波美度技术手册Word文件下载.docx
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4.3波美计结构:
波美计的主体是一个密封的玻璃管,管的底部装有铅粒或汞,起着镇重的作用,管的上部是一根细管,内壁贴有标尺,从标尺可直接读得波美度值。
4.4波美计读数:
在量筒中放入被测液体,将洗净擦干的波美计放入被测液体中,由于表面张力的作用,液面会发生弯曲,对于清澈的液体,读数的视线应自液面由下而上,直到与液面重合,而对于乳汁和某些油液这类浑浊的液体,则应按弯月面上缘读数。
4.5被测液体温度对波美度的影响:
因波美计是以20℃为标准温度制造的,而被测液体不在20℃时,因水的密度随温度而变化,从而影响波美计的浮力和读数,所以当被测液体不在20℃时,应进行修正,目前我司采用的修正公式是:
Be20℃=Be实测+0.05×
(T-20),但以标准配方按该修正公式进行补正时,所得20℃波美度与设计值相差较大,尤其是冬季差值较大,故进行了溶液温度与波美度相关性的探讨。
二、溶液温度与波美度相关性测试:
1、实验材料
1.1溶液部分:
盐溶液:
盐(100g)+RO水(2000g);
糖溶液:
糖(100g)+RO水(2000g);
味精溶液:
味精(200g)+RO水(2000g);
混和溶液:
盐:
糖:
味精=1:
1:
1(总共为100g)
RO水(2000g)
1.2实验仪器:
波美度计、恒温水浴锅、500ml量筒
1.3实验装置与流程:
将量筒置于恒温水浴锅内,并调节温度至所需刻度→将溶液倒入量筒内并放入波美度计,将量筒完全斟满→测量溶液温度到设定温度时波美度计的读数(波美度计在溶液中间,避免碰到量筒壁影响读数)→记录下读数,并将温度调节到下一个温度进行测试,其他溶液同理。
在测试过程中,采用恒温水浴控制温度可以让溶液均匀受热,避免温差引起的测量误差。
在低温阶段测量时,由于恒温水浴不能满足控温要求,则采取的是在冰箱冷藏后加热升温测定。
因为测定温度变化范围大,所以实验过程控温是关键,由于波美度计刻度不够精确,应尽量减少人为的读数误差。
2、结果及分析
2.1盐溶液波美度与温度相关性:
见下表
t℃-0.54.46.310.213.515.820.225.929.632.336.340.2
Be5.45.455.35.285.175.14.984.754.64.54.224.1
由上述数据,得到温度(t)与波美度(Be)的关系图,如下:
以20℃为界限温度,即t1(-0.5~20)、t2(20~40)。
根据上表和上图分别计算出两个阶段的截距、斜率以及二者的相关系数计算结果如下:
截距
斜率
相关系数
导出公式
t1(-0.5~20)℃
5.528068
-0.02654
-0.97936
Be20℃=Be实测+0.025(T-20)
t2(20~40)℃
5.936358
-0.04591
-0.99628
Be20℃=Be实测+0.045(T-20)
注:
y为T℃时的波美度,以下均同。
2.2白砂糖溶液波美度与温度相关性:
t℃48.612.715.718.42023.626.631.336.440
Be2.952.932.852.752.722.72.682.52.342.151.85
由上述数据,得到温度(t)与波美度(Be)的关系图如下:
同食盐溶液波美度与温度关系分析,以20℃为分界温度,分为两个温度段t1、t2,得到如下的数据:
截距
导出公式
t1(4~20)℃
3.067279
-0.01768
-0.8845
Be20℃=Be实测+0.018(T-20)
3.586661
-0.0408
-0.98558
Be20℃=Be实测+0.041(T-20)
2.3味精溶液波美度与温度相关性:
t℃4.48.512.816.42024.527.331.36.841.3
Be6.86.66.456.426.36.26.025.835.555.25
由上述数据,得到温度与波美度的关系图如下:
根据上表和上图的数据分析,以20℃为分界温度,得到两个温度段t1、t2,分析结果见下表:
t1(4.4~20)℃
6.89127
-0.03038
-0.97733
Be20℃=Be实测+0.03(T-20)
t2(20~41.3)℃
7.37662
-0.05014
-0.99123
Be20℃=Be实测+0.05(T-20)
2.4混合液之波美度与温度相关性:
t℃27.412.516.3202530343640
Be3.83.73.63.553.433.33.152.952.82.7
由上述数据,得到温度与波美度的关系图,如下:
根据上表和上图的数据,同样以20℃为分界温度,得到两个温度段t1、t2,分析结果见下表:
斜率
相关系数
t1(2~20)℃
3.858615
-0.02054
-0.98601
Be20℃=Be实测+0.02(T-20)
t2(20~40)℃
4.256734
-0.03929
-0.99011
Be20℃=Be实测+0.04(T-20)
3、讨论
为验证推导公式在实际生产中,较传统公式能更精确计算出波美度的值,进行以下对比,以2.4混合液在25℃、16.3℃时的波美度比较如下:
传统的公式:
Be20℃=Be实测+0.05×
(T-20)
设定温度:
T=25T=16.3
计算结果:
Be实测=3.18Be实测=3.62
实测结果:
3.33.55
相差值:
0.120.07
用推导公式:
Be20℃=Be实测+0.04(T-20)Be20℃=Be实测+0.02(T-20)
y=3.23y=3.504
0.070.046
0.07<0.12,0.046<0.07由此可见推导出的公式精确度更高。
三、波美度与溶液浓度(T=20℃)相关性:
该实验的目的是想找出波美度与不同物质溶液浓度的关系,理论猜想波美度和溶液的浓度应成正比例关系,如果该猜想成立,则根据混合液或调味液中不同物质的浓度,则可以运用公式进行计算,从理论上得出溶液波美度值,为不用修正,控制溶液温度在20℃,并选取几个不同梯度浓度进行测试,现将测量结果汇整如下:
盐的浓度与波美度
浓度
波美度
0.999788
1
0.9
1.018571
3
2.8
-0.15857
5
9
y=1.0186x-0.1586
糖的浓度与波美度
0.998866
0.5
0.628571
1.6
-0.22857
5.5
y=0.6286x-0.2286
味精的浓度与波美度
0.998755
0.7
0.71
1.9
-0.07
3.6
6.3
y=0.71x-0.07
特殊碱粉的浓度与波美度
0.999466
1.3
1.325
3.7
-0.175
6.5
y=1.3x-0.0667
混合液浓度与波美度
0.999703
0.861429
2.5
-0.10143
4.3
7.6
y=0.8614x-0.1014
由上述数据可见,相同浓度的溶液,以碱粉波美度最高,其次是食盐,而味精、白砂糖相对密度低,因上述测试公式中截距不为0,故代入配方中进行计算时会有一定偏差,尤其是对低浓度溶液偏差相对大一些,而对于高浓度溶液则偏差会小一些,总之,可利用上述公式进行初步预估,但要得出混合液、调味液波美度值,仍以实测会比较精确。
四、总结
溶液的波美度表面看来是受温度的影响,实际是因为水的密度随着温度而变化,从而使溶液相对密度发生变化。
水在不同温度下的密度如下:
温度
密度
0
0.9999
4
7
0.9999
10
0.9998
16
0.9991
20
0.9984
25
0.9973
30
0.9959
40
0.9922
由上述数据可知,水的密度在20℃之前波动都很小,几乎没有什么影响,而在20℃之后,波动较大,因此也可以说,水的密度影响着波美度的变化,但从根本上来看,温度通过对水的影响来影响着波美度,所以,温度是影响波美度的关键因素。
当混合液配方设定好后,即可根据前述各单体物质浓度与波美度关系公式粗略计算出混合液、调味液的理论波美度。
另外可运用食盐的波美度与温度相关性公式来补正我司混合液与调味液的波美度,因为我司调味液和混合液中原料以食盐用量最大,而且味精、白砂糖受温度影响介于食盐之间,故以食盐的波美度与温度相关性公式来进行补正会更精确。