电气基于单片机的高精度电子秤设计本科学位论文.doc
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1、 2013 届毕业论文 电导率法测地沟油之测定条件探索 院 、 部: 材料与化学工程学院 专 业: 化学工程与工艺 完成时间: 2013年5月15 目录摘 要3ABSTRACT4实验背景51 实验条件91.1 校正电导率仪器,看是否精确。91.2 实验所用溶剂的选择91.3实验所用乳化剂的选择。92.实验步骤102.1乳化条件的选择102.1.1乳化温度的选择102.1.2乳化时间的选择112.1.3乳化搅拌强度的选择122.1.4乳化水油比的选择142.2实验结论153.地沟油的提炼153.1准备地沟油提炼材料153.1.1准备实验器材153.1.2准备实验试剂153.2提炼地沟油154.以
2、食用油为基准建立半定量分析曲线测量地沟油154.1建立食用油半定量分析曲线154.2半定量测量地沟油15参考文献17致 谢19湖南工学院2013 届毕业设计(论文)课题任务书20湖南工学院毕业设计(论文)开题报告22湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表25湖南工学院2013 届毕业设计(论文)指导教师评阅表26湖南工学院毕业设计(论文)评阅评语表27湖南工学院毕业设计(论文)答辩资格审查表28湖南工学院2013 届毕业设计(论文)答辩及最终成绩评定表30摘 要以食用油和地沟油为试验材料,建立基于电导率的地沟油定性与半定量检测方法,探讨油脂种类、温度、振荡时间、水油比对测定结果的影响,确定检
3、测条件,并测定各类地沟油和食用油的萃取水相电导率,并建立食用油加食用盐掺杂定量模型,以掺杂定量模型为基准对地沟油进行测量。结果表明:检测条件为在室温条件下水油比(v/w)为4:1、振荡混合120s、静置分层10min,测定萃取水相的电导率,毛地沟油水相电导率为80.15130.80S/cm,处理后地沟油水相电导率为64.1873.59S/cm,食用油水相电导率为20.1425.78S/cm;测定食用油水相电导率大于25.78S/cm,可以初步断定其为地沟油。关键词 : 地沟油,检测,电导率,乳化剂ABSTRACTCooking oil and cooking oil as test mater
4、ials, based on electrical conductivity of gutter oil qualitative and semi-quantitative detection methods, to explore oil type, temperature, oscillation time, water oil ratio on the determination results, test conditions were determined, and the determination of various kinds of illegal cooking oil a
5、nd edible oil extraction, water conductivity, and establish the cooking oil and cooking oil after doping quantitative model and validate the model.Key words : Illegal cooking oil;electrical conductivity;measurementCooking oil and cooking oil as test materials, based on electrical conductivity of gut
6、ter oil qualitative and semi-quantitative detection methods, to explore oil type, temperature, oscillation time, water oil ratio on the determination results, test conditions were determined, and the determination of various kinds of illegal cooking oil and edible oil extraction, water conductivity,
7、 and establish the cooking oil and cooking oil after doping quantitative model and validate the model.实验背景近年来,地沟油掺伪引起的中毒事件时有发生,引起社会各界的广泛关注。地沟油包括潲水油、煎炸废油、食品及相关企业产生的废弃油脂等。王乐等对脱色后地沟油样品与菜籽油、花生油、花生调和油中 15 种金属元素进行比较分析,结果表明:地沟油中的Pb、 Fe、Cr、Zn、Mn 元素含量较高,其中 Pb、Cr 含量明显超出有关卫生标准。由于地沟油大多数来源于生活垃圾,不仅存在有害的微生物,而且还含一些
8、致癌物质。我国每年油脂消费总量约为2250万吨,产生的地沟油约为200300万吨。一些不法分子在利益驱使下,将这些成分不明,来路不正的地沟油简单处理后,掺入食用油中以低价卖给消费者,从中牟取暴利。目前,利用电导率对食品新鲜度快速检测方面研究报道较多,在地沟油快速检测方面也有报道,油脂虽属于非电解质,在加工过程中,会溶入金属离子等导电的杂质。刘志金等17利用电解质与电导率之间的关系,地沟油(萃取相)的电导率是食用油的 37倍,研制出一种 0.5h 鉴别地沟油的检测方法,但因准确性限制,未能得到推广。黄伟等从电导率和折光指数两个指标对地沟油掺伪进行检测,由于方法较为复杂,也限制了其应用。胡小泓等应
9、用电导率法对地沟油实现了定性分析,但在定量研究方面尚未深入。本实验以食用油和地沟油为原料,利用去离子水直接萃取油中的导电物质,通过测定水相电导率来实现地沟油的快速定性和测量,以期为丰富基于电导率的食用油掺杂快速检测方参考 。地沟油是一个泛指概念,是对各类劣质油的统称,一般包括潲水油、煎炸废油、食品及相关企业产生的废弃油脂等。食用油在人们的生产生活中占有重要的 地位,与人力的生存和发展密切相关。地沟 油是食用油受到外界环境的影响的产物,不 仅营养成分明显降低,而且含有大量的有机有害物质,长期食用会对人体产生巨大的危害。为了防止地沟油回流入食用油,对地沟 油需进行积极查处。因此,探索出快速有效的分
10、析检测方法 具有重要 的意义 。地沟油最早是用来生产肥皂或皂液的。随着能源价格的不断上涨,地沟油成了生产生物柴油的廉价原料。他们每天从那里捞取大量浑浊暗淡、略呈红色的膏状物,仅仅经过一夜的加热、沉淀、过滤、分离,就能让这些散发着恶臭的垃圾变身为洁亮的“食用油”,最终通过低价销售,重返人们的餐桌。这种被称作“地沟油”“潲水油”的三无产品,其主要成分仍然是甘油三酯,却又比真正的食用油多了许多致癌、致病的毒性物质。地沟油流向餐桌进行三道工序“洗白”:首先进行脱色处理,将大量的活性白土加入地沟油中充分搅拌后倒入过滤机,原本褐红色的液体转眼间就变得清澈透明,油的酸值大大降低;然后是水洗,将脱色的油倒进一
11、个大水池中不停搅拌,去除水溶性杂质和沉淀物,再进一步脱色处理;最后的一步是真空除臭,将处理过的毛地沟油油放入真空罐加热抽真空去除异味。经过此工艺处理的地沟油颜色澄清,无明显异味,很容易逃脱卫生部门的检查。有研究将地沟油分为三类:一是狭义的地沟油,即将下水道中的油腻漂浮物(地沟油)或者将酒楼、宾馆的剩菜、剩饭(通称泔水)经过简单加工而提炼出的油(潲水油);二是劣质猪皮、猪肉、猪内脏加工及提炼后产出的油;三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后,往其中添加一些新油后使用或再被重复利用的油(过菜油)。 地沟油对人的危害。垃圾油是极不卫生、质量极差,过氧化值、水分、酸价严重超标的非食用油。它含有毒素
12、,流向江河会造成水体富营养化,一旦食用,则会破坏消化道黏膜和白血球,引起食物中毒,甚至致癌。“过菜油”之中的炸货油在高温状态下长期反复使用,与空气中的氧接触,发生氧化、水解、聚合等复杂反应,致使油黏度增加,过氧化值升高,色泽加深,并产生一些挥发物及醛、内酯、酮等有刺激性气味的物质,这些物质具有致毒致癌作用。“泔水油”中的主要危害物黄曲霉素的毒性则是砒霜毒性的100倍。会导致消化不良。在炼制“地沟油”的过程中,动植物油经污染后发生酸败、氧化和分解等一系列化学反应变化,产生对人体有严重毒性的物质;砷,就是其中的一种,人一旦使用砷含量巨大的“地沟油”后,会引起头痛、头晕、消化不良、失眠、乏力、肝区不
13、适等症状。“地沟油”的制作过程注定了它的不卫生,其中含有的大量真菌、细菌等有害微生物一旦到达人的肠道,轻者会引发人们腹泻,重者则会引起人们恶心、呕吐等一系列肠胃疾病甚至会引发强烈腹痛。“地沟油”中混有大量垃圾、污水和洗涤剂,经过地下作坊的露天提炼,根本无法除去细菌和有害化学成分。所有的“地沟油”都会含铅量严重超标,是个不争的事实,而食用了铅含量超标的“地沟油”做成的食品,则会引起剧烈腹绞痛、贫血、中毒性肝病等症状甚至可导致胃癌、肠癌。令人作呕的炼制过程,是地沟油毒素滋生的原因。“地沟油”是对从餐馆、酒店收来潲水(泔水、残菜剩饭等)和地沟油进行加工提炼,去除臭味而流到食用油市场的成品油。潲水油中
14、含有苯并芘、黄曲霉素,这两种毒素都是致癌物质,可以导致肠癌、胃癌、肾癌及乳腺、卵巢、小肠等部位癌肿。国外地沟油现状 德国:每桶泔水都有“身份证” 德国的每一桶泔水都有张“身份证”,从产出、回收到利用都严格记录在案。任何一个环节出问题,很快就能查明。德国餐馆必须与政府签订“泔水回收合同”。合同中详细规定了泔水由哪家企业回收、何时回收、回收后由谁加工等。同时,开餐馆前,必须购置油水分离的设备。分离出来的油由政府特批的公司统一回收。回收来的废油,除了制成生物柴油外,不少企业还从中提炼出特殊成分,用于生产化学品、有机肥料等。 英国:专设废油垃圾桶 英国政府制订出的餐饮废油回收计划。英国对于餐饮行业废油
15、的处理办法有三种:将废油倒入政府免费发放的容器中;再由政府认可的公司负责收集;最终将这些油加工成可利用的生物柴油等产品。无论数量多少,都不允许将餐厨废油、油脂和脂肪倒入水槽,否则将被处以高额罚款。国内地沟油法规。食品安全法及其实施条例有关规定的,各大饭店等单位在经营中产生的废弃油脂、泔水等,应当及时收集并使用专门标有“废弃油脂专用”字样的密闭容器盛放,安排专人负责管理处理。排放含油脂废水的,应当按照规定的方式使用标有“废弃油脂专用”字样的隔油池或者油水分离器等设施。对于生产和加工废弃油脂,并用作化工原料的单位,必须经过当地卫生、工商、环保、建委等部门审批发证许可后,方可严格依照有关规定收集、生
16、产加工废弃油脂。任何单位和个人不得私自非法收集和加工废弃油脂。并且要求从事加工废弃油脂活动的单位,不得将废弃油脂加工以后再作为食用油脂使用或者销售。不得将未经处理的油脂排入环境。针对地沟油违法犯罪活动突出的情况,公安部部署全国公安机关在“打四黑除四害”专项行动中,开展打击地沟油犯罪破案会战,要求各地公安机关会同有关部门立足辖区,全面排查,及时发现违法犯罪,坚决打掉一批利用地沟油炼制有毒有害食用油的“黑作坊”“黑工厂”“黑窝点”。同时,在工作中严格法律政策界限,对依法依规循环利用餐厨废弃油脂的,公安机关和有关部门将依法予以保护和支持。公安部、高法、最高检联合发布通知,对生产制造、销售“地沟油”的
17、7种情况明确了定罪量刑标准,根据通知,涉及“地沟油”犯罪的无量商家厂家,最高可判死刑。涉“地沟油”犯罪判缓刑的,必须同时宣告禁止令,禁止其在缓刑期生产、销售食品等。 电导率 (electric conductivity) 是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两端时,其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为,因而产生电流。电导率 是以欧姆定律定义为电流密度 和电场强度 的比率:有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率,必需用 3 X 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)。电导率是电阻率 的倒数。在国际单位制中的单位是西门子/米 (Sm-1):电
18、导率仪 (electrical conductivity meter) 是一种是用来测量溶液电导率的仪器。 电导率与温度具有很大关联性。金属的电导率随着温度的升高而减小。半导体的电导率随着温度的升高而增大。在一段温度值域内,电导率可以近似认为为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的关联性,时常可以表达为,电导率对上温度线图的斜率。电导率的测量通常是对溶液的电导率测量。固体导体的电阻率可以通过电阻定律和欧姆定律测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电极板,由测量到的电导池常数和两电极板之间的电导而求得电导率。电导率测量
19、中最早采用的方法是交流电桥法,它直接测量到的数值是电导值。最常用的仪器设置有温度系数调节器、常数调节器和自动温度补偿器,在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成,可以直接测量电解质溶液电导率。电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块极板(或圆柱电极),放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(为了避免溶液电解,通常为正弦波电压,频率13kHz)。然后通过电导仪测量极板间电导。电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G,另一个是溶液的电导池常数Q。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式K=QG可以得到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。而Q= L /A
20、A测量电极的有效极板面积L两极板的距离这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下,电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm的方形极板,之间相隔1cm组成电极时,此电极的常数Q=1cm-1。如果用此对电极测得电导值G=1000s,则被测溶液的电导率K=1000s/ cm。一般情况下,电极常形成部分非均匀电场。此时,电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用K溶液这是因为K的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定,准确。0.1mol/l的KC溶液在25时电导率为12.88ms/cm。所谓非均匀电场(也称作杂散场,漏泄场)没有常数,而是与离子的种类和浓度有关。因此,一个纯杂
21、散场电极是最复杂的电极,它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。正文1 实验条件1.1 电导率仪器的选择选择学校实验室精密快速便携式电导率仪(型号: SLDS-1,南京桑力电子设备厂);电导电极(型号:DJS-1C铂黑,上海仪电科学仪器股份有限公司)。电导率仪电导率常数为0.970us/cm,调节旋钮使读数到0.970us/cm进行校准。用电导率仪对电导率为0.500us/cm的标准电导率校对液进行测量,显示结果为0.502us/cm,计算其误差为0.4%,符合实验要求。1.2 实验所用溶剂的选择一次去离子水(型号:hjy10,重庆市奥恩科技有限公司);二次去离子水(型号:hjy10,重庆市
22、奥恩科技有限公司);蒸馏水(实验室自备); 重蒸馏水(实验室自备);实验室批量纯化水(中沃水务环保科技有限公司)分别对其进行电导率测量,根据测量结果结合实际情况(获得的难易程度和成本),确定实验所用的溶剂。表一 不同萃取水的电导率及成本分析溶 剂 去离子水 二次去离子水 蒸馏水 重蒸馏水 纯化水电导率 24.516us/cm 12.154us/cm 7.211us/cm 1.5901us/cm 10.764us/cm成 本 较高 较高 高 高 低根据测量数据,实验最终确定所用的溶剂为学校实验室制备的纯化水。选择理由:电导率较低,对实验误差影响较小,成本低廉。1.3实验所用乳化剂的选择。分别对阴
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