飲料的密度、折光率和旋光率的測定

1、飲料的密度、折射率和旋光率的測定飲料的密度、折射率和旋光率的測定報告人：李震報告人：李震2013.9.242013.9.241 1 簡介簡介2 2 密度的測定密度的測定3 3 折射率的測定折射率的測定4 4 旋光率的測定旋光率的測定 隨著飲料工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，飲料的隨著飲料工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，飲料的質(zhì)量卻出現(xiàn)了許多問題，測定飲料的質(zhì)量卻出現(xiàn)了許多問題，測定飲料的密密度、折射率和旋光率度、折射率和旋光率，可以有效的控制，可以有效的控制飲料的質(zhì)量。現(xiàn)在許多先進的方法與技飲料的質(zhì)量?，F(xiàn)在許多先進的方法與技術(shù)特別是術(shù)特別是自動化測試儀器自動化測試儀器的應(yīng)用，為飲的應(yīng)用，為飲料生產(chǎn)、科學(xué)研究提供了快速而準確的

2、料生產(chǎn)、科學(xué)研究提供了快速而準確的分析檢驗數(shù)據(jù)，從而加快了分析過程，分析檢驗數(shù)據(jù)，從而加快了分析過程，減少了人為誤差，提高了分析精度減少了人為誤差，提高了分析精度。 1 1 簡介簡介2 2 密度的測定密度的測定 密度密度: :物質(zhì)在一定溫度下，每單位物質(zhì)在一定溫度下，每單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。以符號體積物質(zhì)的質(zhì)量。以符號表示。表示。單位：單位：g/cmg/cm3 3 相對密度相對密度d d: :某一溫度下物質(zhì)的質(zhì)量與某一溫度下物質(zhì)的質(zhì)量與同體積同一溫度下水的質(zhì)量之比。同體積同一溫度下水的質(zhì)量之比。測定方法測定方法n密度瓶法密度瓶法n密度計法密度計法密度瓶法密度瓶法 分別測定充滿同一密度分別測定充滿

3、同一密度瓶的水及試樣的質(zhì)量，由水瓶的水及試樣的質(zhì)量，由水的質(zhì)量和密度可以確定密度的質(zhì)量和密度可以確定密度瓶的容積即試樣的體積，根瓶的容積即試樣的體積，根據(jù)試樣的質(zhì)量和體積即可計據(jù)試樣的質(zhì)量和體積即可計算出試樣的密度。算出試樣的密度。圖圖 1 1 密度瓶密度瓶操作方法操作方法1 1 先把密度瓶洗干凈，烘干冷卻。先把密度瓶洗干凈，烘干冷卻。2 2 把密度瓶、溫度計等附件一起稱重把密度瓶、溫度計等附件一起稱重m1。3 3 將冷卻至將冷卻至2020蒸餾水裝滿密度瓶，置于恒溫蒸餾水裝滿密度瓶，置于恒溫水浴中約水浴中約2020分鐘，使側(cè)管液面與管口對齊。分鐘，使側(cè)管液面與管口對齊。4 4 取出密度瓶稱重取

4、出密度瓶稱重m2。5 5 將密度瓶中水倒出，干燥。將密度瓶中水倒出，干燥。6 6 用待測液體試樣代替水，按上述操作測出其用待測液體試樣代替水，按上述操作測出其質(zhì)量質(zhì)量m3。計算計算試樣的密度試樣的密度=密度計法密度計法 密度計是根據(jù)阿基米密度計是根據(jù)阿基米德原理制成的，頭部呈球德原理制成的，頭部呈球形或圓錐形，里面灌有鉛形或圓錐形，里面灌有鉛珠、水銀或其它重金屬，珠、水銀或其它重金屬，使其能立于溶液中，中部使其能立于溶液中，中部是胖肚空腔，內(nèi)有空氣故是胖肚空腔，內(nèi)有空氣故能浮起，尾部是一細長能浮起，尾部是一細長管內(nèi)附有刻度標記，刻管內(nèi)附有刻度標記，刻度是利用各種不同密度的度是利用各種不同密度的

5、液體標度的。液體標度的。圖圖 2 2 各種密度計各種密度計操作方法操作方法 1 1 將待測液體盛放在適當容積的量筒中將待測液體盛放在適當容積的量筒中 2 2 將密度計小心垂直插入待測液體中將密度計小心垂直插入待測液體中 3 3 待密度計穩(wěn)定后，直接讀出液體的相待密度計穩(wěn)定后，直接讀出液體的相 對密度值對密度值飲料密度糖度測定儀飲料密度糖度測定儀 一種用于測定啤酒、葡萄酒、酒精、一種用于測定啤酒、葡萄酒、酒精、果汁等食品飲料密度、糖度的自動化儀表果汁等食品飲料密度、糖度的自動化儀表裝置。其核心在于采用了傳感器技術(shù)及計裝置。其核心在于采用了傳感器技術(shù)及計算機技術(shù)算機技術(shù) ，能夠較好地實現(xiàn)對食品飲料

6、密，能夠較好地實現(xiàn)對食品飲料密度、糖度的在線度、糖度的在線自動、連續(xù)、實時、快速自動、連續(xù)、實時、快速檢測檢測 ，其測定精度較高，其測定精度較高 ，制造成本較低，制造成本較低，使用方便，能夠為國內(nèi)食品飲料生產(chǎn)廠家使用方便，能夠為國內(nèi)食品飲料生產(chǎn)廠家普遍接受，經(jīng)濟效益良好。普遍接受，經(jīng)濟效益良好。 圖圖 3 DA-130N3 DA-130N便攜式密度計便攜式密度計DMA35DMA35 DMA500DMA500密度計密度計 數(shù)字式密度計數(shù)字式密度計圖圖 4 4 各種新型密度計各種新型密度計水1213m-mm-mNoImage密度測定的意義密度測定的意義n密度是物質(zhì)的一種物理指標密度是物質(zhì)的一種物理

7、指標n可以通過它了解品質(zhì)的可以通過它了解品質(zhì)的純度純度或者或者摻摻雜雜情況等情況等n制糖工業(yè)制糖工業(yè)以溶液的密度近似地測定溶液中可溶性固形物含量。以溶液的密度近似地測定溶液中可溶性固形物含量。例：橘子和葡萄汁的密度乘上系數(shù)例：橘子和葡萄汁的密度乘上系數(shù)0.9700.970和和0.9570.957得可溶固形物的得可溶固形物的量量n番茄制品番茄制品從密度固形物關(guān)系表可查出固形物的含量從密度固形物關(guān)系表可查出固形物的含量n酒精酒精有酒精含量、密度關(guān)系表有酒精含量、密度關(guān)系表n密度是某些食品質(zhì)量的指標密度是某些食品質(zhì)量的指標3 3 折射率的測定折射率的測定n n sin isin isin rsin

8、r圖圖 5 5 光的折射與反射現(xiàn)象光的折射與反射現(xiàn)象 折光儀折光儀是利用臨是利用臨界角原理測定物質(zhì)界角原理測定物質(zhì)折折射率射率的儀器食品工業(yè)的儀器食品工業(yè)中最常用的是阿貝折中最常用的是阿貝折光儀、手提式折光儀、光儀、手提式折光儀、數(shù)字阿貝折光儀。數(shù)字阿貝折光儀。圖圖 6 6 阿貝折光儀阿貝折光儀1 1 校正校正阿貝折光儀在使用前，必須先經(jīng)標尺零點的校正阿貝折光儀在使用前，必須先經(jīng)標尺零點的校正可用已知折射率的可用已知折射率的標準液體標準液體（如純水（如純水=1.3325=1.3325）。）。也可用每臺折光儀中附有已知折射率的也可用每臺折光儀中附有已知折射率的“玻塊玻塊”來來校正。用校正。用 -

9、 -溴萘將溴萘將“玻塊玻塊”光的一面粘附在折射光的一面粘附在折射棱棱鏡上，打開棱鏡背后小窗使光線由此射入，如果鏡上，打開棱鏡背后小窗使光線由此射入，如果測得值和此測得值和此“玻塊玻塊”的折射率有區(qū)別，旋動鏡筒的折射率有區(qū)別，旋動鏡筒上上的校正螺絲的校正螺絲K K進行調(diào)整進行調(diào)整使明暗分界線恰好通過十使明暗分界線恰好通過十字線交叉點。字線交叉點。使用方法使用方法2 2 操作步驟操作步驟1.1.滴加滴加l l2 2滴樣液于進光棱鏡磨砂面上，迅速閉合滴樣液于進光棱鏡磨砂面上，迅速閉合 兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡，使鏡筒內(nèi)視野最亮。兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡，使鏡筒內(nèi)視野最亮。2.2.由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動棱鏡旋鈕，使

10、視野出現(xiàn)明暗兩由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩 部分。部分。3.3.旋轉(zhuǎn)色散補償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。旋轉(zhuǎn)色散補償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。4.4.旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕使旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕使明暗分界線在十字線交叉點明暗分界線在十字線交叉點。5.5.從讀數(shù)鏡筒中讀取折射率。從讀數(shù)鏡筒中讀取折射率。圖圖 7 7 右邊目鏡中的景象右邊目鏡中的景象3 3 讀數(shù)讀數(shù)從讀數(shù)望遠鏡中讀出標尺上相應(yīng)的示值，估從讀數(shù)望遠鏡中讀出標尺上相應(yīng)的示值，估讀至小數(shù)點后第四位。由于眼睛在判斷臨界讀至小數(shù)點后第四位。由于眼睛在判斷臨界線是否處于準絲點交點上時，容易疲勞，為線是否處于準絲點交點上時，容易疲勞，為減少偶

11、然誤差，應(yīng)轉(zhuǎn)動手柄，減少偶然誤差，應(yīng)轉(zhuǎn)動手柄，重復(fù)測定三次，重復(fù)測定三次，三個讀數(shù)相差不能大于三個讀數(shù)相差不能大于0.00020.0002，然后取其平，然后取其平均值均值。 圖圖 8 8 左邊目鏡讀數(shù)示意圖左邊目鏡讀數(shù)示意圖影響折射率測定的因素影響折射率測定的因素1 1 光波長的影響光波長的影響 物質(zhì)的折射率因光的波長而異，物質(zhì)的折射率因光的波長而異，波長較長波長較長折射率較小，波長較短折射率較大折射率較小，波長較短折射率較大。測定時光。測定時光源通常為白光。當白光經(jīng)過棱鏡和樣液發(fā)生折源通常為白光。當白光經(jīng)過棱鏡和樣液發(fā)生折射時，因各色光的波長不同，折射程度也不同，射時，因各色光的波長不同，折

12、射程度也不同，折射后分解成為多種色光，這種現(xiàn)象稱為色散。折射后分解成為多種色光，這種現(xiàn)象稱為色散。光的色散會使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測定光的色散會使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測定誤差。誤差。2 2 溫度的影響溫度的影響 溶液的折射率隨溫度而改變，溶液的折射率隨溫度而改變，溫度升溫度升高折射率減?。粶囟冉档驼凵渎试龃蟾哒凵渎蕼p??；溫度降低折射率增大。折光儀上的刻度是在折光儀上的刻度是在標準溫度標準溫度2020下刻下刻制的。所以最好在制的。所以最好在2020下測定折射率。下測定折射率。否則，應(yīng)對測定結(jié)果進行溫度校正。否則，應(yīng)對測定結(jié)果進行溫度校正。手提式折光儀由一個棱鏡、手提式折光儀由一個棱鏡、一

13、個蓋板及一個觀測鏡筒組一個蓋板及一個觀測鏡筒組成，利用反射光測定。其光成，利用反射光測定。其光學(xué)原理與阿貝折光儀相同。學(xué)原理與阿貝折光儀相同。該儀器操作簡單，便于攜帶，該儀器操作簡單，便于攜帶，常用于生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗。常用于生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗。 圖圖9 9 手提式折光儀手提式折光儀n折射率測定的意義折射率測定的意義均一物質(zhì)的折射率，是物質(zhì)的重要物均一物質(zhì)的折射率，是物質(zhì)的重要物理常數(shù)之一。折射率的數(shù)值可作為判斷其理常數(shù)之一。折射率的數(shù)值可作為判斷其均一程度均一程度和和純度純度的標志，的標志，比沸點更可靠。比沸點更可靠。通過測定溶液的折射率，還可定量分析溶通過測定溶液的折射率，還可定量分析溶液的濃度。液的

14、濃度。蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。通過測定折射率可以確定糖液的通過測定折射率可以確定糖液的濃度濃度及及飲料、糖水罐頭等食品的飲料、糖水罐頭等食品的糖度糖度，還可以，還可以測定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食測定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。品的可溶性固形物的含量。4 4 旋光率的測定旋光率的測定線偏振光通過某些物質(zhì)后，線偏振光通過某些物質(zhì)后，偏振光的振動面將旋轉(zhuǎn)一定偏振光的振動面將旋轉(zhuǎn)一定的角度，這種現(xiàn)象稱為的角度，這種現(xiàn)象稱為旋光旋光現(xiàn)象現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋轉(zhuǎn)角或角或旋光度旋光度。旋光儀是測定。旋光儀是測定旋

15、光物質(zhì)旋光度的儀器。旋光物質(zhì)旋光度的儀器。圖圖 10 10 旋光儀旋光儀振動面旋轉(zhuǎn)的角度與旋光物質(zhì)的性質(zhì)、厚振動面旋轉(zhuǎn)的角度與旋光物質(zhì)的性質(zhì)、厚度度L L、濃度、濃度c c有關(guān)，其關(guān)系式為：有關(guān)，其關(guān)系式為： =cL =cL 圖圖 11 11 光的偏振現(xiàn)象光的偏振現(xiàn)象旋光儀旋光儀 圖圖 12 12 旋光儀的基本構(gòu)造旋光儀的基本構(gòu)造基本原理基本原理從鈉光源發(fā)出的光，通過一個固定的棱鏡從鈉光源發(fā)出的光，通過一個固定的棱鏡起偏起偏鏡變成平面偏振光。平面鏡變成平面偏振光。平面偏振光通過裝有旋光物偏振光通過裝有旋光物質(zhì)的盛液管時，偏振光的振動平面會向左或向右質(zhì)的盛液管時，偏振光的振動平面會向左或向右旋轉(zhuǎn)

16、一定的角度。只有將檢偏棱鏡向左或向右旋旋轉(zhuǎn)一定的角度。只有將檢偏棱鏡向左或向右旋轉(zhuǎn)同樣的角度才能使偏振光通過到達目鏡。向左轉(zhuǎn)同樣的角度才能使偏振光通過到達目鏡。向左或向右旋轉(zhuǎn)的角度可以從旋光儀刻度盤上讀出，或向右旋轉(zhuǎn)的角度可以從旋光儀刻度盤上讀出，即為該物質(zhì)的旋光度。即為該物質(zhì)的旋光度。使用方法使用方法 1 1 調(diào)零調(diào)零旋光儀接通電源，鈉光燈發(fā)光穩(wěn)定后，將旋光儀接通電源，鈉光燈發(fā)光穩(wěn)定后，將裝滿蒸餾水的測定管放人旋光儀中，裝滿蒸餾水的測定管放人旋光儀中，校正校正目鏡的焦距，使視野清晰。旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)目鏡的焦距，使視野清晰。旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)整檢偏鏡刻度盤，使視場中整檢偏鏡刻度盤，使視場中三分視場的明三

17、分視場的明暗程度一致暗程度一致，讀取刻度盤上所示的刻度，讀取刻度盤上所示的刻度值。反復(fù)操作兩次，取其平均值作為零值。反復(fù)操作兩次，取其平均值作為零點。點。從目鏡中可觀察到的幾種情況：從目鏡中可觀察到的幾種情況： 1 1 中間明亮，兩旁較暗。中間明亮，兩旁較暗。 2 2 中間較暗，兩旁較明亮。中間較暗，兩旁較明亮。 3 3 視場內(nèi)明暗相等的均一視場。視場內(nèi)明暗相等的均一視場。圖圖 1313 三分視場變化示意圖三分視場變化示意圖2 2 旋光度的測定旋光度的測定換放盛有待測樣品的測試管，換放盛有待測樣品的測試管，測其旋光度測其旋光度值，重復(fù)兩次，取其平均值。值，重復(fù)兩次，取其平均值。圖圖 1313

18、讀數(shù)示意圖讀數(shù)示意圖影響因素影響因素 旋光率還與旋光物質(zhì)的旋光率還與旋光物質(zhì)的溫度溫度有關(guān)。如對有關(guān)。如對于蔗糖水溶液，在室溫條件下溫度每升于蔗糖水溶液，在室溫條件下溫度每升高（或降低）高（或降低）11，其旋光率約減?。ɑ?，其旋光率約減?。ɑ蛟黾樱?。因此對于所測的旋光率，必須增加）。因此對于所測的旋光率，必須說明測量時的溫度說明測量時的溫度。n旋光率測定的意義旋光率測定的意義n用于各種光學(xué)活性物質(zhì)的用于各種光學(xué)活性物質(zhì)的定量測定或定量測定或純度檢驗純度檢驗。將樣品在指定的溶劑中配。將樣品在指定的溶劑中配成一定濃度的溶液由測得的旋光度成一定濃度的溶液由測得的旋光度算出比旋光度與標準比較或以不算出

19、比旋光度與標準比較或以不同濃度溶液制出標準曲線求出含量。同濃度溶液制出標準曲線求出含量。n在旋光計的基礎(chǔ)上還發(fā)展了一種糖量在旋光計的基礎(chǔ)上還發(fā)展了一種糖量計專門用于測量蔗糖含量。用白光計專門用于測量蔗糖含量。用白光為光源以石英楔抵消蔗糖溶液對不為光源以石英楔抵消蔗糖溶液對不同波長光的色散并將石英楔校正同波長光的色散并將石英楔校正標以蔗糖的百分含量即可直接測出標以蔗糖的百分含量即可直接測出濃度簡便迅速常用于制糖工業(yè)。濃度簡便迅速常用于制糖工業(yè)。 碳酸飲料的害處碳酸飲料的害處1.1.對骨骼的影響，導(dǎo)致對骨骼的影響，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松骨質(zhì)疏松 2.2.對牙齒的影響對牙齒的影響 使牙齒因過酸而變黃變薄使牙齒因過酸而變黃變薄3.3.碳酸飲料可能會導(dǎo)致碳酸飲料可能會導(dǎo)致人體細胞嚴重受損人體細胞嚴重受損 ，防腐，防腐 劑能夠破壞劑能夠破壞人體人體DNADNA的一些重要區(qū)域，嚴重威脅的一些重要區(qū)域，嚴重威脅 人體健康。人體健康。4.4.對對消化功能消化功能的影響的影響 因有二氧化碳，會產(chǎn)生大量因有二氧化碳，會產(chǎn)生大