Разработка информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков на основе комплекса физико-химических показателей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.15, кандидат технических наук Белкин, Юрий Дмитриевич

• Белкин, Юрий Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белкин, Юрий Дмитриевич

Введение.

1. Аналитический обзор литературы.

1.1 Спиртные напитки как объект идентификации.

1.2. Использование инструментальных методов анализа в исследовании спиртных напитков.

1.3. Предпосылки создания информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков.

2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования.

2.2.Методы исследования.

2.2.1 Схема проведения исследования.

2.2.2 Стандартные методы определения органолептических показателей и методы определения признаков подделки федеральных специальных и акцизных марок.

2.2.3 Метод определения удельной электрической проводимости.

2.2.4 Метод регистрации ультрафиолетовых спектров поглощения.

2.2.5 Методология сжатия спектральных данных.

2.2.6 Статистические методы обработки экспериментальных данных.

3. Результаты исследований и их первичный анализ.

3.1 Результаты оценки значений органолептических показателей и соответствия продукции требованиям, предъявляемым к маркировке.

3.2. Результаты регистрации УФ-спектров поглощения и их первичный анализ.

3.3. Результаты измерения удельной электрической проводимости и их первичный анализ.

4. Разработка системы паспортизации спиртных напитков по физико—химическим характеристикам для целей их идентификации.

4.1 Концепция системы паспортизации спиртных напитков по физико—химическим характеристикам для целей их идентификации.

4.2 Способ хранения данных об образцах в системе паспортизации

4.3 Разработка статистических критериев выявления фальсификации продукции.

4.4 Разработка критериев партионной идентификации спиртных напитков по физико-химическим характеристикам.

4.5. Технико-экономическое обоснование внедрения системы паспортизации спиртных напитков.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков на основе комплекса физико-химических показателей»

Актуальность работы. С наступлением мирового экономического кризиса покупательная способность населения в значительной степени упала, вследствие чего увеличилась доля находящейся в обороте фальсифицированной и контрафактной продукции. Массовая фальсификация алкогольных напитков в нестабильных экономических условиях — явление, характерное для отечественного продовольственного рынка. Выявление фальсификации товаров этой группы — один из национальных факторов здоровья населения. Особое место на рынке фальсифицированных алкогольных напитков занимают спиртные напитки. Пользуясь традиционно высоким спросом у населения и одновременно обладая большой рентабельностью фальсификации, данная подгруппа алкогольных напитков представляет наибольшую опасность для здоровья потребителя. В рамках действующих нормативных и технических документов идентификация и выявление фальсификации спиртных напитков являются затруднительными, кроме того, в научной литературе не существует единого подхода к выбору критериев идентификации спиртных напитков. Одним из наиболее действенных способов выявления и предотвращения оборота фальсифицированной и контрафактной продукции служит регистрация характеристик выпускаемых партий напитков с использованием физико-химических методов анализа, обеспечивающих достоверность и надежность результатов идентификации.

Цель диссертационной работы: разработка автоматизированной информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков на основе комплекса инструментальных экспресс-методов анализа.

Для осуществления поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- провести анализ отечественного и международного опыта идентификации алкогольных напитков с использованием современных инструментальных методов и автоматизированных технологий;

- экспериментально обосновать комплекс обобщенных физико-химических характеристик, регистрируемых при помощи экспресс-методов анализа и отвечающих требованиям, предъявляемым к показателям и критериям идентификации;

- исследовать характер изменения спектральных кривых в УФ-области спектра поглощения в зависимости от ассортиментной принадлежности спиртных напитков, условий и сроков их хранения, определить информативные участки спектра для индивидуализации образцов;

- провести кластеризацию образцов спиртных напитков с учетом пределов варьирования параметров УФ-спектра поглощения для обеспечения возможности различения подлинной, некачественной и фальсифицированной продукции;

- установить характерные пределы варьирования величины удельной электропроводности и характер их изменения в процессе хранения для различных видов спиртных напитков;

- разработать статистические критерии определения тождественности и меры сходства спиртных напитков по совокупности параметров УФ-спектра поглощения и величине удельной электропроводности с целью их идентификации;

- разработать математический способ обработки и хранения спектральных характеристик для обеспечения функционирования информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков;

- разработать алгоритм функционирования автоматизированной системы идентификации спиртных напитков и специализированное прикладное программное обеспечение для реализации данного алгоритма;

- предложить разработать методические рекомендации по внедрению и использованию автоматизированной информационной системы идентификации алкогольных напитков на основе регистрации спектральных и электрохимических характеристик в целях контроля, выявления и противодействия распространению на рынке недоброкачественной, фальсифицированной и контрафактной продукции.

Научная новизна работы:

Впервые научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования совокупности параметров УФ-спектра поглощения и величины удельной электропроводности для быстрой идентификации и выявления фальсификации отдельных видов спиртных напитков.

Изучено влияние процесса хранения на изменение спектральных характеристик и удельной электропроводности, что позволило обосновать достоверные пределы варьирования показателей в спиртных напитках.

Предложен математический метод сжатия спектральных характеристик на основе представления спектра в виде суперпозиции полинома третьей степени и 6 кривых Гаусса, обеспечивающий возможность формирования и функционирования информационной базы данных для целей идентификации.

Разработаны критерии различения подлинной и фальсифицированной продукции на основе статистической кластеризации данных УФ-спектров поглощения.

Практическая значимость работы:

Установлены достоверные диапазоны варьирования спектральных характеристик и удельной электропроводности для разных видов спиртных напитков, позволяющие использовать данные показатели для подтверждения подлинности, выявления фальсифицированной и контрафактной продукции.

Разработаны алгоритм и принципиальная схема работы автоматизированной информационно-аналитической системы идентификации алкогольных напитков на основе регистрации спектральных и электрохимических характеристик.

Разработано специализированное прикладное программное обеспечение, необходимое для внедрения предлагаемой системы в практику идентификации спиртных напитков.

Подготовлены методические рекомендации по внедрению и использованию автоматизированной информационно-аналитической системы идентификации алкогольных напитков на основе регистрации спектральных и электрохимических характеристик в целях контроля, выявления и противодействия распространению на рынке недоброкачественной, фальсифицированной и контрафактной продукции.

Положения, выносимые на защиту:

Экспериментальные данные, демонстрирующие надежность и воспроизводимость спектральных и электрохимических характеристик и возможность их использования в качестве отличительных признаков для целей паспортизации и идентификации спиртных напитков.

Оригинальная технология обработки УФ-спектров, лежащая в основе формирования электронного паспорта анализируемого объекта.

Алгоритм и принципы работы автоматизированной информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков на основе физико-химических показателей, комплексно характеризующих состав.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научных конференциях: V Международная научно-практическая конференция «Современная экономика: концепции и модели инновационного развития» (Москва, 2013), IV Международная научно-практическая конференция «Современная экономика: концепции и модели инновационного развития» (Москва, 2012), Международная межведомственная научно-практическая конференция «Товароведение в информационном обществе. Товароведение, экспертиза, технология и хранение продовольственных товаров» (Москва, 2011), Всероссийская научно-практическая конференция «Защита отечественного потребительского рынка от некачественных и фальсифицированных товаров» (Москва, 2009).

Заключение диссертации по теме «Товароведение пищевых продуктов и технология общественного питания», Белкин, Юрий Дмитриевич

Выводы и рекомендации:

1. Экспериментально доказано, что для спиртных напитков различных видов: коньяков, бренди, виноградных водок и водок — существенно различаются форма кривой УФ-спектра поглощения и пределы варьирования величины удельной электропроводности, что позволяет использовать указанные характеристики в качестве отличительных признаков для целей идентификации.

2. Определены оптимальные границы информативной области УФ-спектров поглощения для их регистрации с целью идентификации: 230-350 нм - для спиртных напитков винодельческого происхождения, 200-230 нм - для водок.

3. Изучены изменения спектральных и электрохимических характеристик спиртных напитков в процессе хранения, в том числе при нарушениях герметичности укупорочных средств. Для целей повышения достоверности идентификации разработан статистический метод учета изменений УФ-спектров, происходящих в ходе хранения продукции.

4. Определены достоверные диапазоны варьирования спектральных и электрохимических характеристик для подлинной и фальсифицированной алкогольной продукции. На основе метода кластерного анализа УФ-спектров поглощения предложен механизм разделения подлинных, некачественных и фальсифицированных спиртных напитков винодельческого происхождения.

5. Разработана методология идентификации спиртных напитков с достоверностью не менее 92 % на основе сопоставления величины удельной электропроводности и параметров УФ-спектров поглощения идентифицируемого и эталонного образцов с определением меры сходства образцов.

6. Для обеспечения эффективного функционирования информационной базы данных разработан способ аппроксимации кривых УФ-спектров поглощения суперпозицией полинома третьей степени и шести кривых Гаусса с Я2 не менее 0,99999.

7. Разработан двухэтапный алгоритм функционирования информационно-аналитической системы идентификации спиртных напитков с использованием сигнатурного и бессигнатурного методов идентификации.

8. Разработано прикладное программное обеспечение БрцкЕхрег!:, реализующее алгоритм партионной идентификации спиртных напитков и методологию выявления фальсифицированной продукции.