波美度技术手册.docx

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波美度技术手册

溶液温度、浓度与波美度相关性

一、波美度相关概念：

在方便面的生产过程中，和面是保证产品质量的关键环节之一，和面所使用混合液的波美度与温度直接关系到成品面身的品质。

在长期的实践中发现同一溶液的波美度随温度而变化，而且在20℃之前和之后随温度变化的规律有较大差异，故以20℃为分界温度，分别将20℃前后溶液的波美度与温度的关系进行测试，并寻找出规律性，在此先将波美度相关概念介绍如下：

1、波美度概念：

波美度是使用波美密度计测得的溶液的相对密度单位，用来表示溶液的浓度。

2、相对密度：

相对密度（也称相对体积质量）是在规定条件下，物质的密度ρ与参考物质的密度ρr之比，即d=ρ/ρr，由于相对密度是一比值，所以是没有单位的。

参考物质有多种，而通常一般溶液用水作溶剂，故常用水作为参考物质。

3、波美度优点：

大部分水溶液相对密度值在1-2之间，差值较小，误差较大。

为了克服这一缺点，法国化学家波美创造了波美密度计，通用比重计在1.0000-1.9421之间时，波美度在0-70°Be′之间，差值较大，可减少相对误差。

4、波美计概念：

4.1原理：

据阿基米德定律，液体密度愈大，浮力随之增大，波美计伸出液面也愈多，反之液体密度愈小，浮计伸出液面愈小，这样即可从标尺读数。

4.2波美计种类：

波美计有重表与轻表两种，重表用来测定比水重的液体，其读数愈大，相对密度愈大；轻表用来测定比水轻的液体，其读数愈大，则相对密度越小。

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：

见下表

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

斜率

相关系数

导出公式

t1（4~20）℃

3.067279

-0.01768

-0.8845

Be20℃＝Be实测＋0.018（T-20）

t2（20~40）℃

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：

见下表

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：

截距

斜率

相关系数

导出公式

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：

见下表

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：

截距

斜率

相关系数

导出公式

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）

设定温度：

T=25T=16.3

计算结果：

y=3.23y=3.504

实测结果：

3.33.55

相差值：

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

相关系数

0.999788

1

0.9

斜率

1.018571

3

2.8

截距

-0.15857

5

5

导出公式

9

9

y=1.0186x-0.1586

糖的浓度与波美度

浓度

波美度

相关系数

0.998866

1

0.5

斜率

0.628571

3

1.6

截距

-0.22857

5

2.8

导出公式

9

5.5

y=0.6286x-0.2286

味精的浓度与波美度

浓度

波美度

相关系数

0.998755

1

0.7

斜率

0.71

3

1.9

截距

-0.07

5

3.6

导出公式

9

6.3

y=0.71x-0.07

特殊碱粉的浓度与波美度

浓度

波美度

相关系数

0.999466

1

1.3

斜率

1.325

3

3.7

截距

-0.175

5

6.5

导出公式

y=1.3x-0.0667

混合液浓度与波美度

浓度

波美度

相关系数

0.999703

1

0.7

斜率

0.861429

3

2.5

截距

-0.10143

5

4.3

导出公式

9

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

1

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。