《精编》试论食品的物理检测法

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1、第四章食品的物理检测法 主要内容 物理检测方法 食品的物性测定 物理检测 根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为物理检验法 物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法 相对密度法 一 有关密度的概念 密度 真密度 视密度 真固形物 视固形物 密度相关概念 一 有关密度的概念 1 密度 物质在一定温度下 每单位体积物质的质量 以符号d表示 单位 g cm32 相对密度d某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比 3 密度与相对密度的关系 一 有关密度的概念 4 真密度某一液体在20 时的质量与同体积纯水在4 时的质量之比 5 视密度溶液对同温度水的密度之

2、比 以符号表示 6 真固形物某一溶液 当其中水分全被蒸发干涸时 所得的固形物 一 有关密度的概念 7 视固形物对于真固形物 蔗糖 非蔗糖成分 的混合物来说 它对溶液密度的影响与蔗糖不一样 但为方便起见 假定非蔗糖物质对溶液密度的影响程度和蔗糖相等 因此 非蔗糖溶液的密度亦可以从纯蔗糖的质量浓度表中查知其固形物含量的近似值 称为视固形物 因为物质一般都具有热胀冷缩的性质 所以密度和相对密度的值都随温度的改变而改变 故密度应标示出测定时物质的温度 表示为 而相对密度应标示出测定时物质的温度及水的温度 表示为如 其中t1表示物质的温度 t2表示水的温度 一 有关密度的概念 当用密度瓶或密度天平测定液

3、体的相对密度时 以测定溶液对同温度水的相对密度比较方便 通常测定液体在20 时对水在20 时的相对密度 以表示 和之间可以用下式换算 0 99823 一 有关密度的概念 同理 若要将换算为 可按下式计算 式中 温度t2时水的密度 g cm3 一 有关密度的概念 二 密度测定的意义 1 密度是物质的一种物理指标正常的液态食品 其相对密度都在一定的范围内 可以通过它了解食品的纯度或者掺假情况 例如 全脂牛奶为1 028 1 032植物油 压榨法 为0 9090 0 9295 二 密度测定的意义 2 制糖工业 番茄制品测定出液态食品的相对密度以后 通过查表可求出其固形物的含量 3 酒精查酒精含量 密

4、度关系表 三 相对密度的测定方法 1 密度瓶法1 1原理与构造利用具有已知的同一密度瓶 在一定温度下 分别称取等体积的样品试液与蒸馏水的质量 两者的质量比 就是该样品试液的密度 常见的密度瓶有两种 普通密度瓶 带温度计密度瓶 1 密度瓶法 带温度计的密度瓶 三 相对密度的测定方法 密度瓶是测定液体相对密度的专用精密仪器 是容积固定的玻璃称量瓶 其种类和规格有多种 常用的有带温度计的精密度瓶和带毛细管的普通密度瓶 见图 在一定温度下 同一密度瓶分别称取等体积的样品溶液和蒸馏水的质量 两者之比即为该样品溶液的相对密度 三 相对密度的测定方法 1 2测定方法 先把密度瓶洗干净 再依次用乙醇 乙醚洗涤

5、 烘干并冷却后 精密称重 装满样液盖上瓶盖 置20 水浴内浸0 5小时 使内容物的温度达到20 用滤纸来吸去支管标线上的样液 盖上侧管帽后取出 用滤纸把瓶外擦干 置天平室内30分钟后称重 将样液倾出 洗净密度瓶 装入煮沸30分钟并冷却到20 以下的蒸馏水 按上法操作 测出同体积20 蒸馏水的质量 三 相对密度的测定方法 三 相对密度的测定方法 水洗干净 乙醇洗涤 乙醚洗涤 烘干 冷却 精确称重M0 装满样液 盖上瓶盖 20 水浴 0 5小时 滤纸吸去支管标线上的样液 盖上侧管帽后取出 用滤纸擦干瓶外 天平室内30min后称重M2 同一温度同一个比重瓶测定蒸馏水的重量M1 按下式计算 式中m0

6、空密度瓶质量 g m1 密度瓶和水的质量 g m2 密度瓶和样品的质量 g 0 99823 20 时水的密度 g cm3 三 相对密度的测定方法 1 3说明 本法适用于测定各种液体食品的相对密度 特别适合于样品量较少的场合 对挥发性样品也适用 结果准确 但操作较繁琐 测定较粘稠样液时 宜使用具有毛细管的密度瓶 水及样品必须装满密度瓶 瓶内不得有气泡 拿取已达恒温的密度瓶时 不得用手直接接触密度瓶球部 以免液体受热流出 应带隔热手套取拿瓶颈或用工具夹取 水浴中的水必须清洁无油污 防止瓶外壁被污染 天平室温度不得高于20 以免液体膨胀流出 三 相对密度的测定方法 2 密度计法 2 1原理和结构密度

7、计是根据阿基米德原理制成的 其种类很多 但结构和形式基本相同 都是由玻璃外壳制成 头部呈球形或圆锥形 里面灌有铅珠 水银或其它重金属 使其能立于溶液中 中部是胖肚空腔 内有空气故能浮起 尾部是一细长管 内附有刻度标记 刻度是利用各种不同密度的的液体标度的 三 相对密度的测定方法 2 2种类 食品工业中常用的密度计按其标度方法的不同 可分为普通密度计 锤度计 乳稠计 波美计等 如图 三 相对密度的测定方法 普通密度计是直接以20 时的密度值为刻度的 一套通常由几支组成 每支的刻度范围不同 刻度值小于1的 0 700 1 000 称为轻表 用于测量比水轻的液体 刻度值大于1的 1 000 2 00

8、0 称为重表 用来测量比水重的液体 普通密度计 三 相对密度的测定方法 又称勃力克斯计 Brixscale 简写为Bx 锤度计是专用于测定糖液浓度的密度计 它是以蔗糖溶液重量百分浓度为刻度的 以符号 0BX表示 其刻度方法是以20 为标准温度 在蒸馏水中为0BX 在1 蔗糖溶液中为10BX 即100g蔗糖溶液中含lg蔗糖 以此类推 锤度计的刻度范围有多种 常用的有 0 6 5 11 10 16 15 21等 锤度计 三 相对密度的测定方法 若测定温度不在标准温度 20 应进行温度校正 当测定温度高于20 时 因糖液体积膨胀导致相对密度减小 即锤度降低 故应加上相应的温度校正值 见附表 反之 则

9、应减去相应的温度校正值 三 相对密度的测定方法 三 相对密度的测定方法 例 在17 时观测锤度为22 00查附表1得校正值为0 18 则标准温度20 时糖锤度为22 00 0 18 21 82 0BX 在24 时观测锤度为16 00 查表得校正值为0 24 则标准温度 20 时糖锤度为16 00 0 24 16 24 0BX 乳稠计是专用于测定牛乳相对密度的密度计 测量相对密度的范围1 015 1 045 三 相对密度的测定方法 乳稠计 它是将相对密度减去1 000后再乘以1000作为刻度 以度 符号 数字右上角标 0 表示 其刻度范围为15 45 使用时把测得的读数按上述关系可换算为相对密度

10、值 乳稠计按其标度方法不同分为两种 一种是按20 4 标定的 另一种是按15 15 标定的 两者的关系是 后者读数是前者读数加2 即 三 相对密度的测定方法 三 相对密度的测定方法 使用乳稠汁时 若测定温度不是标准温度 应将读数校正为标准温度下的读数 对于20 4 乳稠计 在10 25 范围内 温度每升高1 乳稠计读数平均下降0 2 即相当于相对密度值平均减小0 0002 故当乳温高于标准温度20 时 每高一度应在得出的乳稠计读数上加0 2 乳温低于20 时 每低1 应减去0 2 例1 16 时20 4 乳稠计读数为31 换算为20 应为 31 20 16 0 2 31 0 8 30 2即 1

11、 0302 1 0302 0 002 1 0322 三 相对密度的测定方法 三 相对密度的测定方法 例2 25 时20 4 乳稠计读数为29 8 换算为20 应为 29 8 25 20 0 2 29 8 1 0 30 8即 1 0308 1 0308 0 002 1 0328 波美计 波美计是以波美度 以0B 表示 来表示液体浓度大小 按标度方法的不同分为多种类型 常用的波美计的刻度方法是以20 为标准 在蒸馏水中为00B 在15 氯化钠溶液中150B 在纯硫酸 相对密度为1 8427 中为660B 其余刻度等分 三 相对密度的测定方法 波美计分为轻表和重表两种 分别用于测定相对密度小于1的和

12、相对密度大于1的液体 波美度与相对密度之间存在下列关系 轻表 0B 或 重表 0B 145 或 三 相对密度的测定方法 将混合均匀的被测样液沿筒壁徐徐注入适当容积的清洁量筒中 注意避免起泡沫 将密度计洗净擦干 缓缓放入样液中 待其静止后 再轻轻按下少许 然后待其自然上升 静止并无气泡冒出后 从水平位置读取与液平面相交处的刻度值 同时用温度计测量样液的温度 如测得温度不是标准温度 应对测得值加以校正 2 3密度计测定方法 三 相对密度的测定方法 2 4说明 该法操作简便迅速 但准确性差 需要样液量多 且不适用于极易挥发的样品 操作时应注意不要让密度计接触量筒的壁及底部 待侧液中不得有气泡 读数时

13、应以密度计与液体形成的弯月面的下缘为准 若液体颜色较深 不易看清弯月面下缘时 则以弯月面上缘为准 三 相对密度的测定方法 折光法 一 基本概念 1光的反射现象与反射定律2光的折射现象与折射定律3 全反射与临界角 1光的反射现象与反射定律 一束光线照射在两种介质的分界面上时 要改变它的传播方向 但仍在原介质上传播 这种现象叫光的反射 见下图 光的反射遵守以下定律 入射线 反射线和法线总是在同一平面内 入射线和反射线分居于法线的两侧 入射角等于反射角 一 基本概念 光的折射现象当光线从一种介质射到另一种介质时 在分界面上 光线的传播方向发生了改变 一部分光线进入第二种介质 这种现象称为折射现象 光

14、的折射光线从一种介质 如空气 射到另一种介质 如水 时 除了一部分光线反射回第一种介质外 另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向 如下图 2光的折射现象与折射定律 一 基本概念 光的折射示意图 一 基本概念 光的折射定律 入射线 法线和折射线在同一平面内 入射线和折射线分居法线的两侧 无论入射角怎样改变 入射角正弦与折射角正弦之比 恒等于光在两种介质中的传播速度之比 式中 v1 光在第一种介质中的传播速度 v2 光在第二种介质中的传播速度 1 入射角 2 折射角 一 基本概念 折射率光在真空中的速度c和在介质中的速度v之比 叫做介质的绝对折射率 简称折射率 折光率 以n表示 即 n 显然n

15、1 n2 式中 n1和n2分别为第一介质和第二介质的绝对折射率 故折射定律可表示为 一 基本概念 3 全反射与临界角 光密介质与光疏介质两种介质相比较 光在其中传播速度较大的叫光疏介质 其折射率较小 反之叫光密介质 其折射率较大 一 基本概念 全反射光从光密物质射向光疏物质时 增大入射角 折射角增大 折射光线变暗 反射光线变强 当入射角增大到某一角度时 折射角达到90 折射光线消失 只剩下反射光线 这种现象叫做全反射 一 基本概念 发生全反射的入射角称为临界角因为发生全反射时折射角等于90 所以 即n1 n2sin 临式中 n2 棱镜的折射率 是已知的 因此 只要测得了临界角 临就可求出被测样

16、液的折射率n1 一 基本概念 二 测定折射率的意义 折射率是物质的一种物理性质 它是食品生产中常用的工艺控制指标 通过测定液态食品的折射率 可以鉴别食品的组成 确定食品的浓度 判断食品的纯净程度及品质 蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高 通过测定折射率可以确定糖液的浓度及饮料 糖水罐头等食品的糖度 还可以测定以糖为主要成分的果汁 蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量 二 测定折射率的意义 各种油脂具有其一定的脂肪酸构成 每种脂肪酸均有其特定的折射率 含碳原子数目相同时不饱和脂肪酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多 不饱和脂肪酸分子量越大 折射率也越大 酸度高的油脂折射率低 因此测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质 正常情况下 某些液态食品的折射率有一定的范围 如正常牛乳乳清的折射率在正1 34199 1 34275之间 当这些液态食品因掺杂 浓度改变或品种改变等原因而引起食品的品质发生了变化时 折射率常常会发生变化 所以测定折射率可以初步判断某些食品是否正常 如牛乳掺水 其乳清折射率降低 故测定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量 判断牛乳是否掺水 二 测定折射率的意义 必须指出的是 折光法测得的