物理检验讲解ppt课件.ppt

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1、LOGO食品分析与检验技术食品分析与检验技术主讲教师：主讲教师：LOGO第五章第五章 食品的物理检验法食品的物理检验法LOGO主要方法主要方法相相 对对 密密 度度 法法1折折 光光 法法2旋旋 光光 法法3LOGO 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物理检验法。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。LOGO第一节第一节 相对密度法相对密度法1有关密度的概念2 2密度测定的意义3 3液态食品密度的测定法LOGO一、有关密度的概念一、有关密度的概念密密 度度真真 密密 度度视视 密密 度度真真 固固 形形 物物视视 固固 形形 物物密度相关

2、密度相关密度相关密度相关概念概念概念概念LOGO1.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LOGO4.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。LOGO 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

3、 表示物质的温度，t2表示水的温度。LOGO 当用密度瓶或密度天平测定液体的相对密度时，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：0.99823LOGO 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。LOGO二、密度测定的意义二、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 0.9090-0.9295LOGO2.制糖工业、番茄制品 测定出液态食品的相对密度

4、以后，通过查表可求出其固形物的含量。3.酒精 查酒精含量-密度关系表。LOGO三、液态食品相对密度的测定方法三、液态食品相对密度的测定方法1.密度瓶法1.1原理与构造 利用具有一定体积的密度瓶，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。LOGO带温度计的带温度计的密度瓶密度瓶LOGO 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

5、样品溶液的相对密度。LOGO 1.2测定方法1、先把密度瓶洗干净，再依次用乙乙醇醇、乙乙醚醚洗涤，烘干并冷却后，精密称重。2、装满样液盖上瓶盖，置20水水浴浴内内浸浸0.5小时小时，使内容物的温度达到20。3、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。LOGO4、将样液倾出，洗净密度瓶。5、装装入入煮煮沸沸30分分钟钟并并冷冷却却到到20以以下下的的蒸蒸馏馏水水，按上法操作。6、测出同体积20蒸馏水的质量。LOGO按下式计算按下式计算式中 m0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；0.9982320时水的密度，g

6、cm3。LOGO1.3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。LOGO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。LOGO2.密度计法2.1原理和结构 密度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。LOGO 头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银或其它重

7、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。LOGO2.2种类种类 食品工业中常用的食品工业中常用的密度计按其标度方法的密度计按其标度方法的不同，可分为普通密度不同，可分为普通密度计、锤度计、乳稠计、计、锤度计、乳稠计、波美计等。如图。波美计等。如图。LOGO 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（0.7001.000）称为轻表，用于测量比水轻的液体，刻度值大于1的（1.0002.000）称为重表，用来测量比水重的液体。普通密度计普通密度计LOGO又称勃

8、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。锤度计锤度计LOGOv其刻度方法是以20为标准温度，在蒸馏水中为0 BX，在1蔗糖溶液中为1 BX（即100g蔗糖溶液中含lg蔗糖），以此类推。v锤度计的刻度范围有多种，常用的有：0-6，5-11，10-16，15-21等。LOGO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，则应减去相应的温度校正值。LOGO例：在17时观测锤度为22.00查附表得校正

9、值为0.18，则标准温度20时糖锤度为 22.000.1821.82（0 BX）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16.000.2416.24（0 BX）LOGO乳稠汁乳稠汁 乳稠汁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1.0151.045。LOGO 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“”）表示，其刻度范围为1545。LOGOv使用时把测得的读数按上述关系可换算为相对密度值。v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

10、数加2，即LOGO 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1025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。LOGO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。LOGO例1：16时20/4乳稠计读数为31换算为20应为：31（2016）0.2310.830.2即1.03021.03020.0021.0322LOGO例2：25时20/4乳稠计读数为29.8换算为20应为：29.8（2520）0.229.81.030.8即1.030

11、8=1.03080.0021.0328LOGO 1、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。2、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。3、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LOGO2.4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，

12、则以弯月面上缘为准。LOGO第二节第二节 折折 光光 法法1基本概念2 2测定折射率的意义3 3折光仪的构造和性能的简介LOGO2.1 基本概念基本概念2.1.1光的反射现象与反射定律2.1.2光的折射现象与折射定律2.1.3.全反射与临界角LOGO2.1.1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。LOGO 光的折射现象光的折射现象 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

13、改变，一部分光线进入第二种介质，这种现象称为折射现象。2.1.2光的折射现象与折射定律LOGO光的折射光的折射 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。LOGO光的折射示意图LOGO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LOGO折折射射率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

14、对折射率（简称折射率，折光率），以n表示，即：n显然n1n2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 LOGO2.1.3.全反射与临界角2.1.3.1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。LOGO2.1.3.2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。LOGO 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n1n2sin临式中：n2棱

15、镜的折射率，是已知的。因此，只要测得了临界角临 就可求出被测样液的折射率n1。即在固定一种介质时，临界角临的大小和折射率有简单的函数关系。LOGOv阿贝折光仪就是根据这个原理设计的。阿贝折光仪就是根据这个原理设计的。v如图如图5-45-4是仪器构造的示意图。它的主要部分是仪器构造的示意图。它的主要部分为两块直角棱镜为两块直角棱镜PIPI，PIIPII，棱镜，棱镜PIPI的粗糙表面的粗糙表面 与与PIIPII的光学平面镜的光学平面镜ADAD之间约有之间约有0.10.1到到0.15mm0.15mm的空隙，用于装待测液体并使在的空隙，用于装待测液体并使在PIPI、PIIPII间铺间铺成一簿层。成一簿

16、层。LOGOv光线从反射镜射入棱镜光线从反射镜射入棱镜PIPI后，由于镜面是粗后，由于镜面是粗糙的毛玻璃而发生漫射，从各种角度透过缝糙的毛玻璃而发生漫射，从各种角度透过缝隙的被测液体进入棱镜隙的被测液体进入棱镜PIIPII中，中，当入射角增大到某一角度（临界角临）时，折射角达到90，折射光线消失，只剩下反射光线。此时，会见到目镜上半明半暗会见到目镜上半明半暗LOGOv从几何光学原理可以证明，缝隙中液体的折从几何光学原理可以证明，缝隙中液体的折射率射率n n液与液与临间的关系为：间的关系为：vn n液液=n=n棱镜棱镜sin sin 临v n n棱镜棱镜对一定的棱镜为一常数，所以液体对一定的棱镜

17、为一常数，所以液体的折射率的折射率n n液是液是临的函数。的函数。v由由临可计算液体折射率。折光仪上已经把读可计算液体折射率。折光仪上已经把读数数临换算成换算成n n液的值，可直接读出液的值，可直接读出n n液的值。液的值。LOGO2.2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。LOGOv蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。v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。LOGO 各种油脂具有

18、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。LOGO 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1.341991.34275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。LOGO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。LOGO 必须指出的是：折光

19、法测得的只是可溶性固形物含量，但对于番茄酱，果酱等个别食品，已通过实验编制了总固形物与可溶性固形物关系表先用折光法测定可溶性固形物含量即可查出总固形物的含量。LOGO2.3 折光仪的构造和性能的简介折光仪的构造和性能的简介折光仪是利用临界角原理测定物质折射率的仪器食品工业中最常用的是阿贝折光仪、手提式折光仪、数字阿贝折光仪。LOGO2.3.1阿贝折光仪2.3.1.1结构及原理其光学系统由观测系统和读数系统两部分组成，如图。LOGOLOGOLOGO 观测系统：光线由反光镜l反射，经进光棱镜2、折射棱镜3及其间的样液薄层折射后射出。再经色散补偿器4消除由折射棱镜及被测样品所产生的色散，然后由物镜5

20、将明暗分界线成像于分划板6上，经目镜7、8放大后成像于观测者眼中。阿贝折光计的光学系统阿贝折光计的光学系统LOGO 读数系统：光线由小反光镜14反射，经毛玻璃13射到刻度盘12上，经转向棱镜11及物镜10将刻度成像于分划板9上，通过目镜7、8放大后成像观测者眼中。LOGOv当旋动旋钮2时，使棱镜摆动，视野内明暗分界线通过十字交叉点，表示光线从棱镜入射角达到了临界角。当测定样液浓度不同时，折射率也不同，故临界角的数值亦有不同。在读数镜筒中即可读取折射率n，或糖液浓度，或固形物的含量。LOGO2.3.1.2阿贝折光仪的使用方法(1)折光仪的校正 通常用测定蒸馏水折射率的方法进行校准，在20下折光仪

21、应表示出折射率为1.33299或可溶性固形物为0。苦校正时温度不是20应查出该温度下蒸馏水的折射率再进行核准。对于高刻度值部分用具有一定折射率的标准玻璃块（仪器附件）校准。LOGO 校正方法是打开进光棱镜，在校准玻璃块的抛光面上滴一滴溴化萘将其粘在折射棱镜表面上，使标准玻璃块抛光的一端向下，以接受光线。测得的折射率应与标准玻璃块的折射率一致。校准时若有偏差，可先使读数指示于蒸馏水或标准玻璃块的折射率值，再调节分界线调节螺丝使明暗分界线恰好通过十字线交叉点。LOGO (2)使用方法使用方法 以脱脂棉球蘸取酒精擦净棱镜表面，挥干乙醇。滴加l2滴样液于进光棱镜磨砂面上，迅速闭合两块棱镜，调节反光镜使

22、镜筒内视野最亮。由目镜观察，转动棱镜旋钮，使视野出现明暗两部分。LOGO旋转色散补偿器旋钮，使视野中只有黑白两色。旋转棱镜旋钮使明暗分界线在十字线交叉点。从读数镜筒中读取折射率或重量百分浓度。LOGO测定样液温度。打开棱镜，用水、乙醇或乙醚擦净棱镜表面及其他各机件。在测定水溶性样品后，用脱脂棉吸水洗净，若为油类样品，须用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。LOGOLOGO常用标准液常用标准液标准液T（K）T(0C)NDt(-dn/dtx105)水丙酮氯仿苯氯苯醋酸二硫化碳二碘甲烷288293298293288288293288293288293288288152025201515201520152515

23、151.333391.332991.332501.35911.44861.50441.50121.52751.54271.37391.36981.63191.744307091150596354387864LOGO2.3.1.3影响折射率测定的因素影响折射率测定的因素(1)光波长的影响 物质的折射率因光的波长而异，波长较长折射率较小，波长较短折射率较大。测定时光源通常为白光。LOGO当白光经过棱镜和样液发生折射时，因各色光的波长不同，折射程度也不同，折射后分解成为多种色光，这种现象称为色散。光的色散会使视野明暗分界线不清，产生测定误差。为了消除色散，在阿贝折光仪观测镜筒的下端安装了色散补偿器。

24、LOGO(2)温度的影响 溶液的折射率随温度而改变，温度升高折射率减小；温度降低折射率增大折光仪上的刻度是在标准温度20下刻制的所以最好在20下测定折射率。否则，应对测定结果进行温度校正。超过20时，加上校正数；低于20时，减去校正数。LOGO2.3.2手提式折光仪简介 手提式折光仪由一个棱镜、一个盖板及一个观测镜筒组成，利用反射光测定。其光学原理与阿贝折光仪相同。该仪器操作简单，便于携带，常用于生产现场检验。LOGOLOGOLOGOLOGO手持糖度计的读数 LOGO思考题思考题1.什么是相对密度？测定相对密度的方法有哪些？有何测定意义？2.折光法测定原理，仪器，方法。3.温度对密度、折光率和旋光度有何影响？LOGO