒质量检测机将对这两个外观完全不可区分的酒坛进行透视探测。0.Im下方为酒液。除去盖子。001 2 03 04 05 OS Il S 09 10 01 ” 03 14 05 IS “ 08 1咖)M图5第1组实验的数据结果。当频率逐渐推进到高频段
16、时，在60GHZ-70GHZ的微波雷达照射下，差异变得非常明显,针对变质的黄酒的坛中发射的雷达波接收到的回波信号相干数值发生了较大程度的增强。提取对应坐标位置成像值(线性值，abs(Y)进行对比，二者有明显差别。成像值(线性值,abs(Y),变质酒：约1.6,好黄酒：不到0.5。对于同一个观测物体，微波回波的信号相干强度正比于其雷达横截面积。而雷达横截面积与物体的表面起伏、微波的频率、以及观测对象的极化有关。由于前两者没有发生变化，因此我们猜测，数据指向变质黄酒对于微波段频率的极化可能发生了增强。也就是说变质黄酒的分子极性发生了增强。1.2 第二组实验在发现这一现象之后，为了验证这一现象是否是
17、客观真实的，我们设计了第2组实验。135在第2组实验中，我们选取了更多的液体进行对照验证。在这组实验中，亳米波雷达被固定在烧杯液面的上方，向下方的液体表面发送60-70GHZ的高频率微波并接受其回波。图6测试的液体包括：蒸馀水、纯净的乙醇、甲酰胺、煤油、正常的黄酒、变质的黄酒。该雷达设备的成像值Y的数值为:140M.Mt*=怒ErsI/145园表示目标位置（目标像素）国的接收值，其中五!表示频率为13的电磁波经过发射天线0到接收天线日所对应通路的接收频域信号（包含噪声）；接收信号归口为频域信号，包含了所有信号点的实部和虚部，还包含了所有发送天线频率点信号，说明每个发送天线都是依次发送信号,确保
18、能获取所有发射天线数据。瓯口表示发送电磁波频率为IZ时，对位置国,从发射天线口到接收天线团所对应的通路rGri哩耳，产W（，般Mr 的频率响应；计算如下：力JL4二园为发射天线增益，圆为接收天线增益；根据解析代码，包和圆对数值均为5.8dB。150155160165170因为发射电磁波波长，取决于电磁波频率；0为散射横截面积，根据解析代码，=1；0为光速；园为发射天线0到散射体位置口和位置国的距离；园为接收天线日到散射体位置口和位置因的距离；闻为发射天线到口到散射体位置口和位置国的四为散射体位置口和位置回到接收天线日的传播因子。fr=Icos3牛Gm工中”+COS2ltrCOSsr)其中：。表
19、示方向向量与Z轴的夹角；表示方向向量与E平面(XZ平面)的夹角。将在位置口处反射的电磁波经历的实际信道响应设为：S=2-留察产353FRI(4)*RJ)对待测位置网处估计的信道响应为：22=1 1(4r)1xJ计算位置国的匹配滤波接收结果(取单个收发天线，忽略眄)为：假设被测目标1和七的雷达横截面积分别为和心，对于这我们的实验条件下来说，由于都是将雷达正面放置在带观测液体的上方，所以被测目标均观测表面反射，则二者被测结果的比值约为(忽略干扰和噪声)：r42也就是说，对于不同的液体来说，Y数值的比例，其平方，正比于散射横截面积。(radarcross-section/scatteringcoef
20、ficient,RCS)。根据MerrilII.Skolnik雷达系统导论，雷达横截面积随着角度、频率和极化而变化，如果控制住了前面两个参数，对所有的液体都保持一致的话，那么雷达横截面积就反映了极化。下图就是我们实验测量的结果。2.51O图7纵目标为雷达数据处理后的成像值Y,横坐标为液体表面与雷达的距离，以米作为单位。从数据图上可以看到，峰值最高的极性最强，依次序排列。变质黄酒的极性在该频率下仅次于蒸储水，明显高于一般的黄酒，以及其他各种液体。1.3第三组实验为了进一步证实我们的观测，我们进行了第3组测试。在该组实验中，我们在一个酒坛的4周放了4个雷达设备，分别有斯台计算机、四个监督工作人员进
21、行4个独立的观测。在测量之前，我们还对雷达设备进行了一段时间的开机，以确保雷达预热后进入一个稳定的工作状态，此时雷达温度基本处于恒定，从而不至于因为温度的变化而产生数值的漂移。175180185190当雷达进入了稳定的工作状态之后，我们开始测量。我们首先测量空酒坛，获得雷达的回波成像值，然后我们加入水，获得雷达的回波成像值，然后我们用虹吸装置将水吸出，并进行干燥处理，然后加入正常的黄酒（选用2014年的塔牌黄酒，具体品种为香雪），获得雷达的回波成像值，然后我们再将正常的黄酒，用虹吸装置吸出，并进行干燥处理，然后加入变质的黄酒（2014年的香雪变质酒），获得雷达的回波成像值。图8这是我们的实际测
22、试过程照片。整个实验的过程我们已经将它制作成了录像，并上传到了这个网址:.cn/usx/microwave195该数据库公开访问，所有人都可以下载浏览我们的实验过程。图9一号雷达数据处理后的成像值Y,横坐标为液体衣而与雷达的距离，以米作为单位。200205210215图10二号雷达数据处理后的成像值Y,横坐标为液体表面与雷达的距离，以米作为单位。我们可以看到，除了三号雷达数据异常，所有的液体数据曲线重合，其它各个雷达设备观测到空气的数值总是最低的，然后是正常品质的黄酒，这上面是水，而最上面的是变质的黄酒。也就是说，本次实验使用的变质的黄酒甚至拥有比水更强的极化反应。这其中唯一例外的是第3组数字
23、，空气竟然在最上面，而空气之外的所有的液体数据曲线都重合，因此我们怀疑它里面存在金属成分，直接阻挡了雷达波的路线，形成了雷达波的全反射。我们于是将第三号雷达所贴着的这一部分酒坛撬开，果然观察到了这一部分存在着和周围完全不同的黑色的层，这一层黑色物质经过分析发现是金属铁砂。经过与国家黄酒实验室（古越龙山）的周建弟主任沟通咨询，我们了解到这是绍兴陶坛的常见现象。综上，木组实验验证了黄酒变质后的电磁极化现象具备可观测性。图13带有金属铁砂的陶坛碎片。2201.4第四组实验最后，我们随机选取了两组未变质的黄酒样本，以及两组变质的黄酒样本，将变质的黄酒和未变质的黄酒进行了送检验证。因为，如果变质之后的黄
24、酒针对高频微波极化能力确实变强的话，那么变质之后黄酒在高频下的介电常数也应当发生变化。根据北京师范大学化学院2013年的研究引可以得知，红酒的介电常数与其含糖量有很225大关联，而黄酒则不然。其原因可能是红酒中所含糖的类别相对单一，而黄酒中的则比较丰富。因此这是一个非常复杂，值得研究开垦的领域。我们通过检测黄酒在不同频段下的介电常数发现，变质黄酒和未变质的黄酒（是否变质判断依据由酒厂工作人员根据经验品鉴得出）之间的介电常数有一定差距，而根据以往的经验，微波检测介电的精度在5%左右。而变质黄酒和未变质的黄酒之间介电常数如错误!未找230到引用源。所示相差超过了60%,极其显著，所以高频微波下黄酒
25、的极性确实发生了变化。对于中频其实也发生了一定的变化，但是并不显著，难以用于实际观测。检验机构为青岛正信检测分析公司，检测报告编号FCF。表4黄酒介电常数检测结果：青岛正信检测分析公司检测报告编号FCF。样品名称Name检测项目Items检测依据Method检测结果Results2019好1介电常数8GHzGB/T5654-200759.881769GHz5.00122014好1介电常数69GHzGB/T5654-20074.655320149轻度变质介电常数8GHzGB/T5654-200761.451669GHz8.0225201414重度变质介电常数8GHzGB/T5654-200767
26、.487269GHz9.1308235图14 样品名称：2019 好 1、2014 9、2014 1424060%的差异具有非常大的辨识度。也就基本上排除了其他的误差可能。上面的三组实验和一组送检测试，都说明了变质黄酒极性增强。而这种增强是具有可观测性的，尤其是在高频率的亳米波微波照射下。我们知道微波对于极性是敏感的，微波炉能够加热水的原理，就是利用极性水分子吸收微波能量更多，但是当黄酒变质之后，其极性如何变化，此前并没有查到文献论述。245我们猜测，变质黄酒的特征性极化，可能与其组分的变化有关。绝大部分的黄酒溶液都是一种混合液，混合性的极性特征往往与其中的组分有关，我们知道纯水的极性是很强的
27、，因为水分子是一种极性分子，而乙醇分子是一种非极性的分子，因此水和乙醇混合溶液其极性就主要呈现在水的百分比上，在黄酒变质的过程中，无论是哪一种菌落的作用，都会分解乙醉，从而将非极性的分子，变成各种形态的极性更强的分子。已知的，比如乳酸菌会和乙醇产生酯化反应，把乙醇进行分解处理。至于为什么对于高频率段其变化更加明显，而对于低频率段则变化相当的微小，更多的背后机理模型，我们将在后续的文章中进行阐述。2502552602652702752802针对性的绍兴酒无损检测方式研究与工作目标根据目前的国家规定，开坛黄酒如果酸度超过国家标准7.5gL以上，不经处理是不能出厂的。可以根据超酸情况进行必要的处理：
28、（1）轻度超酸：酸度在7.5-9.15gL的发酵醪，可采用与低酸度发酵醪混合搭配的方法，使酸度符合要求。（2）酸度在9.15gL以上的高酸度发酵醪，能与低酸度发酵醪混合搭配处理的，即搭配处理，不能搭配处理的，则单独榨酒、调色、煎酒、灌坛和贮存，这样的酒经煎酒后贮存，其乳酸乙酯和其它有机酸酯含量会大大超过正常酒，而且，经过较长时间的贮存，其香气优，可作为勾兑和调味用，也可与来年低酸度黄酒进行勾兑，提高来年黄酒的口味和香气。（3）对于腐败变质和已发臭的发酵醪，只能作为蒸馈酒精的原料、饲料或废水处理。因此我们可以看到，造成不可避免的演失的，往往是中度或者重度衰败的黄酒。也就是说，如果我们使用实验中发
29、现的现象，设计一种针对性的无损检测手段，这个手段能够对黄酒进行一个品质的监控，当其还没有发生中度或者重度变质的时候,而是在轻度变质的时候,就将这坛黄酒发现出来，那么就可以避免掉损失。轻度变酸的黄酒口感独特，可以进行售卖;重度酸败的黄酒则可直接清除，提升酒窖的空间利用率。所以对绍兴酒的生产储存阶段进行一种监控式的长期无损品质观测是我们的目的。既然已经发现了黄酒对于高频微波的特异性极化现象，我们就有了相应的多种可选的技术手段。对于较大功率的雷达设备，可以采用微波层析成像方法。但是微波层析成像方法发展较慢的最主要原因在于其重点要解决的电磁逆散射问题非常复杂。因而微波层析成像技术已经提出了很多年，但它
30、还有很多难题有待解决。电磁逆散射问题的求解难题主要表现为非线性和病态性。而对于功率较低的雷达设备，其成本较低，应用起来更为方便，通过一定的算法设计，也能够实现接近的效果。此前，本团队已经授权的发明专利一种机器透视视觉实现方法f,专利号.1,该专利的说明书中，载明了一项基于多通道微波构建透视算法的技术方案,并已经取得一定应用。该技术专利在全球范围内率先提出了基于apriori的迭代型微波透视探测模型，其通过apriori迭代方法、误差矩阵算子的引入，能有效地改善非线性和病态性问题。我们可以把酒坛分成如错误!未找到引用源。所示的四层结构上外壁釉层（5）、陶土（4）、内壁釉层（3）、酒液（2）。1酒
31、坛封口285在这个过程中，各个分界面都会反射亳米波雷达所发射出的高频率电磁波，从而被微波探测器所接收。2.1 设备的外部结构290检测机有4个微波发射/检测端口，频率分别是60GHz、62GHz、65GHz、69GHzo检测机机体上配备了一个键盘和一块显示屏/数码管以便显示数值和进行与手机app的连接操作。检测机的检测端为亚克力曲面，可以和酒坛有效地贴合。其中每次测量，电磁波发射端与酒坛中心的距离都相同。通过app下达检测指令后，仪器会自动对酒坛中的酒液进行检测，检测结果会显示在机器上的显示屏里。295图16黄酒介电检测机与酒坛交互图2.2 设备的内部模块结构如下错误!未找到引用源。所示，黄泗
32、质量检测机内部模块大体被分为以下部分。1.酒液7.显示器8.供电单元9.按键图17黄酒质量检测机内部模块结构图300（1）（2）部分为酒坛和其中的酒液部分，不属于探测机内部模块，仅用来便利说明（3）微波探测仪：用来发射和接收微波（4）服务器：并非探测仪一部分，用来计算黄酒质量检测机上传的数值以获得黄酒在各个频率下的介电常数并返回至用户端（手机app与黄酒质量检测仪）305（5）无线连接模块：用来上传黄酒质量检测机各种数据至手机app、服务器（6）树莓派：综合处理黄酒质量检测机各种事件，如从微波检测仪（3）接收数据并发送至无线连接模块（6）等（7）显示器：显示黄酒质量检测机接收到的黄酒介电返回值
33、、辅助连接手机app、无线局域网等无线设备310（8）供电单元：给设备供电（9）按键：帮助连接手机app或直接对算黄酒质量检测机进行操作图18制作好的高频受米波雷达样机：为了防止系统误差，对不同实验组固定了设备。3152.3设备在绍兴山阴酒厂（拥有数万坛储存陈化中的绍兴酒）的试运行情况本阶段测试所使用的60-70GHZ亳米波雷达模块从以色列进口购买，每台单价在10万元以内，其他设备均为国产自主设计,对于后期全产业应用来说存在着相当低廉的成本优点。在实验室中设置了初步的设备并制作了亚克力外壳与数据连接之后，我们在绍兴山阴酒厂进行初步的测试。图19实验人员在山阴酒厂进行实验工作。325图20我们对
34、黄酒坛子进行了编号。并将亚克力盒子所接触的各个角做了黄色标记。以确保每一次测试设备的角度位置和距离是样的固定的。图21实验人员将雷达固定在酒切衣面：雷达通过变压曙供电，下方以数据线的形式连接到计算机。图22针对2009年出厂的13年前的一批绍兴酒，我们进行了基于邕米波雷达相干信号横截面积的检测。330第1次检测与第2次检测之间间隔了大约两个月的时间。图中，第1次检测时候的气温，要显著低于第2次检测，这一现象也是说明了与极化能力相关。众所周知，温度也会影响液体的极化能力，因为温度越高液体分子的活跃度越大，动能越大。335图23针对不同温度的纯水，我们进行了基于受米波雷达相干信号横截面积的检测，证
35、实了温度也会改变极化，温度越高液体溶液极化越大。340345350355360365370375380从图中我们可以看到,考虑温度因素在内的话，其实大部分数据点表现出了稳定性,也就是说这一指标,可以作为绍兴黄酒的品质的一种指征。图中唯一异常的是第23号样本，在第1次到第2次检测期间，雷达横截面积数值发生了巨大的升高，表明这一坛黄酒发生了液体极性的大幅度增长，说明其发生了变质。3应用场景讨论与展望传统手工酿造黄酒一般贮藏在陶坛等材质的容器，但以陶坛贮存的黄酒质量最佳。在黄酒贮存陈化的数年、甚至数十年间，陈酿老熟有效促进酒精分子之间、酒精分子与水分子的缔合，促进醇与酸的酯化，可以提高黄酒香气，使之
36、口味甘顺柔和。但实际中，贮藏期经常会发生黄酒酸败现象。传统的检测方式需要打开存储容器进行接触式的检测、品鉴,酒类质量的检测亦是如此。想要检测酒体是否变质就必须要开坛，而开坛又会导致酒体变质。目前浙江、江苏等地的黄酒企业均以陈年黄酒为主营收入，而10年以上的陈化黄酒中，变质率很高，成为黄酒产业的主要成本损耗因素之一。本文章从实验发现出发，论证了变质黄酒针对高频段微波的特征性极化现象及其可能的理论机制。黄酒的特征性极化，这一现象的发现既是偶然也是必然，之所以称其为偶然，因为其主要针对的是高频段的微波，对于8G赫兹以下现象并不明显，而国产设备不能够产生高频的微波源，因此过去的研究没有能够报道这一现象
37、，但是从物理学的角度尤其是物理化学的角度去思考，这一现象又是有其背后的逻辑性的，首先我们知道绝大部分的黄酒溶液都是一种混合液，混合性的极性特征往往与其中的组分有关，我们知道纯水的极性是很强的，因为水分子是一种极性分子，而乙醇分子是一种非极性的分子，因此水和乙醇混合溶液其极性就主要呈现在水的百分比上，在黄酒变质的过程中，无论是哪一种菌落的作用，都会分解乙醇，从而将非极性的分子，变成各种形态的极性更强的分子。而利用黄酒的特征性极化现象，以及该极化频率，我们设计的无损检测具有以下优点：1.透视、无损。由于使用了微波技术，检测机可以做到非接触式的检测。不需要开坛，不影响保存，不会中断陈化。除却因酒坛破
38、损导致的醋酸酸败，真正威胁黄酒品质的是由食果糖乳杆菌和耐酸乳杆菌等导致的乳酸酸败。根据过往的经验，同一缸原料制作的批黄酒，任取其中一坛，在坛子没破损的情况下，将很具代表性,。简而言之，假如同一批黄酒中的某一坛酸败，则其他黄酒大概率都是酸败的。根据这一特性，我们可以通过只检测一批黄酒中的几坛来得出整批黄酒是否酸败的结论。2 .低成本。每次测量成本几乎为零。3 .全天候、全天时预报。可以365天持续监控，也不受贮藏条件变化的限制，一旦出现变质迹象立即提示。由于检测机服务器上的运算程序可以具有学习能力，当黄酒的检测量达到一定程度时，我们可以根据以往检测黄酒获得的参数对接下来黄酒的酒质进行预测。以具体
39、情况，检测机会给出达到最佳出库时间的时间段建议，此建议根据既往的样本质量的发展情况学习而得。大数据。形成黄酒的状态、品质指征的大数据库。大数据库还可以应用于黄酒的入库管理及窖藏阶段，以及黄酒的出库阶段。入库时，对黄酒批次与预计检测的坛次进行编号，编号后的酒坛通过手机app或电脑客户端输入进我们的数据库中。对于刚刚使用我们产品的用户而言，编号工作也可以在窖藏阶段进行。窖藏阶段，结合编号对每一批次的酒坛进行检测，以得到各个批次黄酒的变质预测。对于刚刚使用我们产品的用户而言，可以直接对所有批次的黄酒进行检测，以排除已经变质的黄酒。出库阶段，对每一坛黄酒直接进行检测，以初步筛除变质的黄酒。入库阶段:窖
40、藏阶段:出库阶段:图24原型机应用场景简图当然，目前我们对一段实验现象的认知，还停留在实验数据以及定性的理论基础上，本研究还是相当初步的。下一阶段本研究团队将从定量的角度，从电子跃迁能与液体极化的角度出发，探讨在高频微波下的变质黄酒液体分子极化模型。弁考文献(References)1梁敏，邹东恢.黄酒的加工特点与设备选型及新发展J.食品研究与开发,2017,38(17):6.2钱俊青，孙培龙,蒋同隽,等.黄酒析出物化学成份随陈化期变化的探讨JL食品工业，1995(6):2.3章银珠.陈化传统黄酒腐败微生物的分离鉴定和特性研究ID.江南大学,2008.4黄亚玲,杨静,赵孔双.酒类液体中糖含量的介
41、电检测方法J.食品科学,2013,34(16):149/54.5曾俊鹏,邹古月,阮亮,陈莉,邓泽元,李静.不同工艺和配方陶瓷酒瓶对白酒、黄酒品质的影响J.中国食品学报,2020,20(06):234-245.6骆思铭，倪斌，张清文.不同贮存方式对黄酒风味及有机酸的影响J.酿酒科技,2021.MerrinI.Skolnik.雷达系统导论(第三版).电子工业出版社,2014:ChaPter2,page49.8钟妙琴.微波探测应用于脑出血的研究D.桂林电子科技大学,2020.9俞鲜容,孙逢圆,王波,廖欣,姜兴款应用于微波探测脑中风的天线设计J.微波学报,2021,37(03):29-34.10荣兴帅.颅内异质探测微波成像方法与实验研究D.上海交通大学,2020.11张维加.一种机器透视视觉实现方法P.专利：CNB.38539039540040512陈双,徐岩,万培耀,周华林,盛明建.一种防止黄酒在贮存过程中酸败的集成控制方法P.浙江省：CNB,2020-08-04.
