食品的物理檢測法

第三章食品的物理檢測法

第一節(jié)概述第二節(jié)物理檢測的幾種方法第三節(jié)食品的物性測定(自學）1食品的物理檢測法.5/9/2024第一節(jié)概述根據(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。2食品的物理檢測法.5/9/2024

物理檢測的意義通過測定食品的物理特性，可以指導生產(chǎn)過程、保證產(chǎn)品質(zhì)量以及鑒別食品組成、確定食品濃度、判斷食品的純凈程度及品質(zhì)，是生產(chǎn)管理和市場管理不可缺少的方便快捷的監(jiān)測手段。3食品的物理檢測法.5/9/2024第二節(jié)物理檢測的幾種方法一、相對密度法二、折光法三、旋光法4食品的物理檢測法.5/9/2024

一、相對密度法

*密度ρ——物質(zhì)在一定溫度下，單位體積的質(zhì)量。［g/cm3

］

*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。

*密度與相對密度的關(guān)系。5食品的物理檢測法.5/9/2024

記作，無因次量

常用、表示。

6食品的物理檢測法.5/9/2024

（一）測定相對密度的意義：

1.正常的液態(tài)食品，其相對密度都在一定的范圍內(nèi)。例如：全脂牛奶為1.028～1.032

植物油（壓榨法）為

0.9090～0.92952.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。

7食品的物理檢測法.5/9/2024（二）（液態(tài)食品相對密度的測定方法：

1.密度瓶法（普通密度瓶、帶溫度計密度瓶）

2.密度計法（普通密度計、糖錘度密度計、波美密度計、乳稠計、酒精密度計、）

8食品的物理檢測法.5/9/2024普通型附溫度計密度瓶普通密度瓶9食品的物理檢測法.5/9/2024(1)(2)(3)(4)（1）普通密度計（2）附有溫度計的糖錘度密度計（3）、（4）波美密度計根據(jù)阿基米德原理設(shè)計而成。一個封口的玻璃管，內(nèi)有空氣，中間略粗，下部有重錘，能浮在一定密度的液體中。10食品的物理檢測法.5/9/2024（1）普通密度計：

直接以20℃時的密度值為刻度的。

0.700～1.000為輕表，用來測量比水輕的液體；

1.000～2.000為重表，用來測量比水重的液體。11食品的物理檢測法.5/9/2024（2）附有溫度計的糖錘度密度計：

又稱勃力克斯計（Brixscale，簡寫為。Bx）是專用于測定糖液濃度的，以20℃重量百分濃度為刻度的。

如果不帶溫度計要進行校正，見331頁附表5。12食品的物理檢測法.5/9/2024

（3）.（4）波美密度計：

是以波美度來表示液體濃度大小。單位：°B’e

以20℃為基準，蒸餾水為015%的食鹽液為15°B’e，純硫酸（d=1.8427時）為

66°B’e。波美度與相對密度的換算見32頁。13食品的物理檢測法.5/9/2024(5)乳稠計專門測定牛乳的相對密度的，刻度20℃/4℃、15℃/15℃，關(guān)于溫度校正，見333頁，附表6。相對密度d=（乳稠計讀數(shù)/1000）+1.000(6)酒精比重計表示溶液中含酒精的體積百分含量。注意：當樣品中酒精含量低時，測量誤差較大；T≠20℃時要校正。14食品的物理檢測法.5/9/2024GB/T5009.2—2003《食品的相對密度的測定》1.密度瓶法

2.相對密度天平（韋氏天平）

3.密度計（比重計）15食品的物理檢測法.5/9/2024二、折光法通過測量物質(zhì)的折光率來鑒別物質(zhì)的組成，確定物質(zhì)的純度、濃度及判斷物質(zhì)的品質(zhì)的分析方法稱為折光法。（一）折射率與樣液濃度的關(guān)系折光儀是利用進光棱晶和折光棱鏡夾著薄薄的一層樣液，經(jīng)過光的折射后，測出樣液的折射率而得到樣液濃度的一種儀器。溶液的折射率與相對密度一樣，隨著濃度的增大而遞增。折射率的大小取決于該物質(zhì)溶液的濃度，即不同的物質(zhì)有不同的折射率；對于同一種物質(zhì)，其折射率的大小取決于該物質(zhì)溶液的濃度。16食品的物理檢測法.5/9/2024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)里傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射。17食品的物理檢測法.5/9/2024

光的反射示意圖

A——入射線B——反射線

L——法線M-M’——兩介質(zhì)分界線

α——入射角β——反射角18食品的物理檢測法.5/9/2024光的反射定律入射線、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)。入射角等于反射角。19食品的物理檢測法.5/9/2024

光的折射現(xiàn)象與折射定律

光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)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，這種現(xiàn)象叫光的折射。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于法線的兩側(cè)。（2）無論入射角怎樣改變，入射角的正弦與折射角的正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。20食品的物理檢測法.5/9/2024光的折射示意圖

L-L’法線

A——入射光

B——折射光

α1——入射角

α2——折射角21食品的物理檢測法.5/9/2024光的全反射1.α2

隨著α1增大而增大。2.當α1為90°、α2為臨界角。3.當光線從臨界角射入，折射線沿OM面平行射出，為全反射。

棱鏡樣液22食品的物理檢測法.5/9/2024發(fā)生全反射時，當光線從光疏介質(zhì)（樣液）射向光密介質(zhì)（棱晶），則所有的入射光線全部折射在臨界角以內(nèi)，臨界角以外無光線，則臨界線左邊明亮，右邊完全黑暗，形成明顯的黑白分界。利用這一原理，通過實驗可測出臨界角α臨。因為發(fā)生全反射折射角等于900所以n棱晶/n樣液＝sin90/sinα臨n樣液

=n棱鏡×sinα臨23食品的物理檢測法.5/9/2024式中α臨是折光儀棱晶的折射率，是已知的，而臨界角α臨則隨樣液濃度的大小而改變，可從棱晶的旋轉(zhuǎn)角度讀出，因此只要測得了α臨，就可求出n樣液。24食品的物理檢測法.5/9/2024（二）折光儀的結(jié)構(gòu)及原理折光儀是利用光的全反射原理測出臨界角而得到物質(zhì)折射率的儀器。我國食品工業(yè)常用的是阿貝折光儀和手提式折光儀，測定結(jié)果須進行溫度校正。阿貝折光儀光學系統(tǒng)由觀測系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)組成。見教材P34圖4－525食品的物理檢測法.5/9/2024

阿貝式折光計

1．底座；2．棱晶調(diào)節(jié)旋或；3．圓盤組（內(nèi)有刻度板）；4．小反光鏡；5．支架；6．讀數(shù)鏡簡；7．目鏡；8．觀察鏡簡；9．分界線調(diào)節(jié)螺絲；10．消色調(diào)節(jié)旋鈕；11．色散刻度尺；12．棱鏡鎖緊扳手；13．棱鏡組；14．溫度計插座；15．恒溫器接頭；16．保護罩；17主軸；18反光鏡4-526食品的物理檢測法.5/9/2024手提折光計OK—觀測筒P—棱鏡D—蓋板校正螺絲27食品的物理檢測法.5/9/2024（三）影響折光率測定的因素1.光波波長的影響

物質(zhì)的折射率因光波波長而異。波長較長時物質(zhì)的折射率較小，波長較短時物質(zhì)的折射率較大。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，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)生測定誤差。消除色散在觀測筒下端安裝色散補償器。2.溫度的影響溫度升高,折射率減少;溫度降低,折射率增大。（標準溫度20℃，非20℃應校正見附表7）28食品的物理檢測法.5/9/2024三、旋光法應用旋光儀測量旋光性物質(zhì)（光學活性物質(zhì)）的旋光度以確定其濃度、含量及純度的分析方法叫旋光法。（一）旋光法的基本原理1.自然光與偏振光：自然光—有無數(shù)個與光的前進方向互相垂直的光波振動面。偏振光—只有一個與光的前進方向互相垂直的光波振動面。見書P37圖4-929食品的物理檢測法.5/9/20242.偏振光的產(chǎn)生方法：(1)用尼克爾棱鏡（蘇格蘭人發(fā)明的用兩個切成了特殊角度并用加拿大香脂粘起來的冰晶石組成。）(2)用Polaroid濾光器（美E.H.Land發(fā)明由嵌在透明塑料中的幾種晶體組成。）(3)聚乙烯醇人造偏振片例WXG—4型旋光儀30食品的物理檢測法.5/9/20243.光活性物質(zhì)、旋光度與比旋光度（１）光活性物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)中凡有不對稱碳原子，能把偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)一定角度的物質(zhì)稱為光活性物質(zhì)。許多食品成分都具有光學活性，如單糖、低聚糖、淀粉以及大多數(shù)氨基酸等。其中能把偏振光的振動面向右旋轉(zhuǎn)的，稱為“具有右旋性”，以（＋）號表示；反之，稱為“具有左旋性”，以（－）號表示。31食品的物理檢測法.5/9/2024（２）旋光度——當偏振光通過光學活性物質(zhì)溶液時，偏振面旋轉(zhuǎn)的角度叫作該物質(zhì)的旋光度。旋光度的大小與光源的波長、測定溫度、光學活性物質(zhì)的種類、濃度及其液層的厚度有關(guān)。旋光度旋光系數(shù)溶液濃度液層厚度32食品的物理檢測法.5/9/2024

（３）比旋光度——在一定溫度和一定光源情況下，當溶液濃度為1g/ml，液層厚度為1分米時偏振光所測得的旋光度稱為比旋光度。記為：

=α/LC——查手冊得到不同物質(zhì)的比旋光度。

α——測定樣液的旋光度。

L——旋光管長度（液層厚度）分米。

C——樣液濃度（所求值）。

t——測定溫度為20℃。

λ——光源波長通常為D鈉線589.3nm。33食品的物理檢測法.5/9/2024糖類的比旋光度＋53.3＋138.5＋194.8＋196.4乳糖麥芽糖糊精淀粉＋52.5－92.5－20.0＋66.5葡萄糖果糖轉(zhuǎn)化糖蔗糖【α】糖類【α】糖類34食品的物理檢測法.5/9/2024４.變旋光作用

具有光學活性的還原糖類(如葡萄糖，果糖，乳糖，麥芽糖等)，在溶解之后，其旋光度起初迅速變化，然后慚漸變得較緩慢，最后達到恒定值，這種現(xiàn)象稱為變旋光作用。

這是由于有的糖存在兩種異構(gòu)體，即α型和β型，它們的比旋光度不同。這兩種環(huán)型結(jié)構(gòu)及中間的開鏈結(jié)構(gòu)在構(gòu)成一個平衡體系過程中，即顯示出變旋光作用。35食品的物理檢測法.5/9/2024

在用旋光法測定蜂蜜，商品葡萄糖等含有還原糖的樣品時，樣品配成溶液后，宜放置過夜再測定。若需立即測定，可將中性溶液(pH7)加熱至沸，或加幾滴氨水后再稀釋定容；若溶液已經(jīng)稀釋定容，則可加入碳酸鈉干粉至石蕊試紙剛顯堿性。在堿性溶液中，變旋光作用迅速，很快達到平衡。但微堿性溶液不宜放置過久，溫度也不可太高，以免破壞果糖。36食品的物理檢測法.5/9/2024四、旋光儀（自學）

工作原理：

37食品的物理檢測法.5/9/2024光源起偏器小棱鏡旋光管補償器檢偏器目鏡檢糖計最基本的光學元件示意圖38食品的物理檢測法.5/9/20244-1139食品的物理檢測法.5/9/20244-1240食品的物理檢測法.5/9/2024

第三節(jié)食品的物性測定（自學）食品除了營養(yǎng)價值外，它的物理性能也很重要。在食品生產(chǎn)過程中，存在著大量與物性量化相關(guān)的問題。

物理性能是食品重要的品質(zhì)因素，主要包括：硬度、脆性、膠粘性、回復性、彈性、凝膠強度、耐壓性、可延伸性及剪切性等，它們在某種程度上可以反映出食品的感官質(zhì)量。41食品的物理檢測法.5/9/2024一、色度測定(一)飲料用水色度的測定純潔的水是無色透明的。但一般的天然水中存在有各種溶解物質(zhì)或不溶于水的黏土類細小懸浮物，使水呈現(xiàn)各種顏色。如含腐殖質(zhì)或高鐵較多的水，常呈黃色；含低鐵化合物較高的水呈淡綠藍色；硫化氫被氧化所析出的硫，能使水呈淺藍色。

42食品的物理檢測法.5/9/2024色度——被測水樣與特別制備的一組有色標準溶液的顏色比較值。潔凈的天然水的色度一般在15～25度之間，自來水的色度多在5～10度。43食品的物理檢測法.5/9/2024水的色度有“真色”與“表色”之分?！罢嫔薄赣贸吻寤螂x心等法除去懸浮物后的色度。“表色”——指溶于水樣中物質(zhì)的顏色和懸浮物顏色的總稱。在分析報告中必須注明測定的是水樣的真色還是表色。44食品的物理檢測法.5/9/2024測定水的色度有:鉑鈷比色法——測定水的色度的標準方法，

此法操作簡便，色度穩(wěn)定，標準比色系列保存適宜，可長時間使用，但其中所用的氯鉑酸鉀太貴，大量使用時不經(jīng)濟。2.鉻鈷比色法——以重鉻酸鉀代替氯鉑酸鉀，便宜而且易保存，只是標準比色系列保存時問較短。兩種方法的精密度和準確度相同。45食品的物理檢測法.5/9/2024

(二)啤酒色度的測定

1．原理將除氣后的啤酒注入EBC比色計的比色皿中，與標準EBC色盤比較，目視讀數(shù)或自動數(shù)字顯示出啤酒的色度，以EBC色度單位表示。EBC——歐洲啤酒協(xié)會，簡稱“歐啤協(xié)。”EuropeBeerconsortium46食品的物理檢測法.5/9/2024

2．儀器

EBC比色計(或使用同等分析效果的儀器)：具有2.O～27.0EBC單位的目視色度盤或自動數(shù)據(jù)處理與顯示裝置。47食品的物理檢測法.5/9/2024一般淡色啤酒的色度在

5.0～14.0EBC范圍內(nèi)；濃色啤酒的色度在

15.0～40.0EBC范圍內(nèi)。測定濃色或黑色啤酒時，需要將啤酒稀釋至合適的色度范圍(即2.0～27.0EBC范圍內(nèi))，然后將實驗結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)。

48食品的物理檢測法.5/9/2024

二、粘度測定

粘度——液體的粘稠程度，它是液體在外力作用下發(fā)生流動時，分子間所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。粘度的大小是判斷液態(tài)食品品質(zhì)的一項重要物理常數(shù)。粘度有絕對粘度、運動粘度、條件粘度和相對粘度之分。49食品的物理檢測法.5/9/2024絕對粘度——也叫動力粘度。它是液體以1cm／s的流速流動時，在每lcm2

液面上所需切向力的大小，單位為“Pa·s”。運動粘度——也叫動態(tài)粘度。它是在相同溫度下液體的絕對粘度與其密度的比值，單位為“m2／s”。50食品的物理檢測法.5/9/2024條件粘度——是在規(guī)定溫度下，在指定的粘度計中，一定量液體流出的時間(s)或?qū)⒋藭r間與規(guī)定溫度下同體積水流出時間之比。

相對粘度——是在一定溫度時液體的絕對粘度與另一液體的絕對粘度之比，用以比較的液體通常是水或適當?shù)囊后w。51食品的物理檢測法.5/9/2024粘度的大小隨溫度的變化而變化。

溫度愈↑，粘度愈↓。純水在20℃時的絕對粘度為10—3pa·s。測定液體粘度可以了解樣品的穩(wěn)定性，亦可揭示干物質(zhì)的量與其相應的濃度。粘度的數(shù)值有助于解釋生產(chǎn)、科研的結(jié)果。52食品的物理檢測法.5/9/2024粘度的測定方法按測試手段分為：毛細管粘度計法、旋轉(zhuǎn)粘度計法、滑球粘度計法等。毛細管粘度計法設(shè)備簡單、操作方便、精度高。后兩種需要貴重的特殊儀器，適用于研究部門。53食品的物理檢測法.5/9/2024(一)毛細管粘度計法

1．原理毛細管粘度計測定的是運動粘度。由樣液通過一定規(guī)格的毛細管所需的時間求得樣液的粘度。2．儀器取一定體積的液體在嚴格的溫度與固定的液面高度的控制下，使其流經(jīng)毛細管粘度計而計算其流經(jīng)時間。根據(jù)流經(jīng)時間與粘度計的校正常數(shù)的乘積即可得動力粘度。54食品的物理檢測法.5/9/202455食品的物理檢測法.5/9/2024毛細管粘度計：56食品的物理檢測法.5/9/2024(二)旋轉(zhuǎn)粘度計法

1．原理旋轉(zhuǎn)粘度計(圖4—14)上的同步電機l以一定的速度帶動刻度圓盤2旋轉(zhuǎn)，又通過游絲3和轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)。若轉(zhuǎn)子未受到阻力，則游絲與刻度圓盤同速旋轉(zhuǎn)；當樣液存在時，轉(zhuǎn)子受到粘滯阻力的作用使游絲產(chǎn)生力矩。當兩力達到平衡時，與游絲相連的指針5在刻度圓盤上指示出一數(shù)值，根據(jù)這一數(shù)值，結(jié)合轉(zhuǎn)子號數(shù)及轉(zhuǎn)速即可算出被測樣液的絕對粘度。57食品的物理檢測法.5/9/202458食品的物理檢測法.5/9/2024(三)滑球粘度計法1．原理滑球粘度計(即赫普勒爾粘度計)如圖4—15所示，適于測定粘度較高的樣液。它是基于落體原理而設(shè)計的。測定方法是在一充滿樣液的玻璃管(有玻璃夾套)中，將一適宜相對密度的球體從玻璃管上線落至下線，根據(jù)落球時間，再結(jié)合被測樣液的相對密度、球體的相對密度和球體系數(shù)，可以計算出樣液的粘度。59食品的物理檢測法.5/9/202460食品的物理