物理檢驗講解課件

食品分析與檢驗技術(shù)主講教師：食品分析與檢驗技術(shù)主講教師：第五章食品的物理檢驗法第五章食品的物理檢驗法主要方法相對密度法1折光法2旋光法3主要方法相對密度法1折光法2旋根據(jù)食品的物理常數(shù)與食品的組成及含量之間的關(guān)系進行檢測的方法稱為物理檢驗法。物理檢驗法是食品分析及食品工業(yè)生產(chǎn)中常用的檢測方法。根據(jù)食品的物理常數(shù)與食品的組成及含量之間的關(guān)第一節(jié)相對密度法1有關(guān)密度的概念2密度測定的意義3液態(tài)食品密度的測定法第一節(jié)相對密度法1有關(guān)密度的概念2密度測定的意義3液態(tài)食品一、有關(guān)密度的概念密度真密度視密度真固形物視固形物密度相關(guān)概念一、有關(guān)密度的概念密度真密度視密度真固1.密度ρ

物質(zhì)在一定溫度下，每單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。以符號d表示。單位：g/cm32.相對密度d

某一溫度下物質(zhì)的質(zhì)量與同體積某一溫度下水的質(zhì)量之比。3.密度與相對密度的關(guān)系1.密度ρ4.真密度

某一液體在20℃時的質(zhì)量與同體積純水在4℃時的質(zhì)量之比。5.視密度溶液對同溫度水的密度之比。以符號表示。6.真固形物某一溶液，當其中水分全被蒸發(fā)干涸時，所得的固形物。4.真密度

因為物質(zhì)一般都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，所以密度和相對密度的值都隨溫度的改變而改變。

故密度應(yīng)標示出測定時物質(zhì)的溫度，表示為。而相對密度應(yīng)標示出測定時物質(zhì)的溫度及水的溫度，表示為如

，其中t1

表示物質(zhì)的溫度，t2表示水的溫度。

。

因為物質(zhì)一般都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，所以密度和相對密度

當用密度瓶或密度天平測定液體的相對密度時，以測定溶液對同溫度水的相對密度比較方便．通常測定液體在20℃時對水在20℃時的相對密度，以表示。和之間可以用下式換算：

＝×0.99823

當用密度瓶或密度天平測定液體的相對密度時，以測

同理，若要將換算為，可按下式計算：＝×式中:——溫度t2時水的密度，g/cm3。同理，若要將換算為，二、密度測定的意義1.密度是物質(zhì)的一種物理指標。

正常的液態(tài)食品，其相對密度都在一定的范圍內(nèi)；可以通過它了解食品的純度或者摻假情況。

例如：全脂牛奶為1.028-1.032

植物油（壓榨法）為0.9090-0.9295二、密度測定的意義1.密度是物質(zhì)的一種物理指標。2.制糖工業(yè)、番茄制品測定出液態(tài)食品的相對密度以后，通過查表可求出其固形物的含量。3.酒精

查酒精含量-密度關(guān)系表。

2.制糖工業(yè)、番茄制品三、液態(tài)食品相對密度的測定方法1.密度瓶法1.1原理與構(gòu)造

利用具有一定體積的密度瓶，在一定溫度下，分別稱取等體積的樣品試液與蒸餾水的質(zhì)量。兩者的質(zhì)量比，就是該樣品試液的密度。常見的密度瓶有兩種：普通密度瓶、帶溫度計密度瓶。三、液態(tài)食品相對密度的測定方法1.密度瓶法帶溫度計的密度瓶帶溫度計的密度瓶

密度瓶是測定液體相對密度的專用精密儀器，是容積固定的玻璃稱量瓶，其種類和規(guī)格有多種。常用的有帶溫度計的精密度瓶和帶毛細管的普通密度瓶，見圖。

在一定溫度下，同一密度瓶分別稱取等體積的樣品溶液和蒸餾水的質(zhì)量，兩者之比即為該樣品溶液的相對密度。密度瓶是測定液體相對密度的專用精密儀器，是

1.2測定方法1、先把密度瓶洗干凈，再依次用乙醇、乙醚洗滌，烘干并冷卻后，精密稱重。2、裝滿樣液蓋上瓶蓋，置20℃水浴內(nèi)浸0.5小時，使內(nèi)容物的溫度達到20℃。3、用濾紙來吸去支管標線上的樣液，蓋上側(cè)管帽后取出。用濾紙把瓶外擦干，置天平室內(nèi)30分鐘后稱重。1.2測定方法1、先把密度瓶洗干凈，再依次用乙醇、乙醚洗滌4、將樣液傾出，洗凈密度瓶。5、裝入煮沸30分鐘并冷卻到20℃以下的蒸餾水，按上法操作。6、測出同體積20℃蒸餾水的質(zhì)量。4、將樣液傾出，洗凈密度瓶。按下式計算式中m0——空密度瓶質(zhì)量，g；m1——密度瓶和水的質(zhì)量，g；m2——密度瓶和樣品的質(zhì)量．g；0.99823——20℃時水的密度，g／cm3。按下式計算式中m0——空密度瓶質(zhì)量，g；1.3說明

①本法適用于測定各種液體食品的相對密度，特別適合于樣品量較少的場合，對揮發(fā)性樣品也適用，結(jié)果準確，但操作較繁瑣。②測定較粘稠樣液時，宜使用具有毛細管的密度瓶。③水及樣品必須裝滿密度瓶，瓶內(nèi)不得有氣泡。

1.3說明①本法適用于測定各種液體食品的相對密度，特④拿取已達恒溫的密度瓶時，不得用手直接接觸密度瓶球部，以免液體受熱流出。應(yīng)帶隔熱手套取拿瓶頸或用工具夾取。⑤水浴中的水必須清潔無油污，防止瓶外壁被污染。⑥天平室溫度不得高于20℃，以免液體膨脹流出。④拿取已達恒溫的密度瓶時，不得用手直接接觸密度瓶球部，以免液2.密度計法2.1原理和結(jié)構(gòu)

密度計是根據(jù)阿基米德原理制成的，其種類很多、但結(jié)構(gòu)和形式基本相同，都是由玻璃外殼制成。2.密度計法2.1原理和結(jié)構(gòu)

頭部呈球形或圓錐形，里面灌有鉛珠、水銀或其它重金屬，使其能立于溶液中

中部是胖肚空腔，內(nèi)有空氣故能浮起。

尾部是一細長管．內(nèi)附有刻度標記，刻度是利用各種不同密度的的液體標度的。頭部呈球形或圓錐形，里面灌有鉛珠、水銀或其它重金屬，使其2.2種類

食品工業(yè)中常用的密度計按其標度方法的不同，可分為普通密度計、錘度計、乳稠計、波美計等。如圖。2.2種類食品工業(yè)中常用的密度計按其標普通密度計是直接以20℃時的密度值為刻度的。一套通常由幾支組成，每支的刻度范圍不同，刻度值小于1的（0.700~1.000）稱為輕表，用于測量比水輕的液體，刻度值大于1的（1.000~2.000）稱為重表，用來測量比水重的液體。①普通密度計普通密度計是直接以20℃時的密度值為刻度又稱勃力克斯計（Brixscale，簡寫為Bx）

錘度計是專用于測定糖液濃度的密度計。它是以蔗糖溶液重量百分濃度為刻度的，以符號。0

BX表示。

②錘度計又稱勃力克斯計（Brixscale，簡寫為Bx）其刻度方法是以20℃為標準溫度，在蒸餾水中為0

BX，在1％蔗糖溶液中為1BX（即100g蔗糖溶液中含lg蔗糖），以此類推。錘度計的刻度范圍有多種，常用的有：0-6，5-11，10-16，15-21等。其刻度方法是以20℃為標準溫度，在蒸餾水中為0BX，在1％

若測定溫度不在標準溫度（20℃），應(yīng)進行溫度校正。

當測定溫度高于20℃時，因糖液體積膨脹導致相對密度減小，即錘度降低，故應(yīng)加上相應(yīng)的溫度校正值（見附表），反之，則應(yīng)減去相應(yīng)的溫度校正值。若測定溫度不在標準溫度（20℃），應(yīng)進行溫度例：在17℃時觀測錘度為22.00查附表得校正值為0.18，則標準溫度20℃時糖錘度為22.00－0.18＝21.82（0

BX

）在24℃時觀測錘度為16.00，查表得校正值為0.24，則標準溫度（20℃）時糖錘度為16.00＋0.24＝16.24（0

BX

）例：③乳稠汁

乳稠汁是專用于測定牛乳相對密度的密度計，測量相對密度的范圍1.015~1.045。③乳稠汁乳稠汁是專用于測定牛乳相對密度的密度計

它是將相對密度減去1.000后再乘以1000作為刻度，以度（符號：數(shù)字右上角標“°”）表示，其刻度范圍為15°

～45°

。

它是將相對密度減去1.000后再乘以1000使用時把測得的讀數(shù)按上述關(guān)系可換算為相對密度值。乳稠計按其標度方法不同分為兩種：一種是按20°/4°標定的，另一種是按15°/15°標定的。兩者的關(guān)系是：后者讀數(shù)是前者讀數(shù)加2，即

使用時把測得的讀數(shù)按上述關(guān)系可換算為相對密度值。

使用乳稠汁時，若測定溫度不是標準溫度，應(yīng)將讀數(shù)校正為標準溫度下的讀數(shù)。對于20°/4°乳稠計，在10~25℃范圍內(nèi)，溫度每升高1℃，乳稠計讀數(shù)平均下降0.2°，即相當于相對密度值平均減小0.0002。使用乳稠汁時，若測定溫度不是標準溫度故當乳溫高于標準溫度20℃時，每高一度應(yīng)在得出的乳稠計讀數(shù)上加0.2°，乳溫低于20℃時,每低1℃應(yīng)減去0.2°。

故當乳溫高于標準溫度20℃時，每高一度應(yīng)在得出的乳稠計讀數(shù)上例1：16℃時20°/4°乳稠計讀數(shù)為31°

換算為20℃應(yīng)為：

31－（20－16）×0.2＝31－0.8＝30.2

即＝1.0302

＝1.0302＋0.002＝1.0322

例1：16℃時20°/4°乳稠計讀數(shù)為31°

換算為例2：25℃時20°/4°乳稠計讀數(shù)為29.8°

換算為20℃應(yīng)為：

29.8－（25－20）×0.2＝29.8＋1.0＝30.8

即＝1.0308

=1.0308＋0.002＝1.0328例2：25℃時20°/4°乳稠計讀數(shù)為29.8°

換

1、將混合均勻的被測樣液沿筒壁徐徐注入適當容積的清潔量筒中，注意避免起泡沫。

2、將密度計洗凈擦干，緩緩放入樣液中，待其靜止后，再輕輕按下少許，然后待其自然上升，靜止并無氣泡冒出后，從水平位置讀取與液平面相交處的刻度值。

3、同時用溫度計測量樣液的溫度，如測得溫度不是標準溫度，應(yīng)對測得值加以校正。2.3密度計測定方法1、將混合均勻的被測樣液沿筒壁徐徐注入適當容積的清潔2.4說明

①該法操作簡便迅速，但準確性差，需要樣液量多，且不適用于極易揮發(fā)的樣品。②操作時應(yīng)注意不要讓密度計接觸量筒的壁及底部，待側(cè)液中不得有氣泡。③讀數(shù)時應(yīng)以密度計與液體形成的彎月面的下緣為準。若液體顏色較深，不易看清彎月面下緣時，則以彎月面上緣為準。2.4說明第二節(jié)折光法1基本概念2測定折射率的意義3折光儀的構(gòu)造和性能的簡介第二節(jié)折光法1基本概念2測定折射率的意義3折光儀的構(gòu)造2.1基本概念2.1.1光的反射現(xiàn)象與反射定律2.1.2光的折射現(xiàn)象與折射定律2.1.3.全反射與臨界角2.1基本概念2.1.1光的反射現(xiàn)象與反射定律2.1.1光的反射現(xiàn)象與反射定律

一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)上傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射，見下圖。光的反射遵守以下定律:

①入射線、反射線和法線總是在同一平面內(nèi)，入射線和反射線分居于法線的兩側(cè)。

②入射角等于反射角。2.1.1光的反射現(xiàn)象與反射定律一束光

光的折射現(xiàn)象當光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時，在分界面上，光線的傳播方向發(fā)生了改變，一部分光線進入第二種介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為折射現(xiàn)象。

2.1.2光的折射現(xiàn)象與折射定律光的折射現(xiàn)象當光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時，光的折射

光線從一種介質(zhì)（如空氣）射到另一種介質(zhì)（如水）時，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，如下圖。光的折射光線從一種介質(zhì)（如空氣）射到另一種介質(zhì)（如水光的折射示意圖光的折射示意圖光的折射定律

①入射線、法線和折射線在同一平面內(nèi)，入射線和折射線分居法線的兩側(cè)。

②無論入射角怎樣改變，入射角正弦與折射角正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。

式中：v1——光在第一種介質(zhì)中的傳播速度；

v2——光在第二種介質(zhì)中的傳播速度。

α1——入射角α2——折射角

光的折射定律①入射線、法線和折射線在同一平面折射率

光在真空中的速度c和在介質(zhì)中的速度v之比，叫做介質(zhì)的絕對折射率（簡稱折射率，折光率），以n表示，即：

n＝

顯然n1＝n2＝式中：n1和n2分別為第一介質(zhì)和第二介質(zhì)的絕對折射率。故折射定律可表示為

折射率光在真空中的速度c和在介質(zhì)中的速度v之比，叫做介質(zhì)2.1.3.全反射與臨界角2.1.3.1光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

兩種介質(zhì)相比較，光在其中傳播速度較大的叫光疏介質(zhì)，其折射率較?。环粗泄饷芙橘|(zhì)，其折射率較大。

2.1.3.全反射與臨界角2.1.3.1光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

2.1.3.2全反射光從光密物質(zhì)射向光疏物質(zhì)時，增大入射角，折射角增大，折射光線變暗，反射光線變強。當入射角增大到某一角度時，折射角達到90℃，折射光線消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。2.1.3.2全反射

發(fā)生全反射的入射角稱為臨界角因為發(fā)生全反射時折射角等于90°，所以：即n1＝n2sinα臨式中：n2——棱鏡的折射率，是已知的。因此，只要測得了臨界角α臨就可求出被測樣液的折射率n1。即在固定一種介質(zhì)時，臨界角α臨的大小和折射率有簡單的函數(shù)關(guān)系。

發(fā)生全反射的入射角稱為臨界角

阿貝折光儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。如圖5-4是儀器構(gòu)造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI，PII，棱鏡PI的粗糙表面與PII的光學平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。阿貝折光儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于鏡面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過縫隙的被測液體進入棱鏡PII中，當入射角增大到某一角度（臨界角α臨）時，折射角達到90℃，折射光線消失，只剩下反射光線。此時，會見到目鏡上半明半暗光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于鏡面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射從幾何光學原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與α臨間的關(guān)系為：

n液=n棱鏡sinα臨

n棱鏡對一定的棱鏡為一常數(shù)，所以液體的折射率n液是α臨的函數(shù)。由α臨可計算液體折射率。折光儀上已經(jīng)把讀數(shù)α臨換算成n液的值，可直接讀出n液的值。

從幾何光學原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與α臨間的關(guān)系2.2測定折射率的意義

折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。它是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標，通過測定液態(tài)食品的折射率.可以鑒別食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純凈程度及品質(zhì)。

2.2測定折射率的意義折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)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濃度及飲料、糖水罐頭等食品的糖度，還可以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。蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。

各種油脂具有其一定的脂肪酸構(gòu)成，每種脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子數(shù)目相同時不飽和脂肪酸的折射率比飽和脂肪酸的折射率大得多；不飽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。因此測定折射率可以鑒別油脂的組成和品質(zhì)。各種油脂具有其一定的脂肪酸構(gòu)成，每種脂肪酸均有其正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有一定的范圍，如正常牛乳乳清的折射率在正1.34199～1.34275之間，當這些液態(tài)食品因摻雜、濃度改變或品種改變等原因而引起食品的品質(zhì)發(fā)生了變化時，折射率常常會發(fā)生變化。正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有一定的范圍，如所以測定折射率可以初步判斷某些食品是否正常。如牛乳摻水，其乳清折射率降低，故測定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，判斷牛乳是否摻水。所以測定折射率可以初步判斷某些食品是否正常。

必須指出的是：折光法測得的只是可溶性固形物含量，但對于番茄醬，果醬等個別食品，已通過實驗編制了總固形物與可溶性固形物關(guān)系表．先用折光法測定可溶性固形物含量．即可查出總固形物的含量。必須指出的是：折光法測得的只是可溶性固形物含量，2.3折光儀的構(gòu)造和性能的簡介折光儀是利用臨界角原理測定物質(zhì)折射率的儀器食品工業(yè)中最常用的是阿貝折光儀、手提式折光儀、數(shù)字阿貝折光儀。2.3折光儀的構(gòu)造和性能的簡介折光2.3.1阿貝折光儀2.3.1.1結(jié)構(gòu)及原理其光學系統(tǒng)由觀測系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)兩部分組成，如圖。2.3.1阿貝折光儀物理檢驗講解ppt課件物理檢驗講解ppt課件

觀測系統(tǒng)：光線由反光鏡l反射，經(jīng)進光棱鏡2、折射棱鏡3及其間的樣液薄層折射后射出。再經(jīng)色散補償器4消除由折射棱鏡及被測樣品所產(chǎn)生的色散，然后由物鏡5將明暗分界線成像于分劃板6上，經(jīng)目鏡7、8放大后成像于觀測者眼中。阿貝折光計的光學系統(tǒng)觀測系統(tǒng)：光線由反光鏡l反射，經(jīng)進光棱鏡2、折射棱鏡3

讀數(shù)系統(tǒng)：光線由小反光鏡14反射，經(jīng)毛玻璃13射到刻度盤12上，經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡11及物鏡10將刻度成像于分劃板9上，通過目鏡7、8放大后成像觀測者眼中。讀數(shù)系統(tǒng)：光線由小反光鏡14反射，經(jīng)毛玻璃13射到當旋動旋鈕2時，使棱鏡擺動，視野內(nèi)明暗分界線通過十字交叉點，表示光線從棱鏡入射角達到了臨界角。當測定樣液濃度不同時，折射率也不同，故臨界角的數(shù)值亦有不同。在讀數(shù)鏡筒中即可讀取折射率n，或糖液濃度，或固形物的含量。當旋動旋鈕2時，使棱鏡擺動，視野內(nèi)明暗分界線通過十字交叉點，2.3.1.2阿貝折光儀的使用方法(1)折光儀的校正

通常用測定蒸餾水折射率的方法進行校準，在20℃下折光儀應(yīng)表示出折射率為1.33299或可溶性固形物為0％?？嘈Ｕ龝r溫度不是20℃應(yīng)查出該溫度下蒸餾水的折射率再進行核準。對于高刻度值部分．用具有一定折射率的標準玻璃塊（儀器附件）校準。

2.3.1.2阿貝折光儀的使用方法(1)折光儀的校正

校正方法是打開進光棱鏡，在校準玻璃塊的拋光面上滴一滴溴化萘．將其粘在折射棱鏡表面上，使標準玻璃塊拋光的一端向下，以接受光線。測得的折射率應(yīng)與標準玻璃塊的折射率一致。校準時若有偏差，可先使讀數(shù)指示于蒸餾水或標準玻璃塊的折射率值，再調(diào)節(jié)分界線調(diào)節(jié)螺絲．使明暗分界線恰好通過十字線交叉點。校正方法是打開進光棱鏡，在校準玻璃塊的拋光面上滴一

(2)使用方法

①以脫脂棉球蘸取酒精擦凈棱鏡表面，揮干乙醇。滴加l～2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。

②由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩部分。(2)使用方法①以脫脂棉球蘸取酒精擦凈棱鏡表③旋轉(zhuǎn)色散補償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。④旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕．使明暗分界線在十字線交叉點。⑤從讀數(shù)鏡筒中讀取折射率或重量百分濃度。③旋轉(zhuǎn)色散補償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。⑥測定樣液溫度。⑦打開棱鏡，用水、乙醇或乙醚擦凈棱鏡表面及其他各機件。在測定水溶性樣品后，用脫脂棉吸水洗凈，若為油類樣品，須用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。⑥測定樣液溫度。物理檢驗講解ppt課件常用標準液標準液T（K）T(0C)NDt

(-dn/dtx105)水

丙酮