饮料密度、折光率和旋光率测定

1、饮料的密度、折射率和旋光率的测定饮料的密度、折射率和旋光率的测定报告人：李震报告人：李震2013.9.242013.9.241 1 简介简介2 2 密度的测定密度的测定3 3 折射率的测定折射率的测定4 4 旋光率的测定旋光率的测定 随着饮料工业的生产发展，饮料的随着饮料工业的生产发展，饮料的质量却出现了许多问题，测定饮料的质量却出现了许多问题，测定饮料的密密度、折射率和旋光率度、折射率和旋光率，可以有效的控制，可以有效的控制饮料的质量。现在许多先进的方法与技饮料的质量。现在许多先进的方法与技术特别是术特别是自动化测试仪器自动化测试仪器的应用，为饮的应用，为饮料生产、科学研究提供了快速而准确的

2、料生产、科学研究提供了快速而准确的分析检验数据，从而加快了分析过程，分析检验数据，从而加快了分析过程，减少了人为误差，提高了分析精度减少了人为误差，提高了分析精度。 1 1 简介简介2 2 密度的测定密度的测定 密度密度: :物质在一定温度下，每单位物质在一定温度下，每单位体积物质的质量。以符号体积物质的质量。以符号表示。表示。单位：单位：g/cmg/cm3 3 相对密度相对密度d d: :某一温度下物质的质量与某一温度下物质的质量与同体积同一温度下水的质量之比。同体积同一温度下水的质量之比。测定方法测定方法n密度瓶法密度瓶法n密度计法密度计法密度瓶法密度瓶法 分别测定充满同一密度分别测定充满

3、同一密度瓶的水及试样的质量，由水瓶的水及试样的质量，由水的质量和密度可以确定密度的质量和密度可以确定密度瓶的容积即试样的体积，根瓶的容积即试样的体积，根据试样的质量和体积即可计据试样的质量和体积即可计算出试样的密度。算出试样的密度。图图 1 1 密度瓶密度瓶操作方法操作方法1 1 先把密度瓶洗干净，烘干冷却。先把密度瓶洗干净，烘干冷却。2 2 把密度瓶、温度计等附件一起称重把密度瓶、温度计等附件一起称重m1。3 3 将冷却至将冷却至2020蒸馏水装满密度瓶，置于恒温蒸馏水装满密度瓶，置于恒温水浴中约水浴中约2020分钟，使侧管液面与管口对齐。分钟，使侧管液面与管口对齐。4 4 取出密度瓶称重取

4、出密度瓶称重m2。5 5 将密度瓶中水倒出，干燥。将密度瓶中水倒出，干燥。6 6 用待测液体试样代替水，按上述操作测出其用待测液体试样代替水，按上述操作测出其质量质量m3。计算计算试样的密度试样的密度=密度计法密度计法 密度计是根据阿基米密度计是根据阿基米德原理制成的，头部呈球德原理制成的，头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银或其它重金属，珠、水银或其它重金属，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，内有空气故是胖肚空腔，内有空气故能浮起，尾部是一细长能浮起，尾部是一细长管内附有刻度标记，刻管内附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的度是利用各种不同密度的

5、液体标度的。液体标度的。图图 2 2 各种密度计各种密度计操作方法操作方法 1 1 将待测液体盛放在适当容积的量筒中将待测液体盛放在适当容积的量筒中 2 2 将密度计小心垂直插入待测液体中将密度计小心垂直插入待测液体中 3 3 待密度计稳定后，直接读出液体的相待密度计稳定后，直接读出液体的相 对密度值对密度值饮料密度糖度测定仪饮料密度糖度测定仪 一种用于测定啤酒、葡萄酒、酒精、一种用于测定啤酒、葡萄酒、酒精、果汁等食品饮料密度、糖度的自动化仪表果汁等食品饮料密度、糖度的自动化仪表装置。其核心在于采用了传感器技术及计装置。其核心在于采用了传感器技术及计算机技术算机技术 ，能够较好地实现对食品饮料

6、密，能够较好地实现对食品饮料密度、糖度的在线度、糖度的在线自动、连续、实时、快速自动、连续、实时、快速检测检测 ，其测定精度较高，其测定精度较高 ，制造成本较低，制造成本较低，使用方便，能够为国内食品饮料生产厂家使用方便，能够为国内食品饮料生产厂家普遍接受，经济效益良好。普遍接受，经济效益良好。 图图 3 DA-130N3 DA-130N便携式密度计便携式密度计DMA35DMA35 DMA500DMA500密度计密度计 数字式密度计数字式密度计图图 4 4 各种新型密度计各种新型密度计水1213m-mm-mNoImage密度测定的意义密度测定的意义n密度是物质的一种物理指标密度是物质的一种物理

7、指标n可以通过它了解品质的可以通过它了解品质的纯度纯度或者或者掺掺杂杂情况等情况等n制糖工业制糖工业以溶液的密度近似地测定溶液中可溶性固形物含量。以溶液的密度近似地测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数例：橘子和葡萄汁的密度乘上系数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番茄制品番茄制品从密度固形物关系表可查出固形物的含量从密度固形物关系表可查出固形物的含量n酒精酒精有酒精含量、密度关系表有酒精含量、密度关系表n密度是某些食品质量的指标密度是某些食品质量的指标3 3 折射率的测定折射率的测定n n sin isin isin rsin

8、r图图 5 5 光的折射与反射现象光的折射与反射现象 折光仪折光仪是利用临是利用临界角原理测定物质界角原理测定物质折折射率射率的仪器食品工业的仪器食品工业中最常用的是阿贝折中最常用的是阿贝折光仪、手提式折光仪、光仪、手提式折光仪、数字阿贝折光仪。数字阿贝折光仪。图图 6 6 阿贝折光仪阿贝折光仪1 1 校正校正阿贝折光仪在使用前，必须先经标尺零点的校正阿贝折光仪在使用前，必须先经标尺零点的校正可用已知折射率的可用已知折射率的标准液体标准液体（如纯水（如纯水=1.3325=1.3325）。）。也可用每台折光仪中附有已知折射率的也可用每台折光仪中附有已知折射率的“玻块玻块”来来校正。用校正。用 -

9、 -溴萘将溴萘将“玻块玻块”光的一面粘附在折射光的一面粘附在折射棱棱镜上，打开棱镜背后小窗使光线由此射入，如果镜上，打开棱镜背后小窗使光线由此射入，如果测得值和此测得值和此“玻块玻块”的折射率有区别，旋动镜筒的折射率有区别，旋动镜筒上上的校正螺丝的校正螺丝K K进行调整进行调整使明暗分界线恰好通过十使明暗分界线恰好通过十字线交叉点。字线交叉点。使用方法使用方法2 2 操作步骤操作步骤1.1.滴加滴加l l2 2滴样液于进光棱镜磨砂面上，迅速闭合滴样液于进光棱镜磨砂面上，迅速闭合 两块棱镜，调节反光镜，使镜筒内视野最亮。两块棱镜，调节反光镜，使镜筒内视野最亮。2.2.由目镜观察，转动棱镜旋钮，使

10、视野出现明暗两由目镜观察，转动棱镜旋钮，使视野出现明暗两 部分。部分。3.3.旋转色散补偿器旋钮，使视野中只有黑白两色。旋转色散补偿器旋钮，使视野中只有黑白两色。4.4.旋转棱镜旋钮使旋转棱镜旋钮使明暗分界线在十字线交叉点明暗分界线在十字线交叉点。5.5.从读数镜筒中读取折射率。从读数镜筒中读取折射率。图图 7 7 右边目镜中的景象右边目镜中的景象3 3 读数读数从读数望远镜中读出标尺上相应的示值，估从读数望远镜中读出标尺上相应的示值，估读至小数点后第四位。由于眼睛在判断临界读至小数点后第四位。由于眼睛在判断临界线是否处于准丝点交点上时，容易疲劳，为线是否处于准丝点交点上时，容易疲劳，为减少偶

11、然误差，应转动手柄，减少偶然误差，应转动手柄，重复测定三次，重复测定三次，三个读数相差不能大于三个读数相差不能大于0.00020.0002，然后取其平，然后取其平均值均值。 图图 8 8 左边目镜读数示意图左边目镜读数示意图影响折射率测定的因素影响折射率测定的因素1 1 光波长的影响光波长的影响 物质的折射率因光的波长而异，物质的折射率因光的波长而异，波长较长波长较长折射率较小，波长较短折射率较大折射率较小，波长较短折射率较大。测定时光。测定时光源通常为白光。当白光经过棱镜和样液发生折源通常为白光。当白光经过棱镜和样液发生折射时，因各色光的波长不同，折射程度也不同，射时，因各色光的波长不同，折

12、射程度也不同，折射后分解成为多种色光，这种现象称为色散。折射后分解成为多种色光，这种现象称为色散。光的色散会使视野明暗分界线不清，产生测定光的色散会使视野明暗分界线不清，产生测定误差。误差。2 2 温度的影响温度的影响 溶液的折射率随温度而改变，溶液的折射率随温度而改变，温度升温度升高折射率减小；温度降低折射率增大高折射率减小；温度降低折射率增大。折光仪上的刻度是在折光仪上的刻度是在标准温度标准温度2020下刻下刻制的。所以最好在制的。所以最好在2020下测定折射率。下测定折射率。否则，应对测定结果进行温度校正。否则，应对测定结果进行温度校正。手提式折光仪由一个棱镜、手提式折光仪由一个棱镜、一

13、个盖板及一个观测镜筒组一个盖板及一个观测镜筒组成，利用反射光测定。其光成，利用反射光测定。其光学原理与阿贝折光仪相同。学原理与阿贝折光仪相同。该仪器操作简单，便于携带，该仪器操作简单，便于携带，常用于生产现场检验。常用于生产现场检验。 图图9 9 手提式折光仪手提式折光仪n折射率测定的意义折射率测定的意义均一物质的折射率，是物质的重要物均一物质的折射率，是物质的重要物理常数之一。折射率的数值可作为判断其理常数之一。折射率的数值可作为判断其均一程度均一程度和和纯度纯度的标志，的标志，比沸点更可靠。比沸点更可靠。通过测定溶液的折射率，还可定量分析溶通过测定溶液的折射率，还可定量分析溶液的浓度。液的

14、浓度。蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过测定折射率可以确定糖液的通过测定折射率可以确定糖液的浓度浓度及及饮料、糖水罐头等食品的饮料、糖水罐头等食品的糖度糖度，还可以，还可以测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食测定以糖为主要成分的果汁、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 旋光率的测定旋光率的测定线偏振光通过某些物质后，线偏振光通过某些物质后，偏振光的振动面将旋转一定偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为的角度，这种现象称为旋光旋光现象现象。旋转的角度称为旋转。旋转的角度称为旋转角或角或旋光度旋光度。旋光仪是测定。旋光仪是测定旋

15、光物质旋光度的仪器。旋光物质旋光度的仪器。图图 10 10 旋光仪旋光仪振动面旋转的角度与旋光物质的性质、厚振动面旋转的角度与旋光物质的性质、厚度度L L、浓度、浓度c c有关，其关系式为：有关，其关系式为： =cL =cL 图图 11 11 光的偏振现象光的偏振现象旋光仪旋光仪 图图 12 12 旋光仪的基本构造旋光仪的基本构造基本原理基本原理从钠光源发出的光，通过一个固定的棱镜从钠光源发出的光，通过一个固定的棱镜起偏起偏镜变成平面偏振光。平面镜变成平面偏振光。平面偏振光通过装有旋光物偏振光通过装有旋光物质的盛液管时，偏振光的振动平面会向左或向右质的盛液管时，偏振光的振动平面会向左或向右旋转

16、一定的角度。只有将检偏棱镜向左或向右旋旋转一定的角度。只有将检偏棱镜向左或向右旋转同样的角度才能使偏振光通过到达目镜。向左转同样的角度才能使偏振光通过到达目镜。向左或向右旋转的角度可以从旋光仪刻度盘上读出，或向右旋转的角度可以从旋光仪刻度盘上读出，即为该物质的旋光度。即为该物质的旋光度。使用方法使用方法 1 1 调零调零旋光仪接通电源，钠光灯发光稳定后，将旋光仪接通电源，钠光灯发光稳定后，将装满蒸馏水的测定管放人旋光仪中，装满蒸馏水的测定管放人旋光仪中，校正校正目镜的焦距，使视野清晰。旋转手轮，调目镜的焦距，使视野清晰。旋转手轮，调整检偏镜刻度盘，使视场中整检偏镜刻度盘，使视场中三分视场的明三

17、分视场的明暗程度一致暗程度一致，读取刻度盘上所示的刻度，读取刻度盘上所示的刻度值。反复操作两次，取其平均值作为零值。反复操作两次，取其平均值作为零点。点。从目镜中可观察到的几种情况：从目镜中可观察到的几种情况： 1 1 中间明亮，两旁较暗。中间明亮，两旁较暗。 2 2 中间较暗，两旁较明亮。中间较暗，两旁较明亮。 3 3 视场内明暗相等的均一视场。视场内明暗相等的均一视场。图图 1313 三分视场变化示意图三分视场变化示意图2 2 旋光度的测定旋光度的测定换放盛有待测样品的测试管，换放盛有待测样品的测试管，测其旋光度测其旋光度值，重复两次，取其平均值。值，重复两次，取其平均值。图图 1313

18、读数示意图读数示意图影响因素影响因素 旋光率还与旋光物质的旋光率还与旋光物质的温度温度有关。如对有关。如对于蔗糖水溶液，在室温条件下温度每升于蔗糖水溶液，在室温条件下温度每升高（或降低）高（或降低）11，其旋光率约减小（或，其旋光率约减小（或增加）。因此对于所测的旋光率，必须增加）。因此对于所测的旋光率，必须说明测量时的温度说明测量时的温度。n旋光率测定的意义旋光率测定的意义n用于各种光学活性物质的用于各种光学活性物质的定量测定或定量测定或纯度检验纯度检验。将样品在指定的溶剂中配。将样品在指定的溶剂中配成一定浓度的溶液由测得的旋光度成一定浓度的溶液由测得的旋光度算出比旋光度与标准比较或以不算出

19、比旋光度与标准比较或以不同浓度溶液制出标准曲线求出含量。同浓度溶液制出标准曲线求出含量。n在旋光计的基础上还发展了一种糖量在旋光计的基础上还发展了一种糖量计专门用于测量蔗糖含量。用白光计专门用于测量蔗糖含量。用白光为光源以石英楔抵消蔗糖溶液对不为光源以石英楔抵消蔗糖溶液对不同波长光的色散并将石英楔校正同波长光的色散并将石英楔校正标以蔗糖的百分含量即可直接测出标以蔗糖的百分含量即可直接测出浓度简便迅速常用于制糖工业。浓度简便迅速常用于制糖工业。 碳酸饮料的害处碳酸饮料的害处1.1.对骨骼的影响，导致对骨骼的影响，导致骨质疏松骨质疏松 2.2.对牙齿的影响对牙齿的影响 使牙齿因过酸而变黄变薄使牙齿因过酸而变黄变薄3.3.碳酸饮料可能会导致碳酸饮料可能会导致人体细胞严重受损人体细胞严重受损 ，防腐，防腐 剂能够破坏剂能够破坏人体人体DNADNA的一些重要区域，严重威胁的一些重要区域，严重威胁 人体健康。人体健康。4.4.对对消化功能消化功能的影响的影响 因有二氧化碳，会产生大量因有二氧化碳，会产生大