U行管振蕩密度計測量密度在食品分析中的應用

陳永元 范雪霖 樂瓊 黃偉剛

摘 要：本文分別用密度計和密度瓶測量水的密度、液體食品的相對密度、白酒的酒精度、啤酒的原麥汁濃度、葡萄酒的干浸出物，對兩種測量結果進行比較。根據結果并參考多篇相關文獻，認為U形管振蕩密度計測量液體食品的密度，其準確度和精密度完全滿足標準的要求，而且與密度瓶法的測定結果一致。

關鍵詞：密度計；密度瓶；相對密度；酒精度；原麥汁濃度；干浸出物

1 引言

物體的密度是質量除以體積，單位是g/ml或kg/L。密度瓶法測量樣品密度的基本原理是通過比較相同體積的樣品和水的質量來確定密度。密度瓶測量密度對實驗人員的要求很高，受人為因素的影響很大，特別是溫度的讀取、密度瓶外表的擦凈程度，而且每次測量結束后密度瓶的小帽中會殘留一定量的樣品而影響下一次的測定，測量需要的時間長，結果重復性差、效率低、人為操作誤差和讀數誤差大。

所以，尋找一種簡單、便捷、準確度高的測量液體密度的方法在食品分析中是必要的。U形振動管密度測定法是20世紀60年代才出現的一種全新的密度測定方法，它具有快速、便捷和精確的特點，其原理是測量U形管在磁場中的振蕩周期（每一個U形玻璃管都有其特征振蕩頻率），當U形玻璃管內充滿樣品后其特征振蕩頻率會發生變化，不同的樣品有不同的振蕩頻率，其頻率為管內樣品質量的函數，質量增加，頻率降低，振蕩周期增加，用空氣和水作為標準物質對儀器進行校準，通過比較樣品與水的振蕩頻率可計算得出樣品的密度。

U型管振蕩密度計在石油產品的密度檢測分析中已經得到了廣泛的應用，但在食品密度測定中，僅僅在GB/T 11858-2008《伏特加（俄得克）》[1]和GB/T 11856-2008《白蘭地》[2]和GB/T 11857-2008《威士忌》[3]中采用了U行管振蕩密度計來測量密度，而在GB/T 5009.2-2003《食品的相對密度的測定》[4]、GB5526-1985《植物油檢驗比重測定法》[5]、GB/T 10345-2007《白酒分析方法》、GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》和GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》等廣泛測量食品密度的標準仍然未采用U行管振蕩密度計來測量密度。

本文分別用密度瓶和U行管振蕩密度計測量相對密度、酒精度、原麥汁濃度、干浸出物，通過兩種測量方法測量結果的比較，說明用U行管振蕩密度計來測量液體的密度是滿足標準的精密度要求的，而且結果的準確性、精密度更高，完全能滿足液體食品中密度檢測的要求。

2 材料與方法

2.1材料與設備

（1）符合GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規格和實驗方法》要求的一級水；

（2）白酒樣品；

（3）啤酒樣品；

（4）葡萄酒樣品；

（5）不同類型的液體樣品：果汁飲料、茶飲料、碳酸飲料等；

（6）電子分析天平AL204多；

（7）密度計DM40；

（8）密度瓶。

2.2方法

分別用密度瓶和密度計來測量白酒、啤酒、葡萄酒和其他不同類型的液體食品的密度，按GB/T 5009.2-2003《食品的相對密度的測定》[4]、GB/T 10345-2007《白酒分析方法》、GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》和GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的規定計算相對密度、酒精度、原麥汁濃度、干浸出物，計算兩種測量方法的精密度。

3 結果與分析

3.1密度計準確度和精密度驗證

用密度計測量20℃水的密度，連續測定20次，測定結果見表1。

表1中測量結果的平均值為0.9982g/ml，標準偏差0g/ml。由此可知，密度計測量液體的密度非常準確，測定結果為20℃水的密度的為0.9982g/ml，完全符合GB5526-1985《植物油檢驗比重測定法》[5]中規定的20℃時水的密度，而且密度計的測量結果的精密度非常高，20次測量結果的標準偏差為0g/ml。所以密度計的精確度和精密度完全滿足常規食品檢測要求。

3.2各種類型的液體食品的相對密度

分別用密度瓶和密度計測量各種類型的液體食品的相對密度，計算兩種測定方法的精密度，測量結果見表2。

從表2可知，跟標準規定的密度瓶法比較，用密度計測量液體樣品的相對密度，其精密度遠遠小于GB/T 5009.2-2003《食品的相對密度的測定》[4]中5%的精密度要求，用密度計測量液體樣品的相對密度是符合標準要求的。

3.3白酒酒精度

分別用密度瓶和密度計測量不同白酒的酒精度，計算兩種測定方法的精密度，測量結果見表3。

從表3可知，跟標準規定的密度瓶法比較，用密度計測量白酒的酒精度，其精密度小于GB/T 10345-2007《白酒分析方法》[5]中0.5%的精密度要求，用密度計測量白酒的酒精度是符合標準要求的。

3.4啤酒原麥汁濃度

分別用密度瓶和密度計測量不同啤酒的原麥汁濃度，計算兩種測定方法的精密度，測量結果見表4。

從表4可知，跟標準規定的密度瓶法比較，用密度計測量啤酒的原麥汁濃度，其精密度小于GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》中1%的精密度要求，用密度計測量啤酒的原麥汁濃度是符合標準要求的。

3.5葡萄酒干浸出物

分別用密度瓶和密度計測量不同葡萄酒的干浸出物，計算兩種測定方法的精密度，測量結果見表5。

從表5可知，跟標準規定的密度瓶法比較，用密度計測量葡萄酒的干浸出物，其精密度小于GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]中2%的精密度要求，用密度計測量葡萄酒的干浸出物是符合標準要求的。

4 討論

本文分別用密度計和密度瓶測量水的密度、液體食品的相對密度、白酒的酒精度、啤酒的原麥汁濃度、葡萄酒的干浸出物，對兩種測量結果進行比較，根據表1至表5的結果，同時參考多篇關于U行管振蕩密度計測量密度的文獻，表明U形管振蕩密度計測量液體食品的密度，其準確度和精密度完全滿足標準的要求，而且與密度瓶法的測定結果一致。密度計法測量液體密度操作簡單、重現性好、準確度高、快速（一個樣需1～5min）、樣品用量少（10～20ml），能測量43個指標，一次測定可同時得到樣品的3個指標如密度、酒精度（%vol）、酒精度[%（m/m）]等，自動化程度高，消除了人為誤差，適用于食品中涉及液體樣品密度測量的檢測分析。

參考文獻

[1] GGB/T 11858-2008 伏特加（俄得克）[S].

[2] GB/T 11856-2008 白蘭地[S].

[3] GB/T 11857-2008 威士忌[S].

[4] GB/T 5009.2-2003 食品的相對密度的測定[S].

[5] GB5526-1985 植物油檢驗 比重測定法[S].