食品的物理檢測(cè)法

第三章食品的物理檢測(cè)法

第一節(jié)概述第二節(jié)物理檢測(cè)的幾種方法第三節(jié)食品的物性測(cè)定(自學(xué)）1食品的物理檢測(cè)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(jìn)行檢測(cè)的方法稱為物理檢驗(yàn)法。物理檢驗(yàn)法是食品分析及食品工業(yè)生產(chǎn)中常用的檢測(cè)方法。2食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

物理檢測(cè)的意義通過(guò)測(cè)定食品的物理特性，可以指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)管理不可缺少的方便快捷的監(jiān)測(cè)手段。3食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024第二節(jié)物理檢測(cè)的幾種方法一、相對(duì)密度法二、折光法三、旋光法4食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

一、相對(duì)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(duì)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(duì)密度的關(guān)系。5食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

記作，無(wú)因次量

常用、表示。

6食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

（一）測(cè)定相對(duì)密度的意義：

1.正常的液態(tài)食品，其相對(duì)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(cè)定出液態(tài)食品的相對(duì)密度以后，通過(guò)查表可求出其固形物的含量。

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

1.密度瓶法（普通密度瓶、帶溫度計(jì)密度瓶）

2.密度計(jì)法（普通密度計(jì)、糖錘度密度計(jì)、波美密度計(jì)、乳稠計(jì)、酒精密度計(jì)、）

8食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024普通型附溫度計(jì)密度瓶普通密度瓶9食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024(1)(2)(3)(4)（1）普通密度計(jì)（2）附有溫度計(jì)的糖錘度密度計(jì)（3）、（4）波美密度計(jì)根據(jù)阿基米德原理設(shè)計(jì)而成。一個(gè)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(cè)法.5/9/2024（1）普通密度計(jì)：

直接以20℃時(shí)的密度值為刻度的。

0.700～1.000為輕表，用來(lái)測(cè)量比水輕的液體；

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

又稱勃力克斯計(jì)（Brixscale，簡(jiǎn)寫為。Bx）是專用于測(cè)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(jì)要進(jìn)行校正，見331頁(yè)附表5。12食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

（3）.（4）波美密度計(jì)：

是以波美度來(lái)表示液體濃度大小。單位：°B’e

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

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

2.相對(duì)密度天平（韋氏天平）

3.密度計(jì)（比重計(jì)）15食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024二、折光法通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的折光率來(lái)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(jìn)光棱晶和折光棱鏡夾著薄薄的一層樣液，經(jīng)過(guò)光的折射后，測(cè)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(duì)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(duì)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(cè)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(shí)，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(cè)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(cè)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(cè)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(shí)，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)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(wú)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(cè)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(cè)法.5/9/2024光的全反射1.α2

隨著α1增大而增大。2.當(dāng)α1為90°、α2為臨界角。3.當(dāng)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(cè)法.5/9/2024發(fā)生全反射時(shí)，當(dāng)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(wú)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(guò)實(shí)驗(yàn)可測(cè)出臨界角α臨。因?yàn)榘l(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(cè)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(cè)得了α臨，就可求出n樣液。24食品的物理檢測(cè)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(cè)出臨界角而得到物質(zhì)折射率的儀器。我國(guó)食品工業(yè)常用的是阿貝折光儀和手提式折光儀，測(cè)定結(jié)果須進(jìn)行溫度校正。阿貝折光儀光學(xué)系統(tǒng)由觀測(cè)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(cè)法.5/9/2024

阿貝式折光計(jì)

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(jiǎn)；7．目鏡；8．觀察鏡簡(jiǎn)；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(jì)插座；15．恒溫器接頭；16．保護(hù)罩；17主軸；18反光鏡4-526食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024手提折光計(jì)OK—觀測(cè)筒P—棱鏡D—蓋板校正螺絲27食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024（三）影響折光率測(cè)定的因素1.光波波長(zhǎng)的影響

物質(zhì)的折射率因光波波長(zhǎng)而異。波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)物質(zhì)的折射率較小，波長(zhǎng)較短時(shí)物質(zhì)的折射率較大。當(dāng)白光經(jīng)過(guò)棱鏡和樣液發(fā)生折射時(shí)，因各色光的波長(zhǎng)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(huì)使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測(cè)定誤差。消除色散在觀測(cè)筒下端安裝色散補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)溫度20℃，非20℃應(yīng)校正見附表7）28食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024三、旋光法應(yīng)用旋光儀測(cè)量旋光性物質(zhì)（光學(xué)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(wú)數(shù)個(gè)與光的前進(jìn)方向互相垂直的光波振動(dòng)面。偏振光—只有一個(gè)與光的前進(jìn)方向互相垂直的光波振動(dòng)面。見書P37圖4-929食品的物理檢測(cè)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(gè)切成了特殊角度并用加拿大香脂粘起來(lái)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(cè)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(duì)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(xué)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(dòng)面向右旋轉(zhuǎn)的，稱為“具有右旋性”，以（＋）號(hào)表示；反之，稱為“具有左旋性”，以（－）號(hào)表示。31食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024（２）旋光度——當(dāng)偏振光通過(guò)光學(xué)活性物質(zhì)溶液時(shí)，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(zhǎng)、測(cè)定溫度、光學(xué)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(cè)法.5/9/2024

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

=α/LC——查手冊(cè)得到不同物質(zhì)的比旋光度。

α——測(cè)定樣液的旋光度。

L——旋光管長(zhǎng)度（液層厚度）分米。

C——樣液濃度（所求值）。

t——測(cè)定溫度為20℃。

λ——光源波長(zhǎng)通常為D鈉線589.3nm。33食品的物理檢測(cè)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(cè)法.5/9/2024４.變旋光作用

具有光學(xué)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(dá)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(gè)平衡體系過(guò)程中，即顯示出變旋光作用。35食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

在用旋光法測(cè)定蜂蜜，商品葡萄糖等含有還原糖的樣品時(shí)，樣品配成溶液后，宜放置過(guò)夜再測(cè)定。若需立即測(cè)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(dá)到平衡。但微堿性溶液不宜放置過(guò)久，溫度也不可太高，以免破壞果糖。36食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024四、旋光儀（自學(xué)）

工作原理：

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

第三節(jié)食品的物性測(cè)定（自學(xué)）食品除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，它的物理性能也很重要。在食品生產(chǎn)過(guò)程中，存在著大量與物性量化相關(guān)的問(wèn)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(fù)性、彈性、凝膠強(qiáng)度、耐壓性、可延伸性及剪切性等，它們?cè)谀撤N程度上可以反映出食品的感官質(zhì)量。41食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024一、色度測(cè)定(一)飲料用水色度的測(cè)定純潔的水是無(wú)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(xì)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(lán)色；硫化氫被氧化所析出的硫，能使水呈淺藍(lán)色。

42食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024色度——被測(cè)水樣與特別制備的一組有色標(biāo)準(zhǔn)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(lái)水的色度多在5～10度。43食品的物理檢測(cè)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?！氨砩薄溉苡谒畼又形镔|(zhì)的顏色和懸浮物顏色的總稱。在分析報(bào)告中必須注明測(cè)定的是水樣的真色還是表色。44食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024測(cè)定水的色度有:鉑鈷比色法——測(cè)定水的色度的標(biāo)準(zhǔn)方法，

此法操作簡(jiǎn)便，色度穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)比色系列保存適宜，可長(zhǎng)時(shí)間使用，但其中所用的氯鉑酸鉀太貴，大量使用時(shí)不經(jīng)濟(jì)。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(biāo)準(zhǔn)比色系列保存時(shí)問(wèn)較短。兩種方法的精密度和準(zhǔn)確度相同。45食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

(二)啤酒色度的測(cè)定

1．原理將除氣后的啤酒注入EBC比色計(jì)的比色皿中，與標(biāo)準(zhǔn)EBC色盤比較，目視讀數(shù)或自動(dòng)數(shù)字顯示出啤酒的色度，以EBC色度單位表示。EBC——?dú)W洲啤酒協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱“歐啤協(xié)。”EuropeBeerconsortium46食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

2．儀器

EBC比色計(jì)(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(dòng)數(shù)據(jù)處理與顯示裝置。47食品的物理檢測(cè)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(cè)定濃色或黑色啤酒時(shí)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)。

48食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024

二、粘度測(cè)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(dòng)時(shí)，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(xiàng)重要物理常數(shù)。粘度有絕對(duì)粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度和相對(duì)粘度之分。49食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024絕對(duì)粘度——也叫動(dòng)力粘度。它是液體以1cm／s的流速流動(dòng)時(shí)，在每lcm2

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

相對(duì)粘度——是在一定溫度時(shí)液體的絕對(duì)粘度與另一液體的絕對(duì)粘度之比，用以比較的液體通常是水或適當(dāng)?shù)囊后w。51食品的物理檢測(cè)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(shí)的絕對(duì)粘度為10—3pa·s。測(cè)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(yīng)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(cè)法.5/9/2024粘度的測(cè)定方法按測(cè)試手段分為：毛細(xì)管粘度計(jì)法、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法、滑球粘度計(jì)法等。毛細(xì)管粘度計(jì)法設(shè)備簡(jiǎn)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(cè)法.5/9/2024(一)毛細(xì)管粘度計(jì)法

1．原理毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)定的是運(yùn)動(dòng)粘度。由樣液通過(guò)一定規(guī)格的毛細(xì)管所需的時(shí)間求得樣液的粘度。2．儀器取一定體積的液體在嚴(yán)格的溫度與固定的液面高度的控制下，使其流經(jīng)毛細(xì)管粘度計(jì)而計(jì)算其流經(jīng)時(shí)間。根據(jù)流經(jīng)時(shí)間與粘度計(jì)的校正常數(shù)的乘積即可得動(dòng)力粘度。54食品的物理檢測(cè)法.5/9/202455食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024毛細(xì)管粘度計(jì)：56食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024(二)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法

1．原理旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(圖4—14)上的同步電機(jī)l以一定的速度帶動(dòng)刻度圓盤2旋轉(zhuǎn)，又通過(guò)游絲3和轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)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(dāng)樣液存在時(shí)，轉(zhuǎn)子受到粘滯阻力的作用使游絲產(chǎn)生力矩。當(dāng)兩力達(dá)到平衡時(shí)，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(hào)數(shù)及轉(zhuǎn)速即可算出被測(cè)樣液的絕對(duì)粘度。57食品的物理檢測(cè)法.5/9/202458食品的物理檢測(cè)法.5/9/2024(三)滑球粘度計(jì)法1．原理滑球粘度計(jì)(即赫普勒爾粘度計(jì))如圖4—15所示，適于測(cè)定粘度較高的樣液。它是基于落體原理而設(shè)計(jì)的。測(cè)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(duì)密度的球體從玻璃管上線落至下線，根據(jù)落球時(shí)間，再結(jié)合被測(cè)樣液的相對(duì)密度、球體的相對(duì)密度和球體系數(shù)，可以計(jì)算出樣液的粘度。59食品的物理檢測(cè)法.5/9/202460食品的物理