《物理检测法》PPT课件.ppt

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1、第四章 食品的物理检测法,第一节 概述 物理检测法：根据食品的相对密度、折射率、旋光度等物理常数与食品的组分含量之间的关系进行检测的方法称为食品的物理检测法。物理检测法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法。,一、相对密度在检验液体食品掺假中的应用 当液体食品因为掺杂、变质等原因引起它的组成成分发生变化时，都可出现相对密度的变化。所以测定相对密度可初步判断食品是否正常以及纯净的程度。比如：原料乳中掺水会严重影响成品奶的质量，因此，常用密度计检测牛乳的相对密度和全乳固体含量来判断是否掺水。正常牛乳在15时，相对密度为1.0281.034，平均1.03；脱脂乳在15时，相对密度1.0341.04

2、0.牛乳的相对密度会由于掺水而降低。反之，会因加脱脂乳或部分去除脂肪而增高。当牛乳相对密度下降至1.028以下则掺水嫌疑较大。啤酒的浓度如果小于11Be则有掺水嫌疑。,二、折光法在产品检验中的应用 通过测定液态食品的折射率，可以鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。（一）蔗糖溶液的折射率随蔗糖浓度的增大而升高，通过测定折射率可以确定糖液的浓度及饮料、糖水罐头等食品的糖度；通过测定生长期果蔬的折射率，可以判断果蔬的成熟度，以便进行田间管理。（二）测定折射率还可以鉴别油脂的组成和品质。各种油脂具有其一定的脂肪酸构成，而每种脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子数目相同时，不饱和脂肪

3、酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多；在不饱和脂肪酸中，不饱和脂肪酸相对分子质量越大，折射率越大；油脂酸度越高，折射率越小。因此，测定折射率可以用来鉴别油脂的组成和品质。,（三）正常情况下，某些液态食品的折射率有一定的范围，当这些液态食品由于掺杂浓度改变或品种改变等原因引起食品的品质发生改变时，折射率常会发生变化，所以测定折射率可以初步对食品进行定性，以判断食品是否正常。但是一定要清楚，折光法测得的只是可溶性固形物含量，因为固体粒子不能在折射仪上反映出它的折射率，因此含有不溶性固形物的样品，不能用折光法直接测出总固形物。,三、旋光法在样品纯度测定中的应用 某些食品的比旋光度值在一定的范围内，通

4、过测定它的比旋光度，可以控制产品质量。蔗糖的糖度、味精的纯度、淀粉和某些氨基酸的含量与其旋光度成正比，所以测定了它们的旋光度就可知道它们的结果。,四、生产工艺中色度的应用 在食品的色、香、味、形四大要素中，色直接影响消费者对食品品质优劣、新鲜与否和成熟度的判断，因此如何提高食品的色泽特征，是食品生产加工者首先要考虑的问题。符合人们感官要求的食品能给人以美的感觉，提高人的食欲，增强购买欲望，生产加工出符合人们饮食习惯并具有纯天热色彩的食品，对提高食品的应用和市场价值具有重要的意义。,酱油、薯片,浅色啤酒,五、食品流变学特性在食品研究中的应用 随着食品工业的发展，食品流变学越来越受到重视，流变学特

5、性的检验已成为食品加工及生产加工中必不可少的检测手段之一。通过流变学试验可以预测产品的质量以及产品在市场上的接受程度，指导新产品的开发。六、物性学在食品加工中的应用 食品的质构是指眼睛、口中的黏膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒感等。质构分析是通过对半固态食品质构的调控，如检测样品的硬度、脆度、胶黏性、粘聚性、回复性、弹性、凝胶强度、咀嚼性等并加以调节，从而获得最优的食品质量的方法。,第二节 物理检测的几种方法一、相对密度法（一）密度测定的意义1、测定密度可以确定食品的质量浓度或固形物质量分数 各种液态食品的相对密度一般都随它们的成分和质量浓度而改变，所以密度测定可以检验食品的

6、纯度和质量浓度。蔗糖、酒精等溶液的相对密度随溶液质量浓度的增加而增高，因为通过实验已经制定了溶液质量浓度与相对密度的对照表，只要测得了相对密度就可以在专用的表格上查出他们对应的质量浓度。对于某些液态食品，测定相对浓度并通过换算或查专用经验表格可以确定可溶性固体物或总固形物的质量分数。,啤酒的度数和白酒度数的含义是两码事,白酒的度数是其酒精含量,而啤酒的度数实际上指的是麦汁浓度(啤酒酒标上的度数与白酒酒标上的度数不同，它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。).酒的度

7、数：酒度的定义是指酒中纯乙醇(酒精)所含的容量百分比。如某酒100毫升中纯乙醇含量为10毫升,这种酒的酒度就是10,但容量是随温度高低有所增减的。我国规定是在温度20时检测。也就是20时,100毫升酒中纯乙醇含量多少.,2、测定密度可以了解食品的品质和纯净度 正常的液态食品，它们的相对密度都在一定范围内。当因为掺杂、变质等原因引起这些液体食品的组成成分发生变化时，都可以出现相对密度的变化。牛乳的相对密度与它的脂肪含量、总乳固体含量有关。脱脂乳相对密度，掺水乳相对密度。油脂的相对密度与其脂肪酸的组成有关，不饱和脂肪酸含量越高，脂肪酸不饱和程度越高，脂肪的相对密度越高；游离脂肪酸含量越高，相对密度

8、越低，酸败的油脂相对密度升高。因此，测定相对密度可初步判定食品是否正常以及纯净程度。,但需要注意的是当食品的相对密度异常时，可以肯定食品的质量有问题，而当相对密度正常时，并不能肯定食品质量无问题，必须配合其他理化分析才能确定食品的质量。总之，相对密度是食品生产过程中常用的工艺和 质量控制指标。,（二）液态食品密度测量法1、密度瓶法（1）仪器 密度瓶是测定液体相对密度的专用精密仪器，种类和规格有许多，常用的有带温度计的精密密度瓶和带毛细管的普通密度瓶。常用的密度瓶规格为25mL和50mL两种。,（2）测定原理 由于密度瓶的容积是一定的，所以在一定温度下，用同一密度瓶分别称量样品溶液和蒸馏水的质量

9、，两者之比就是该样品溶液的相对密度。（3）测定方法：将带有温度计的精密密度瓶依次用洗液、自来水、蒸馏水、乙醇洗涤后，烘干冷却，精密称重。装满温度小于20C的样液，插入温度计后，放置在20C的恒温水浴中，等到样液温度达到20C时在保持20分钟，然后用滤纸条吸去毛细管溢出的多余样液，盖上毛细管上的小帽后取出。用滤纸将密度瓶外擦干，放天平室内称量。再将样液倒出，洗净密度瓶，装满蒸馏水，重复以上操作，就测出了同体积20C蒸馏水的质量。,（4）计算 样液在20C时的相对密度按公式进行计算 式中：m0密度瓶的质量，g；m1密度瓶加水的质量，g；m2密度瓶加样液的质量，g。d样液在20C时的相对密度。计算结

10、果表示到称量天平的精度的有效数位。,（5）说明及注意事项 适用于测定各种液态食品的相对密度，特别适合于样品较少的场合，对挥发性样品也适用（宜使用带温度计的精密密度瓶），结果准确，但操作比较繁琐；测定较黏稠样液时，宜使用具有毛细管的密度瓶；水及样品必须装满密度瓶，并使液体充满毛细管，瓶内不得有气泡；拿取已达到恒温的密度瓶时，不得用手直接接触密度瓶球部，应用隔热手套或工具拿取；水浴中的水必须清洁无油污，防止瓶外被污染；天平室温度不得高于20C，以免液体膨胀流出。,2、密度计法（1）测定原理 密度计是根据阿基米德原理制成的，种类很多，但结构和形式基本相同，都是由玻璃外壳制成。头部呈球形或圆锥形，里面

11、灌有铅珠、水银或其他重金属，使它能立于溶液中，中部是胖肚空腔，内部有空气所以能浮起来，尾部是一个细长管。内部附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的液体标度的。食品检验中常用的密度计按其标度方法的不同，可分为普通密度计、乳稠计、锤度计（糖度计）、波美计等。,（2）仪器 密度计 糖液密度计 乳汁密度计 乳稠计 波美计,普通密度计：普通密度计是直接以20C时的密度值为刻度的。一套通常由几只组成，每只的刻度范围不同，刻度值小于1（0.7001.000）的称为轻表，用于测量比水轻 的液体。刻度值大于1（1.0002.000）的称为重表，用来测量比水重的液体。锤度计：也叫糖度计，它是专用于测定糖液质量浓度

12、的密度计。它是以蔗糖溶液的质量分数为刻度的，以符号Bx表示。刻度方法是以20C为标准温度，在蒸馏水中为0，在1%蔗糖液中为1Bx，依次类推。对于不纯糖液来说，它的读数则是溶液中视固形物的质量分数。糖度计的温度范围有多种，常用的有：06Bx，511Bx，1016Bx，1521Bx等。若测定温度不在标准温度（20C），应进行温度校正。当测定温度高于20C时，因糖液体积膨胀导致相对密度减小，即锤度降低，故应加上相应的温度校正值，反之，则应减去相应的温度校正值。,乳稠计 乳稠计是专用于测定牛乳相对密度的密度计，测定相对密度的范围为1.0151.045。它是将相对密度减去1.000后再乘以1000作为刻

13、度，其刻度范围为1545。使用时把测得的读数按上述关系可换算为相对密度值。使用乳稠计时，如果测得温度不是标准温度，应将读数校正为标准温度下的读数，对于20/4乳稠计，在1025，温度每升高1C，乳稠计读数平均下降0.2，即相当于相对密度值平均减小0.0002。所以，当乳温高于标准温度20C时，每高1C应在得出的乳稠计读数上加0.2；乳温低于20C时，每低1C应减去0.2。,二、折光法（一）测定液态食品折射率的意义 通过测量物质的折射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。折光率是物质的一种物理性质。食品的折光率是食品品质和工艺控制的重要指标，测定液态食品的

14、折射率的意义表现在以下几个方面：,（1）可以确定食品的质量浓度或可溶性固形物含量 通过测定折光率可确定糖液的质量浓度及饮料、糖水罐头等食品的糖度，还可以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。蔗糖溶液的折射率也随质量浓度增大而升高。,（2）可以鉴别食品的组成 各种油脂都是有一定的脂肪酸构成，每种脂肪酸都有各自特定的折射率。含碳原子数目相同时，不饱和脂肪酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多；不饱和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。因此测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质。,（3）可以判断食品的纯度 液态食品的折射率基本都有一定的范围，当液态食品因掺杂、质量浓度

15、或品种改变等原因引起食品品质发生了变化时，折射率会发生变化。所以，测定折射率可以初步判断某些食品是否正常。如牛乳掺水，其乳清折射率降低，所以测定牛乳乳清的折射率可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水。,折射法测得的只是可溶性固形物的含量，而固体粒子不能在折光仪上反映出它的折射率。含有不溶性固形物的样品，不能用 折光法直接测出 总固形物。对于 番茄酱、果酱等 个别食品，已经通 过实验编制了总固形物与可溶性固形物关系表。先用折光法测定可溶性固形物含量，就可以查出总固形物的含量。,（二）食品中可溶固形物浓度与折射率的关系 1、光的折射现象与折射定律 光从一种介质（如空气）射到另一介质（如水）时，除一部分

16、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传播方向，这种现象叫光的折射。光的折射遵守以下定律：入射线、法线和 折射线在同一平面内，入射线和折射线分居 法线的两侧。,无论入射角怎样改变，入射角正弦与折射角正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播速度之比。2、折射率与样液固形物（或浓度）的关系 折光仪是利用进光棱镜和折射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。,图中MM线的上部为光疏介质，下部为光密介质。根据光的折射定律，当光线从光疏介质进入光密介质（如从样液射入棱镜中）时，因n1（样液）n2（棱镜），折射角恒小于入射角（a2a1）,即折射线比入射

17、线靠近法线；反之，当光线从光密介质进入光疏介质（如从棱镜射入样液）时，因n1（棱镜）n2（样液），折射角恒大于入射角（a1a2），即折射线比入射线偏离法线。,在后一种情况下，如逐渐增大入射角a2，折射线会进一步偏离法线，当入射角增大到某一角度时，其折射线会沿两介质的交界面平行射出（4 线），不再进入光疏介质，这种现象称为光的全反射，此时的入射角称为临界角，以a临表示，入射线为临界线。发生全反射时，若光线从光疏介质射向光密介质，则所有的入射光（1，2，3 线）全部折射在临界角以内（1，2，3线），临界角以外无光线，结果临界线（4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，由实验

18、可测出临界角a临。因为发生全反射时折射角等于90，所以,式中 n棱镜折光仪棱镜的折射率；a临临界角大小。式中n棱镜是已知的，而a临则随样液浓度的大小而改变，可从棱镜的旋转角度读出，因此，只要测得a临就可求出n样液。溶液的折射率随浓度增大而递增。折射率大小取决于物质的性质，即不同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浓度（可溶性固形物）的大小。,（三）折光仪的构造、性能、使用、校正与维护 比较先进的折光仪是数字折光仪和自动温度补偿型手提折光仪。数字折光仪采用光传感器进行自动浓度测量，通过内置的微信息处理器对温度误差进行自动校正，测量准确度高达0.2%；自动温度补偿型手

19、提折光仪 通过内置的机构进行温度补 偿。我国食品工业中常用的 是阿贝折光仪和 手提式折光仪。,（1）折光仪的结构 它的光学系统由观测系统和读数系统组成。（2）折光仪的性能 折射率刻度范围为1.300 01.700 0.测量精确度为0.000 3，可测糖溶液的质量分数范围为095%，相当于折射率为1.3331.531，测定温度为1050内的折射率。,（3）折光仪的校正及使用方法 折光仪的校正 用测定蒸馏水折射率的方法进行校正，即在标准温度（20）下折光仪应表示出折射率为1.332 99或0%可溶性固形物。若温度不在20时，折射率也有所不同。,对于折射率读数较高的折光仪的校正，通常是用特制的具有一

20、定折射率的标准玻璃块来校正。校正时，可揭开下方棱镜，把上方棱镜表面调整到水平位置，然后在标准玻璃块的抛光面上加上一滴折射率很高的液体（a溴荼）湿润，贴在上方棱镜的抛光面上，然后进行校正。无论用蒸馏水或用标准玻璃块校正折光仪，如遇读数不正确时，可借仪器上特有的校正螺旋，将其调整到正确读数。,折光仪的使用方法 分开两个棱镜，用脱脂棉球蘸取乙醇擦净，然后挥发干乙醇，滴加12滴样液于下面棱镜上，迅速将两块棱镜闭合，调整反射镜，使光线射入棱镜中，这时两镜筒内视野最亮；由目镜观察，转动棱镜旋钮，使视野分成明暗两部分；旋动色散补偿器旋钮，使视野中除黑白两色外，没有其他颜色；转动棱镜旋钮，使明暗分界线在十字线

21、交叉点；从读数镜筒中读取折射率或锤度值；测定后必须拭净镜身各机件、棱镜表面，使它们干洁，测定水溶性样品后，可用脱脂棉吸水洗净，如果为油类样品，必须用乙醇或乙醚、苯等拭净。,折射率通常规定在20C时测定，得到的读数即为可溶性固形物的折射率，折射率与可溶性固形物（或以质量计的蔗糖质量分数）的关系可查表。如测定温度不是20C，需记下试验时的温度并读取其折射率，按表先查出可溶性固形物，再按实际测定时的温度进行校正。若测定温度为30C，测得固形物质量分数为15%。由表中查得30C时的修正值为0.78，则糖成分的准确读数为：15%+0.78%=15.78%。,（4）影响折射率测定的因素 光波长的影响 物质

22、的折射率因为光的波长的不同而不同，波长较长时折射率较小，波长较短时折射率较大。测定时光源通常为白光。当白光经过棱镜和样液发生折射时，因为各色光的波长不同，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。为了消除色散，在阿贝折光仪观测镜筒的下端安装了色散补偿器。,温度的影响 溶液的折射率随温度而改变，温度升高折射率减小；反之增大。折光仪上的刻度是在标准温度20C下刻制的，所以，最好在20C下测定折射率。否则，应对测定结果进行温度校正。超过20C时，加上校正数；低于20C时，减去校正数。,（5）仪器的维护 仪器应放于干燥、空气流通的室内，防止

23、受潮后光学零件发霉；仪器使用完毕后，必须做好清洁工作并放入箱内，木箱内应放置干燥剂防止湿气及灰尘侵入；严禁油手或汗手触摸光学零件，如果光学零件不清洁，先用汽油后用甲苯擦干净；仪器应避免强烈振动或撞击，以防止光学零件损伤影响精度。,第三节 食品的物性测定 食品的物性包括食品的颜色（色度）、黏度和质构等。在食品的色、香、味、形四大要素中，色可以说是极重要的品质特性，是对食品评价的第一印象，直接影响人们对食品品质优劣、新鲜与否的判断，因而是增加食欲及满足人们美食心理需要的重要条件。随着生活水平的提高，人们对食品色彩的要求也越来越高。因此，近年食品特性研究中，对食品色彩的认识、评价和测量成为一个很重要

24、的学科领域。,黏度是指液体在外力作用下发生流动时，分子间所产生的内摩擦力。其大小由分子结构及分子之间的作用力决定，作用力大的液体黏度也大。此外，黏度还与液体的温度有关，温度升高时液体分子的运动速度加快，动能增大，分子间的作用力减小，黏度变小；反之，黏度就会增大。黏度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理参数，测定液体黏度可以了解样品的稳定性，揭示干物质的量 及浓度，有助于解释生产、科研的结果。,物理性能也就是质构是食品的重要的品质因素，主要包括硬度、脆性、胶黏性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性和剪切性等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。质构仪 是使这些食品 的感官指标 定量

25、化的 新型仪器。,作业题：1.简述密度与相对密度的概念。2.简述食品密度测定的意义。3.简述密度瓶法测定样液相对密度的基本原理？试说明密度瓶上的小帽起什么作用？4.简述折射率与样品浓度的关系？,试说明密度瓶上的小帽起什么作用？密度瓶上的小帽是为称量时保持液体体积不变，也是测量精确度的要求。小帽的关键之处在于它中间的小孔,当你为防止液体挥发需加盖时,它能及时排出多余的液体和空气,将挥发减少到最低点,将空气排完.,课后小结：食品物理检验法是食品分析和食品工业生产中常用的检测方法之一，是根据食品的力学、热学、光学和电学等特性与食品的组成和浓度的关系进行测定的。密度是物质在一定温度下单位体积的质量。为

26、了便于检测常用相对密度来表示，即指某一温度下物质的质量与同体积相同温度下水的质量之比。各种液态食品都有其一定的相对密度，因而密度的测定一方面可以确定食品的浓度或固形物含量，另一方面可以了解食品的品质和纯净度。液态食品密度测定的方法有密度瓶法、相对密度天平法和密度计法。,折射率是物质的一种物理性质。它是食品生产中常用的工艺控制指标，食品的折射率与其组成、浓度、纯净度和品质密切相关。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，目前常用的有阿贝折光仪和手提折光仪。颜色是消费者对食品的第一印象，是食品非常重要的品质特性。色度测定包括目测法和仪器测定法。测定仪器主要有光电比色计、分光光度计和光电反射光度计。食品颜色分析主要用于加工产品（如酱油、薯片等）和新鲜果蔬的着色、保色、发色、退色等的研究及品质分析，能很好地反映产品的特性。,黏度和质构是食品重要的物理特性，反映食品的力学性质。黏度主要用毛细管黏度计法、旋转黏度计法和滑球黏度计法测定。质构仪是食品硬度、脆性、胶黏性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性和剪切性等质构特性定量化的新型仪器。,