食品的物理检测法.pdf

第四章食品的物理检测法第四章食品的物理检测法 1 概 述 概 述 2 物理检测的几种方法 物理检测的几种方法 3 食品的物性测定食品的物性测定 1 概 述概 述 根据食品的根据食品的物理常数物理常数与食品的与食品的组成组成及及含量含量之 间的关系进行检测的方法称为 之 间的关系进行检测的方法称为物理检验法 物理检验法 物理检验法是食品分析及食品工业生产中常 用的检测方法 物理检验法是食品分析及食品工业生产中常 用的检测方法 2 物理检测的几种方法物理检测的几种方法 一 相对密度法 二 折光法 三 旋光法 一 相对密度法 二 折光法 三 旋光法 一 相对密度法一 相对密度法 密度密度 物质在一定温度下 单位体积的质 量 物质在一定温度下 单位体积的质 量 g cm3 相对密度相对密度 d 某一温度下物质的质量与同体 积某一温度下水的质量之比 某一温度下物质的质量与同体 积某一温度下水的质量之比 常用 表示 20 4 d 20 20 d 1 2 t d t 温度下物质的密度 温度下水的密度 1 2 t td 记作 无因次量 不同温度下相对密度的换算不同温度下相对密度的换算 11 22 4 tt tt dd 水 测定相对密度的意义 测定相对密度的意义 1 正常的液态食品 其相对密度都在一定的范围内 例如 全脂牛奶为 正常的液态食品 其相对密度都在一定的范围内 例如 全脂牛奶为 1 028 1 032 芝麻油为芝麻油为0 9126 0 9278 2 测定出某些液态食品的相对密度以后 通过查表可 求出其可溶性固形物的含量 测定出某些液态食品的相对密度以后 通过查表可 求出其可溶性固形物的含量 20 4 d 20 20 d 液态食品相对密度的测定方法 液态食品相对密度的测定方法 1 密度瓶法 普通密度瓶 带温度计密度瓶 密度瓶法 普通密度瓶 带温度计密度瓶 2 密度计法 普通密度计 糖锤度密度计 波美 密度计 乳稠计 酒精密度计 密度计法 普通密度计 糖锤度密度计 波美 密度计 乳稠计 酒精密度计 附温度计 密度瓶 附温度计 密度瓶 普通密度瓶普通密度瓶 密度瓶法原理 在一定温度下 密度瓶容积不变 用同一密度瓶分 别称量样品溶液和蒸馏水的质量 二者之比即为该 样品溶液的相对密度 如 20 20 d 测定方法 密度瓶 洗净 烘干 冷却 精密称重 装样液 t 20 20 恒温水浴 滤纸吸去溢出毛细管 的多余样液 取出 滤纸擦干瓶外液体 精密称重 倾出样液 洗净密度瓶 装蒸馏水 t 20 t 2 2 当当 2增大至某一临 界角时 增大至某一临 界角时 1为为90度 度 3 当光线从大于等于临 界角方向射入 无折 射线进入光疏介质 发生光的全反射 当光线从大于等于临 界角方向射入 无折 射线进入光疏介质 发生光的全反射 棱镜棱镜 样液样液 n样液 样液 sin90 n棱晶 棱晶 sin 临 临 n样液 样液 n棱晶 棱晶 Sin 临 临 其中 其中 n棱晶 棱晶为已知 只要测得 为已知 只要测得 临 临 即可得出样液折射率 即可得出样液折射率 1 底座 底座 2 棱晶调节旋钮 棱晶调节旋钮 3 圆盘组 内有刻度板 圆盘组 内有刻度板 4 小反光镜 小反光镜 5 支架 支架 6 读数 镜筒 读数 镜筒 7 目镜 目镜 8 观察镜筒 观察镜筒 9 分界线调节旋钮 分界线调节旋钮 10 消色 调节旋钮 消色 调节旋钮 11 色散刻度尺 色散刻度尺 12 棱镜锁紧扳手 棱镜锁紧扳手 13 棱镜 组 棱镜 组 14 温度计插座 温度计插座 15 恒 温器接头 恒 温器接头 16 旁盖 旁盖 17 主 轴 主 轴 18 反光镜反光镜 4 5 阿贝折光仪阿贝折光仪 影响折射率测定的因素影响折射率测定的因素 1 光波波长光波波长 物质折射率随光波波长不同而变化 波长较长 时 物质折射率随光波波长不同而变化 波长较长 时 n较小 反之 较小 反之 n较大 较大 色散色散 白光含不同波长的各色光 发生折射 时 白光分离 形成多种色光 色散影响明暗分界线观察 可由色散补偿器消 除 白光含不同波长的各色光 发生折射 时 白光分离 形成多种色光 色散影响明暗分界线观察 可由色散补偿器消 除 2 温度温度 温度升高 温度升高 n减小 反之 减小 反之 n增大 测定时温度 非 增大 测定时温度 非20 时 需校正结果 附表 时 需校正结果 附表7 阿贝折光仪使用 乙醇擦净两棱晶 滴样液 迅速闭合两棱晶 调节 反光镜 使镜筒视野最亮 调节棱晶旋钮 视野 出现明暗两部分 调节色散补偿器 使视野只有黑 白两色 再调节棱晶旋钮 使明暗分界线落在目镜 的十字线交叉点上 读取折射率 测样液温度 清 洁棱晶及仪器 校正结果 三 旋光法三 旋光法 应用旋光仪测量旋光物质 光学活性物质 的旋光度以确定其含量的分析方法叫旋光法 应用旋光仪测量旋光物质 光学活性物质 的旋光度以确定其含量的分析方法叫旋光法 自然光与偏振光 自然光 自然光与偏振光 自然光 有无数个与光的前进方向互相垂直 的光波振动面 偏振光 有无数个与光的前进方向互相垂直 的光波振动面 偏振光 只有一个与光的前进方向互相垂直 的光波振动面 只有一个与光的前进方向互相垂直 的光波振动面 光前进方向光前进方向 垂直平面 自然光 垂直平面光波振动方向 偏振光 垂直平面光波振动方向 观察方向 垂直平面 自然光 垂直平面光波振动方向 偏振光 垂直平面光波振动方向 观察方向 偏振光的产生方法 偏振光的产生方法 1 用尼克尔棱镜 苏格兰人发明的用两个切成了特殊角度并用 用尼克尔棱镜 苏格兰人发明的用两个切成了特殊角度并用加 拿大香脂 加 拿大香脂粘起来的粘起来的冰晶石冰晶石组成 组成 2 用用Polaroid滤光器 美 滤光器 美 E H Land发明 由嵌在透明塑料中的几种 晶体组成 发明 由嵌在透明塑料中的几种 晶体组成 3 聚乙烯醇人造偏振片 例 聚乙烯醇人造偏振片 例 WXG 4型旋光仪型旋光仪 1 旋光度旋光度 当偏振光通过光学活性物质溶液时 偏振面旋转的角度叫作该物质的旋光度 旋光度的大小与光源的波长 液层厚度 光学活 性物质的种类 浓度 溶剂及其温度有关 当偏振光通过光学活性物质溶液时 偏振面旋转的角度叫作该物质的旋光度 旋光度的大小与光源的波长 液层厚度 光学活 性物质的种类 浓度 溶剂及其温度有关 KCL 旋光度旋光度旋光系数旋光系数溶液浓度 溶液浓度 g ml 液层厚度 液层厚度 dm 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度 2 比旋光度比旋光度 在一定温度和一定光源情况下 当溶液浓度为 在一定温度和一定光源情况下 当溶液浓度为 1 g ml 液层厚度为 液层厚度为 1dm 时偏振 光所旋转的角度 记为 时偏振 光所旋转的角度 记为 查手册得到不同物质的比旋光度 查手册得到不同物质的比旋光度 测定样液的旋光度 测定样液的旋光度 L 旋光管长度 液层厚度 分米 旋光管长度 液层厚度 分米 c 样液浓度 所求值 样液浓度 所求值 t 测定温度为测定温度为20 光源波长通常为光源波长通常为D钠线钠线589 3nm t L c 糖类的比旋光度糖类的比旋光度 53 3 138 5 194 8 196 4 乳糖 麦芽糖 糊精 淀粉 52 5 92 5 20 0 66 5 葡萄糖 果糖 转化糖 蔗糖 糖类 糖类 3 变旋光作用变旋光作用 具有光学活性的还原糖类具有光学活性的还原糖类 如葡萄糖 果糖 乳糖 麦芽糖等 如葡萄糖 果糖 乳糖 麦芽糖等 在溶解之后 其旋光度起初迅 速变化 然后惭渐变得较缓慢 最后达到恒定值 这种现象称为变旋光作用 在溶解之后 其旋光度起初迅 速变化 然后惭渐变得较缓慢 最后达到恒定值 这种现象称为变旋光作用 这是由于有的糖存在异构体 如葡萄糖的这是由于有的糖存在异构体 如葡萄糖的 型 和 型 和 型 它们的比旋光度不同 异构体在构成一个平 衡体系过程中 即显示出变旋光现象 型 它们的比旋光度不同 异构体在构成一个平 衡体系过程中 即显示出变旋光现象 在用旋光法测定蜂蜜 商品葡萄糖等含有还 原糖的样品时 样品配成溶液后 宜放置过夜再 测定 在用旋光法测定蜂蜜 商品葡萄糖等含有还 原糖的样品时 样品配成溶液后 宜放置过夜再 测定 若需立即测定 可将中性溶液若需立即测定 可将中性溶液 pH7 加热至沸 或加几滴氨水后再稀释定容 加热至沸 或加几滴氨水后再稀释定容 若溶液已经稀释定容 则可加入碳酸钠干粉至 石蕊试纸刚显碱性 若溶液已经稀释定容 则可加入碳酸钠干粉至 石蕊试纸刚显碱性 在碱性溶液中 变旋光作用迅速 很快达到平衡 但微碱性溶液不宜放置过久 温度也不可太高 以免破坏果糖 在碱性溶液中 变旋光作用迅速 很快达到平衡 但微碱性溶液不宜放置过久 温度也不可太高 以免破坏果糖 第三节食品的物性测定第三节食品的物性测定 食品除了营养价值外 它的物理性能 也很重要 在食品生产过程中 存在着大 量与物性量化相关的问题 食品除了营养价值外 它的物理性能 也很重要 在食品生产过程中 存在着大 量与物性量化相关的问题 一 色度测定一 色度测定 一 饮料用水色度的测定 纯洁的水是无色透明的 但一般的天然水中 存在有各种溶解物质或不溶于水的黏土类细小悬 浮物 使水呈现各种颜色 如 一 饮料用水色度的测定 纯洁的水是无色透明的 但一般的天然水中 存在有各种溶解物质或不溶于水的黏土类细小悬 浮物 使水呈现各种颜色 如含腐殖质或高铁含腐殖质或高铁较 多的水 常呈 较 多的水 常呈黄色黄色 含 含低铁化合物较高低铁化合物较高的水呈的水呈淡 绿蓝色 淡 绿蓝色 硫化氢被氧化所析出的 硫化氢被氧化所析出的硫硫 能使水呈 能使水呈浅 蓝色 浅 蓝色 色度色度 被测水样与特别制备的一组有色标准溶 液的颜色比较值 洁净的天然水的色度一般在 被测水样与特别制备的一组有色标准溶 液的颜色比较值 洁净的天然水的色度一般在15 2515 25度之间 自来水的色度多在 度之间 自来水的色度多在5 105 10度 度 水的色度有 真色 与 表色 之分 水的色度有 真色 与 表色 之分 真色真色 指用澄清或离心等法除去悬浮物后 的色度 指用澄清或离心等法除去悬浮物后 的色度 表色表色 指溶于水样中物质的颜色和悬浮物 颜色的总称 指溶于水样中物质的颜色和悬浮物 颜色的总称 测定水的色度有 1 测定水的色度有 1 铂钴比色法铂钴比色法 标准方法 标准方法 标准比色系列保存期较长 所用氯铂酸钾太 贵 不经济 2 标准比色系列保存期较长 所用氯铂酸钾太 贵 不经济 2 铬钴比色法铬钴比色法 以重铬酸钾代替氯铂酸钾 便宜且易保存 只是标准比色系列保存期较 短 以重铬酸钾代替氯铂酸钾 便宜且易保存 只是标准比色系列保存期较 短 两种方法的精密度和准确度相同 两种方法的精密度和准确度相同 1 1 铂钴比色法铂钴比色法 标准方法 标准方法 原理原理 将水样与已知浓度的标准比色系列进行目 视比色以确定水的色度 标准比色系列 将水样与已知浓度的标准比色系列进行目 视比色以确定水的色度 标准比色系列 氯铂酸钾和氯化钴氯铂酸钾和氯化钴 规定每升水中含 规定每升水中含1mg铂铂 以以 PtCl6 2 形式存在 形式存在 时 所具有的颜色作为一个 时 所具有的颜色作为一个色度单位色度单位 以 以1度表示 度表示 2 2 铬钴比色法铬钴比色法 原理原理 同上 标准比色系列 同上 标准比色系列 重铬酸钾和硫酸钴重铬酸钾和硫酸钴 色度单位 色度单位 同上同上 注意事项 1 适用于生活饮用水及其水源水的色度测定 浑浊 水样需离心 测上清液 2 水样颜色通常随pH升高而增加 因此 测水样色 度同时应测水样pH 二 啤酒色度的测定 二 啤酒色度的测定 1 原理 将除气后的啤酒注入EBC比色计的比色皿中 与标准EBC色盘比较 目视读数或自动数字显示出 啤酒的色度 以EBC色度单位表示 EBC 1 原理 将除气后的啤酒注入EBC比色计的比色皿中 与标准EBC色盘比较 目视读数或自动数字显示出 啤酒的色度 以EBC色度单位表示 EBC 欧洲酿酒协会 European Brewing Convention 欧洲酿酒协会 European Brewing Convention 2 仪器 EBC 比色计 或使用同等分析效果的仪器 具 有 2 O 27 0 EBC 单位的目视色度盘或自动数据处 理与显示装置 2 仪器 EBC 比色计 或使用同等分析效果的仪器 具 有 2 O 27 0 EBC 单位的目视色度盘或自动数据处 理与显示装置 注意事项 1 测定深色或黑色啤酒时 需将啤酒稀释至合适色 度范围 2 0 27 0 EBC 然后将测定结果乘以 稀释倍数 2 一般淡色啤酒的色度在5 0 14 0 EBC范围内 深色啤酒色度在15 0 40 0 EBC范围内 二 粘度测定二 粘度测定 粘度粘度 液体的粘稠程度 它是液体在外力作用 下发生流动时 分子间所产生的内摩擦力 粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理 常数 粘度有 液体的粘稠程度 它是液体在外力作用 下发生流动时 分子间所产生的内摩擦力 粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理 常数 粘度有绝对粘度 运动粘度 条件粘度绝对粘度 运动粘度 条件粘度和和相对粘 度 相对粘 度之分 之分 绝对粘度绝对粘度 也叫动力粘度 液体以 1cm s 的流速流动时 在每 l cm 也叫动力粘度 液体以 1cm s 的流速流动时 在每 l cm2 2液 面上所需切向力的大小 单位为 Pa 液 面上所需切向力的大小 单位为 Pa s s 运动粘度运动粘度 也叫动态粘度 它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比 值 单位为 m 也叫动态粘度 它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比 值 单位为 m2 2 s s 条件粘度条件粘度 是在规定温度下 在指定的粘度计 中 一定量液体流出的时间 s 或将此时间与规 定温度下同体积水流出时间之比 是在规定温度下 在指定的粘度计 中 一定量液体流出的时间 s 或将此时间与规 定温度下同体积水流出时间之比 相对粘度相对粘度 是在一定温度时液体的绝对粘度与 另一液体的绝对粘度之比 用以比较的液体通常 是水或适当的液体 是在一定温度时液体的绝对粘度与 另一液体的绝对粘度之比 用以比较的液体通常 是水或适当的液体 粘度的大小随温度的变化而变化 粘度的大小随温度的变化而变化 温度愈 粘度愈 温度愈 粘度愈 纯水在20 时的绝对粘度为 10纯水在20 时的绝对粘度为 10 3 3 papa s 测定液体粘度可以检查样品纯度 分子量判定 化工传质设计 聚合反应终止时间判断 产品性 质判定等 s 测定液体粘度可以检查样品纯度 分子量判定 化工传质设计 聚合反应终止时间判断 产品性 质判定等 粘度的测定方法按测试手段分为 粘度的测定方法按测试手段分为 毛细管粘度计法 旋转粘度计法 滑球粘度计法等 毛细管粘度计法 旋转粘度计法 滑球粘度计法等 毛细管粘度计法设备简单 操作方便 精度 高 后两种需要贵重的特殊仪器 毛细管粘度计法设备简单 操作方便 精度 高 后两种需要贵重的特殊仪器 一 毛细管粘度计法 一 毛细管粘度计法 原理 毛细管粘度计测定的是 原理 毛细管粘度计测定的是运动粘度运动粘度 由样液通过 一定规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度 由样液通过 一定规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度 毛细管粘度计 毛细管粘度计 二 旋转粘度计法 原理 旋转粘度计 图4 二 旋转粘度计法 原理 旋转粘度计 图4 14 上的同步电机l以一定 的速度带动刻度圆盘2旋转 又通过游丝3和转轴 带动转子4旋转 若转子未受到阻力 则游丝与 刻度圆盘同速旋转 当样液存在时 转子受到粘 滞阻力的作用使游丝产生力矩 当两力达到平衡 时 与游丝相连的指针5在刻度圆盘上指示出一 数值 根据这一数值 结合转子号数及转速即可 算出被测样液的 14 上的同步电机l以一定 的速度带动刻度圆盘2旋转 又通过游丝3和转轴 带动转子4旋转 若转子未受到阻力 则游丝与 刻度圆盘同速旋转 当样液存在时 转子受到粘 滞阻力的作用使游丝产生力矩 当两力达到平衡 时 与游丝相连的指针5在刻度圆盘上指示出一 数值 根据这一数值 结合转子号数及转速即可 算出被测样液的绝对粘度绝对粘度 三 滑球粘度计法 三 滑球粘度计法 原理 滑球粘度计 即赫普勒尔粘度计 如图4 原理 滑球粘度计 即赫普勒尔粘度计 如图4 15所 示 适于测定粘度较高的样液 它是基于 15所 示 适于测定粘度较高的样液 它是基于落体原 理 落体原 理而设计的 测定方法是在一充满样液的玻璃管 有玻璃夹套 中 将一适宜相对密度的球体从玻 璃管上线落至下线 根据落球时间 再结合被测 样液的相对密度 球体的相对密度和球体系数 可以计算出样液的 而设计的 测定方法是在一充满样液的玻璃管 有玻璃夹套 中 将一适宜相对密度的球体从玻 璃管上线落至下线 根据落球时间 再结合被测 样液的相对密度 球体的相对密度和球体系数 可以计算出样液的绝对粘度绝对粘度 三 质构测定三 质构测定 一些物理性能 如一些物理性能 如硬度 脆性 胶粘性 回复性 弹性 凝胶强度 耐压性 可延伸性及剪切性 硬度 脆性 胶粘性 回复性 弹性 凝胶强度 耐压性 可延伸性及剪切性等 它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量 质构仪 Texture Analyzer 是使这些食品的感官 指标定量化的新型仪器 等 它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量 质构仪 Texture Analyzer 是使这些食品的感官 指标定量化的新型仪器 一 质构仪的结构及工作原理 质构仪包括主机 专用软件 备用探头及附件 测量部分由操作台 转速控制器 横梁 底座 直流 电机和探头组成 结构如图4 一 质构仪的结构及工作原理 质构仪包括主机 专用软件 备用探头及附件 测量部分由操作台 转速控制器 横梁 底座 直流 电机和探头组成 结构如图4 16所示 16所示 直流电机 横梁1固定在立柱3上 可以上下移动 用以 调节操作台4与横梁的初始间距 固定在横梁上 的压力传感器可准确测量受力的大小 转速控制 器5控制操作台的移动速度 正反开关6负责改变 操作台的上下移动方向 食品的物理性能都与力的作用有关 故质构 仪提供压力 拉力和剪切力作用于样品 配上不 同的样品探头2 来测试样品的物理性能 横梁1固定在立柱3上 可以上下移动 用以 调节操作台4与横梁的初始间距 固定在横梁上 的压力传感器可准确测量受力的大小 转速控制 器5控制操作台的移动速度 正反开关6负责改变 操作台的上下移动方向 食品的物理性能都与力的作用有关 故质构 仪提供压力 拉力和剪切力作用于样品 配上不 同的样品探头2 来测试样品的物理性能 根据不同的食品形态和测试要求 选择不同的 测样探头 如 根据不同的食品形态和测试要求 选择不同的 测样探头 如柱形柱形探头 直径2 50mm 常用于测试探头 直径2 50mm 常用于测试果 蔬的硬度 脆性 弹性 果 蔬的硬度 脆性 弹性等 等 锥形锥形探头可对探头可对黄油及其他粘性食品的粘度和稠 度 黄油及其他粘性食品的粘度和稠 度进行测量 模拟牙齿咀嚼食物动作的检测 进行测量 模拟牙齿咀嚼食物动作的检测夹