食品的物理检测法.ppt

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校 正 螺 丝
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手提折光计
OK—观测筒 P—棱镜 D—盖板
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（三）影响折光率测定的因素
1.光波波长的影响
物质的折射率因光波波长而异。波长较长时物质的折
射率较小，波长较短时物质的折射率较大。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，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，产生测定误差。
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（二）折光仪的结构及原理
折光仪是利用光的全反射原理测出临界角 而得到物质折射率的仪器。
我国食品工业常用的是阿贝折光仪和手提 式折光仪，测定结果须进行温度校正。
阿贝折光仪光学系统由观测系统和读数系 统组成。见教材P34图4－5
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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15～25度之间， 自来水的色度多在5～10度。
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水的色度有“真色”与“表色”之分。 “真色”——指用澄清或离心等法除去悬浮物后 的色度。 “表色”——指溶于水样中物质的颜色和悬浮物 颜色的总称。 在分析报告中必须注明测定的是水样的真色还是 表色。
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样液 棱镜
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光的全反射
1.α 2 随着α1增 大而增大。
2.当α1为90°、 α2为临界角。
3.当光线从临 界角射入，折 射线沿OM面 平行射出，为 全反射。
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发生全反射时，当光线从光疏介质（样液） 射向光密介质（棱晶），则所有的入射光 线全部折射在临界角以内，临界角以外无 光线，则临界线左边明亮，右边完全黑暗， 形成明显的黑白分界。利用这一原理，通 过实验可测出临界角α临。
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4-12
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第三节 食品的物性测定（自学）
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。 物理性能是食品重要的品质因素， 主要包括：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。
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光的反射定律
入射线、反射线和法线总是在同一平面内， 入射线和反射线分居于法线的两侧。
入射角等于反射角。
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光的折射现象与折射定律
光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部 分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第 二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫 光的折射。
t2
d d 常用 20 、 20
4
20
表示。
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（一）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 1.028～1.032 植物油（压榨法）为 0.9090～0.9295 2.测定出液态食品的相对密度以后，通过查表 可求出其固形物的含量。
第三章 食品的物理检测法
第一节 概 述 第二节 物理检测的几种方法 第三节 食品的物性测定(自学）
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第一节 概 述
根据食品的物理常数与食品的组成及含量 之间的关系进行检测的方法称为物理检验 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。
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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。如含腐殖质或高铁较 多的水，常呈黄色；含低铁化合物较高的水呈淡 绿蓝色；硫化氢被氧化所析出的硫，能使水呈浅 蓝色。
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阿贝式折光计
1．底座；2．棱晶调节旋或； 3．圆盘组（内有刻度板）； 4 ．小反光镜；
5．支架；6．读数镜简； 7．目镜；8 ．观察镜简； 9．分界线调节螺丝；
10．消色调节旋钮；
11．色散刻度尺；
12．棱镜锁紧扳手；
13 ．棱镜组；
14．温度计插座；
15．恒温器接头；
16 ．保护罩；17主轴；18反 光镜
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光的反射现象与反射定律
一束光线照射在两种介质的分界面上时， 要改变它的传播方向，但仍在原介质里传 播，这种现象叫光的反射。
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光的反射示意图
A——入wk.baidu.com线
B——反射线
L——法线
M-M’——两介质分界线
α——入射角
β——反射角
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（一）折射率与样液浓度的关系
折光仪是利用进光棱晶和折光棱镜夹着薄薄的一层样液， 经过光的折射后，测出样液的折射率而得到样液浓度的 一种仪器。
溶液的折射率与相对密度一样，随着浓度的增大而递增。
折射率的大小取决于该物质溶液的浓度，即不同的物质
有不同的折射率；对于同一种物质，其折射率的大小取
决于该物质溶液的浓度。
消除色散在观测筒下端安装色散补偿器。
2.温度的影响 温度升高,折射率减少;温度降低,折射率
增大。（标准温度20℃，非20℃应校正见附表7）
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三、旋光法
应用旋光仪测量旋光性物质（光学活性物 质）的旋光度以确定其浓度、含量及纯度
的分析方法叫旋光法。
（一）旋光法的基本原理
(3)聚乙烯醇人造偏振片 例 WXG—4型旋光仪
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3.光活性物质、旋光度与比旋光度
（１）光活性物质：分子结构中凡有不对称碳原 子，能把偏振光的偏振面旋转一定角度的物质称 为光活性物质。许多食品成分都具有光学活性， 如单糖、低聚糖、淀粉以及大多数氨基酸等。其 中能把偏振光的振动面向右旋转的，称为“具有 右旋性”，以（＋）号表示；反之，称为“具有 左旋性”，以（－）号表示。
因为发生全反射折射角等于900
所以n棱晶/n样液＝sin90/sinα临
n样液 = n棱镜×sin α临
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式中α临是折光仪棱晶的折射率，是已 知的，而临界角α临则随样液浓度的大 小而改变，可从棱晶的旋转角度读出， 因此只要测得了α临，就可求出n样液。
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况下，当溶液浓度为 1 g/ml ，液层厚度为 1分米 时偏振光所测得的旋光度称为比旋光度。记为：
[ ]t
= α/ L C
——查手册得到不同物质的比旋光度。
α—— 测定样液的旋光度。
L—— 旋光管长度（液层厚度）分米。
C—— 样液浓度（所求值）。
t——测定温度为20℃。
λ——光源波长通常为D钠线589.3nm。
(1) (2) (3) (4)
（1）普通密度计（2）附有温度计的糖锤度密度计
（3）、（4）波美密度计
根据阿基米德原理设计而成。
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（1）普通密度计：
直接以20℃时的密度值为刻度的。
0.700～1.000 为轻表，用来测量比 水轻的液体；
1.000～2.000 为重表，用来测量比 水重的液体。
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物理检测的意义
通过测定食品的物理特性，可以指导生 产过程、保证产品质量以及鉴别食品组 成、确定食品浓度、判断食品的纯净程 度及品质，是生产管理和市场管理不可 缺少的方便快捷的监测手段。
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第二节 物理检测的几种方法
一、相对密度法 二、折光法 三、旋光法
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测定水的色度有: 1. 铂钴比色法——测定水的色度的标准方法，
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一、 相对密度法 * 密度 ρ——物质在一定温度下，单位 体 积的质量。［g/cm3 ］
* 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。
* 密度与相对密度的关系。
d

t1温度下物质的密度 t2温度下同体积水的密度
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d t1
记作 ，无因次量
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（二）（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）
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、）
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普普通通密型度瓶
附温度计 密度瓶
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一个封口的玻璃管，内有 空气，中间略粗，下部有 重锤，能浮在一定密度的 液体中。
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GB/T 5009.2—2003 《食品的相对密度的测定》
1. 密度瓶法 2. 相对密度天平（韦氏天平） 3. 密度计（比重计）
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二、折光法
通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的 纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。
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。
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四、旋光仪（自学） 工作原理：
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光源
小棱镜
补偿器
目镜
起偏器
旋光管
检偏器
检糖计最基本的光学元件示意图
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波美度与相对密度的换算见 32页。
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(5) 乳稠计
专门测定牛乳的相对密度的，刻度20℃/4℃、 15 ℃/15℃，关于温度校正，见333页，附 表6。
相对密度d=（乳稠计读数/1000）+1.000
(6) 酒精比重计 表示溶液中含酒精的体积百分含量。
注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较大； T≠20℃时要校正。
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（2）附有温度计的糖锤度密
度计：
又称勃力克斯计 简写为。Bx）
（Brixscale，
是专用于测定糖液浓度的，以 20℃重量百分浓度为刻度的。
如果不带温度计要进行校
正，见331页附表5。
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（3）.（4）波美密度计： 是以波美度来表示液体浓 度大小。单位：°B’e 以20℃为基准，蒸馏水为0 15%的食盐液为15 °B’e， 纯硫酸（d=1.8427时）为 66 °B’e。
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（２）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、测定温度、 光学活性物质的种类、浓度及其液层的厚 度有关。
KCL
旋光度
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旋光系数
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溶液浓度
液层厚度
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（３）比旋光度——在一定温度和一定光源情
•光的折射定律： （1） 入射线、法线和折射线在同一平面内，入 射线和折射线分居于法线的两侧。
（2）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折 射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播 速度之比。
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光的折射示意图
L-L’法线 A——入射光 B——折射光 α1——入射角 α2——折射角
1.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—只有一个与光的前进方向互相垂 直的光波振动面。见书P37图4-9
2019-8-28
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2.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
并用加拿大香脂粘起来的冰晶石组成。）
(2)用Polaroid滤光器 （ 美 E.H.Land发明 由嵌在透明塑料中的 几种晶体组成。）
这是由于有的糖存在两种异构体，即 α型和β 型，它们的比旋光度不同。这两种环型结构及中间 的开链结构在构成一个平衡体系过程中，即显示出 变旋光作用。
2019-8-28
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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(pH7)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。
2019-8-28
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糖类的比旋光度
糖类 葡萄糖 果糖 转化糖 蔗糖
【α】 ＋ 52.5 － 92.5 － 20.0 ＋ 66.5
糖类 乳糖 麦芽糖 糊精 淀粉
【α】 ＋ 53.3 ＋ 138.5 ＋ 194.8 ＋ 196.4
2019-8-28
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４.变旋光作用
具有光学活性的还原糖类(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。