Faits:
A.
Par jugement du 28 mai 2013, le Tribunal de police de l'arrondissement de l'Est vaudois a constaté que X._ s'était rendu coupable de circulation au volant d'un véhicule automobile en état d'ébriété (taux qualifié) et l'a condamné à 12 jours-amende à 60 francs, avec sursis durant 2 ans et une amende de 420 francs, peine convertible en 7 jours de peine privative de liberté. Il a mis les frais de la cause à sa charge.
B.
La Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a intégralement confirmé le jugement de première instance par décision du 28 août 2013 et a mis les frais d'appel à la charge du prévenu.
L'autorité cantonale s'est fondée sur l'état de fait suivant.
Le 10 juillet 2012, vers 1h30 du matin, X._ circulait à Puidoux-Gare sur la route de Sous-la-Ville. Lors de son interpellation, la police a constaté qu'il sentait l'alcool et a procédé à deux tests à l'éthylomètre révélant des taux d'alcool de respectivement 0.84o/oo (à 1h34) et 0.83o/oo (à 1h36). Suite à une prise de sang effectuée à 2h10, une première analyse de l'échantillon sanguin datant du 19 juillet 2012 a révélé un taux d'alcool moyen de 0.86 g/kg et un intervalle de confiance compris entre 0.81 et 0.91 g/kg (soit ± 0.05 g/kg). Une nouvelle analyse effectuée le 5 septembre 2012 sur le même échantillon de sang a révélé une valeur moyenne de 0.94 g/kg avec un intervalle de confiance compris entre 0.89 et 0.99 g/kg (soit ± 0.05 g/kg). Sur injonction du premier juge, un deuxième échantillon de sang prélevé sur X._ a été analysé le 24 mai 2013. Il en ressort un taux d'alcool moyen de 0.89 g/kg avec un intervalle de confiance compris entre 0.84 et 0.94 g/kg (soit ± 0.05 g/kg).
C.
X._ forme un recours en matière pénale contre cette décision et conclut, sous suite de frais et dépens, principalement, à son annulation et à ce qu'il soit constaté qu'il s'est rendu coupable de conduite en état d'ébriété simple et réduire en conséquence les sanctions pénales prononcées à son encontre. Subsidiairement, il conclut à ce que la cause soit renvoyée à la cour d'appel, respectivement à l'autorité de première instance, pour qu'elle statue à nouveau dans le sens des considérants.
Considérant en droit:
1.
Le recourant estime que les faits de la cause ont été établis de manière erronée et arbitraire en lien avec le taux d'alcool. Il y voit une violation de la présomption d'innocence, respectivement du principe in dubio pro reo.
1.1. Dans le recours en matière pénale, les constatations de fait de la décision entreprise lient le Tribunal fédéral (art. 105 al. 1 LTF), sous les réserves découlant des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de l'arbitraire (art. 9 Cst.; voir sur cette notion: ATF 138 III 378 consid. 6.1 p. 379) dans la constatation des faits. La recevabilité d'un tel grief, ainsi que de tous ceux déduits du droit constitutionnel et conventionnel, suppose l'articulation de critiques circonstanciées (ATF 136 II 101 consid. 3 p. 105), claires et précises, répondant aux exigences de motivation accrues déduites de l'art. 106 al. 2 LTF (ATF 133 IV 286 consid. 1.4 p. 287). Les critiques appellatoires sont, en particulier, irrecevables (cf. ATF 139 II 404 consid. 10.1 p. 445; 137 II 353 consid. 5.1 p. 356).
La présomption d'innocence, garantie par l'art. 32 al. 1 Cst., ainsi que son corollaire, le principe in dubio pro reo, concernent tant le fardeau de la preuve que l'appréciation des preuves (ATF 127 I 38 consid. 2a p. 40; 120 Ia 31 consid. 2c p. 36 et les références citées). En lien avec l'appréciation des preuves, ces principes sont violés si le juge du fond se déclare convaincu de faits défavorables à l'accusé sur lesquels, compte tenu des éléments de preuve qui lui sont soumis, il aurait dû éprouver des doutes (ATF 120 Ia 31 consid. 2c p. 37).
En tant que le recourant tente uniquement de démontrer que la cour cantonale aurait dû éprouver des doutes sur son taux d'alcool au moment des faits, les moyens déduits de l'arbitraire et de la présomption d'innocence n'ont pas de portée distincte (cf. ATF 127 I 38 consid. 2a p. 41).
1.2. Pour l'essentiel, l'autorité cantonale a forgé sa conviction sur la base des résultats d'examens sanguins, révélant tous un taux d'alcool supérieur à 0.8 g/kg. Elle s'est également fondée sur d'autres éléments du dossier, tels que les constatations policières au moment de l'interpellation et les tests de l'éthylomètre indiquant des taux de 0.84o/oo et 0.83o/oo.
Pour retenir un taux d'alcoolémie qualifié de 0.81 g/kg (cf. art. 1 al. 2 de l'Ordonnance de l'Assemblée fédérale du 21 mars 2003 concernant les taux d'alcoolémie limites admis en matière de circulation routière; RS 741.13), la cour cantonale s'est fondée sur la mesure d'échantillon sanguin relevant l'alcoolémie la plus faible (0.86 g/kg) et en a déduit 0.05 g/kg, correspondant à l'indice de confiance fixé par l'Office fédéral des routes (OFROU; cf. Annexe 2 aux Instructions du 22 mai 2008 concernant la constatation de l'incapacité de conduire dans la circulation routière, ch. 5) et figurant dans le rapport d'analyse.
1.3. Dans un premier temps, le recourant soutient qu'il eût fallu retenir le résultat minimal de l'analyse la plus favorable (0.86 g/kg) et tenir compte d'une marge de ± 0.08 g/kg, afin de lui imputer finalement un taux d'alcool de 0.78 g/kg. Pour parvenir à ce résultat, il se fonde sur les trois valeurs moyennes résultant des différentes analyses (0.86 g/kg; 0.94 g/kg; 0.89 g/kg) et souligne qu'elles divergent, entre la plus élevée et la plus faible, de 0.08 g/kg, ce qui imposerait d'écarter l'indice de confiance statistique de ± 0.05 g/kg.
1.3.1. Il convient de rappeler préliminairement que chaque résultat d'analyse provient lui-même de quatre déterminations par échantillon de sang selon deux méthodes distinctes (Annexe 2 aux Instructions du 22 mai 2008 concernant la constatation de l'incapacité de conduire dans la circulation routière, ch. 3), soit quatre mesures différentes dont la moyenne donne le résultat d'analyse, lequel doit faire l'objet d'un contrôle de qualité interne de manière que l'indice de confiance statistique de ± 0.05 g/kg soit respecté (cf. Annexe 2 aux Instructions du 22 mai 2008 concernant la constatation de l'incapacité de conduire dans la circulation routière, ch. 4 et 5). Il s'ensuit que l'indice de confiance de ± 0.05 g/kg est une notion statistique fixe, déterminée par l'OFROU, qui n'a de signification que par rapport à un groupe de données déterminé et à la moyenne de ces valeurs.
1.3.2. Cela étant posé, le recourant ne démontre d'aucune manière quelle serait la pertinence statistique de considérer à titre d'indice de confiance, l'écart existant entre les valeurs moyennes de deux groupes de mesures, ce d'autant que cette méthode ne trouve aucune assise dans les documents auxquels il se réfère. Sa critique est dès lors infondée.
1.4. Par ailleurs, le recourant reproche à l'autorité cantonale de s'être fiée aux résultats des examens sanguins alors même qu'à teneur d'un courrier du laboratoire d'analyse du 27 mai 2013, " i l y a 95% de probabilité pour que la vraie valeur soit dans l'intervalle de confiance indiqué. Mais il reste 5% de probabilité pour qu'elle soit en dehors de cet intervalle " (cf. jugement entrepris 3.1c p. 11).
1.4.1. Selon la jurisprudence relative au taux d'alcool en matière de circulation routière, lorsqu'une analyse de sang a pu être effectuée à satisfaction scientifique, le juge ne saurait s'en écarter. En particulier, il est tenu de respecter le cadre défini par l'analyse, autrement dit les valeurs minimale et maximale d'alcoolémie qu'elle fixe (cf. ATF 129 IV 290 consid. 2.7 p. 295). En revanche, aucune disposition légale n'impose en elle-même au juge de retenir l'alcoolémie la plus faible mentionnée dans l'analyse (cf. ATF 129 IV 290 consid. 2.7 p. 295; arrêt 6S.412/2004 du 16 décembre 2005 consid. 2.9).
1.4.2. En l'occurrence, aucun élément au dossier ne permet de mettre en doute la méthode d'analyse suivie par les laboratoires agréés selon le protocole idoine. En tant que le recourant évoque un certain manque de sérieux d'un des laboratoires ayant procédé aux analyses, sous prétexte que ce dernier n'aurait pas répondu de manière satisfaisante à ses questions relatives aux différences entre les mesures, sa critique est irrecevable, faute de répondre aux exigences de motivation déduites de l'art. 106 al. 2 LTF.
Au vu de ce qui précède et dans la mesure où les valeurs obtenues par le biais des analyses sanguines sont corroborées par le résultat de deux tests à l'éthylomètre, il y a lieu d'admettre que les analyses ont pu être effectuées à satisfaction scientifique, de sorte que le juge était tenu de respecter le cadre des valeurs résultant des examens effectués. Aussi, c'est à bon droit que la cour cantonale a retenu une alcoolémie de 0.81 g/kg.
1.4.3. Se fondant sur la probabilité de 95% évoquée plus haut, le recourant estime qu'il subsiste une chance sur vingt qu'il soit innocent. Dans la mesure où il entend, par-là, remettre en question la validation des résultats d'analyse telle qu'exposée dans les directives officielles du Centre suisse de contrôle de qualité liées aux procédures statistiques de contrôle de qualité interne pour l'analyse de l'éthanolémie (ch. 3.3 Validation des résultats d'analyse), il apparaît d'emblée que la prémisse de son raisonnement est erronée. En effet, à teneur de ce document, les formules utilisées permettent de calculer le critère d'acceptation d'un dépistage quadruple du taux d'alcoolémie pour que l'intervalle de ± 0.05 g/kg (pour une valeur ≤ 1.00 g/kg) autour de la moyenne des quatre mesures obtenues soit garanti avec une probabilité d'au moins 95%. Comme le mentionne la cour cantonale, cela ne signifie d'aucune manière que 5% des valeurs se situeraient en-dessous de 0.8 g/kg. En effet, même en retenant la valeur moyenne mesurée la plus favorable au recourant (0.86 g/kg), nombre de valeurs se trouvant en-dehors de l'intervalle de confiance (toutes celles comprises entre 0.80 et 0.81 g/kg et toutes celles excédant 0.91 g/kg) constituent une alcoolémie qualifiée.
Partant, la critique du recourant est mal fondée.
1.5. Le recourant soutient qu'en affirmant que le juge n'est pas tenu de retenir le taux d'alcool le plus faible mentionné dans l'analyse, la cour cantonale a violé la présomption d'innocence. Or, l'autorité cantonale a précisément retenu le taux le plus faible en l'espèce, de sorte qu'il n'y a pas lieu d'entrer en matière sur cette critique. En tout état, il est renvoyé à la jurisprudence précitée sur ce point (cf. supra consid. 1.4.1).
1.6. En tant que le recourant soutient que les mesures de l'éthylomètre ne sont pas fiables, en se référant à une affaire vaudoise datant de 1994, dans laquelle il était question d'un "intervalle de confiance allant de 0.5 à 0.6 grammes pour mille", il ne tente pas de démontrer de manière qui satisfasse aux exigences déduites de l'art. 106 al. 2 LTF, que les faits auraient été établis ou appréciés de manière arbitraire.
Lorsqu'il requiert la production auprès de la cour de céans, du dossier de l'affaire vaudoise précitée, il omet qu'aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (art. 99 al. 1 LTF).
2.
Le recourant ne saurait renvoyer la cour de céans à son mémoire d'appel cantonal, dès lors que le recours adressé au Tribunal fédéral doit être complet (cf. art. 42 al. 1 et 2 LTF; voir également ATF 134 II 244 consid. 2.1-2.3 p. 246 ss). Il en va ainsi en particulier du grief selon lequel l'art. 15 de l'Ordonnance du 28 mars 2007 sur le contrôle de la circulation routière (OCCR; RS 741.013) aurait été violé (cf. mémoire de recours ch. 5b p. 4). Lorsqu'il évoque cette disposition en se bornant à affirmer qu'il aurait été privé d'un examen médical (mémoire de recours ch. 12 p. 7), il ne tente pas d'expliquer en quoi consisterait cette violation et ne formule ainsi aucune critique recevable au regard de l'art. 42 al. 2 LTF. A toutes fins utiles, le recourant est renvoyé à l'art. 15 al. 2 OOCR, qui prévoit qu'un examen médical n'est pas nécessaire si la personne concernée ne présente, dans son comportement, aucun indice révélant une autre cause d'incapacité de conduire que l'alcool.
3.
Au vu de ce qui précède, le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant, qui succombe, supporte les frais de justice (art. 66 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 4'000 francs, sont mis à la charge du recourant.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 20 mars 2014
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
La Greffière: Boëton