一、密度和相对密度的概念

密度是指物质在一定温度下每单位体积的质量，以符号p_t表示(右下标表示测定时的温度，20℃时可用p表示，省略t)。密度单位为g/cm³，其数值随温度的改变而改变。

相对密度是指物质在4温度的质量与同体积的纯水在t2温度的质量之比，以符号d^t1_t2表示，量纲为一。

用密度计或密度瓶测定溶液的相对密度时，待测溶液和纯水的温度都定为20℃时可以简化实验步骤，这时相对密度用表示。因为4℃时水的密度最大，所以，对同一液体来说，d²⁰₂₀>d₄²⁰，换算关系式为：

d₄²⁰=d₂₀²⁰×p₂₀

式中p₂₀—20℃纯水的密度0.99823，g/cm³

二、密度测定的意义

液态食品的纯度和浓度与其相对密度相关，通过相对密度的检测可以评价食品的品质。例如，牛乳的相对密度与其脂肪含量、总乳固体含量有关，检测牛乳的相对密度值可以辨别牛乳的脱脂程度或是否掺水。从蔗糖溶液的相对密度可以直接读出蔗糖的质量分数，从酒精溶液的相对密度可以直接读出乙醇的体积分数。

液态食品中的水分被完全蒸发干燥至恒重时得到的剩余物质，称为固形物(干物质)，包括盐类、有机酸、蛋白质等。液态食品固形物含量与其相对密度呈正比关系，所以测定液态食品的相对密度可以确定其固形物含量。

三、密度测定的方法和主要仪器

《GB/T5009.2-2003食品的相对密度的测定》中规定了三种测定方法，即密度瓶法、韦氏天平法和密度计法，其中密度计法较为常用。

食品工业中常用的密度计按其标度方法的不同，可分为普通密度计、锤度计、乳稠计、波美计等，如图2-1所示。所有密度计都是根据阿基米德原理制成的，其基本结构都相同，都是由玻璃外壳制成，头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、汞及其他重金属，使其能立于液体中。中部是胖肚空腔，内有空气故能在液体中浮起，尾部细长，内附有刻度标记，称为计杆，其刻度是利用不同相对密度的液体进行标定而制成的。

图2-1 密度计图
3.4—波关计 5—酒精计

1. 普通密度计

普通密度计是直接以20℃时的密度值为刻度的(物质在20℃时的密度值与d₄²⁰在数值上相等，所以可以说是以d₄²⁰为刻度的)。密度计是成套的，每套有若干支，每只密度计只能测定一定范围的密度。使用时要根据待测溶液的密度选用不同量程的密度计。刻度值小于1的(0.700～1.000)称为轻表，用于测量比水轻的液体，刻度值大于1的(1.000～2.000)称为重表，用来测量比水重的液体。

2. 波美计

波美计是以波美度(^oBe)为单位来测量溶液浓度的大小。其刻度方法是以20℃为标准，在蒸馏水中为0^oBe；在15%氯化钠溶液中15^oBe；在浓硫酸(质量分数是98%，相对密度为1.8427)中为66^oBe，其余刻度等分。当测得波美度后，从相应化学手册的对照表中可以方便地查出溶液的质量分数。波美计有轻表、重表两种，轻表用于测定相对密度小于1的溶液，重表用于测定相对密度大于1的溶液。

3.糖锤度计

糖锤度计又称勃力克斯计(Brixscale，简写为^oBx)，是专用于测定糖液浓度的密度计。它是以蔗糖溶液质量分数为刻度的，以符号oBx表示。其刻度方法是以20℃为标准温度，在蒸馏水中为0^oBx，在1%蔗糖溶液中为1^oBx(即100g蔗糖溶液中含1g蔗糖)，以此类推。锤度计的刻度范围有多种，常用的有：0～6^oBx，5～11^oBx，10～16^oBx，15～21^oBx等。

若测定温度不在标准温度20℃，应据观测锤度温度校正表(见附录一)进行温度校正。当测定温度高于20℃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。

【例2-1】在17℃时的观测锤度为22.00^oBx，查附表得校正值为0.18^oBx，则标准温度20℃时的糖锤度为22.00-0.18=21.82(^oBx)。

【例2-2】在24℃时观测锤度为16.00^oBx，查附表得校正值为0.24^oBx，

则标准温度20℃时的糖锤度为16.00+0.24=16.24(^oBx)。

糖锤度计的读数是溶液中(固形物)质量分数的近似值。

4.乳稠计

乳稠计是专用于测定牛乳相对密度的密度计，测量相对密度的范围1.015～1.045。它是将相对密度减去1.000后再乘以1000作为刻度，以度(符号：数字右上角标“o”)表示，其刻度范围为15°～45°。使用时把测得的读数按上述关系可换算为相对密度值。乳稠计按其标度方法不同分为两种：一种是按20°/4°标定的，另一种是按15/15°标定的。

两者的关系是：后者读数是前者读数的尾数加2，即：

d₁₅¹⁵=d₄²⁰+0.002

正常牛乳的相对密度d₄²⁰=1.030，而d₁₅¹⁵=1.032。

牛乳的相对密度随温度变化而变化，在10～25℃范围内，温度每变化1℃，相对密度相差0.0002，即相当于乳稠计读数的0.2度。

对于20/4°乳稠计，当乳温高于标准温度20℃时，每高1℃应在得出的乳稠计读数上加0.2°，乳温低于20℃时，每低1℃应减去0.2°。

【例2-3】16℃时20/4°乳稠计读数为31°，换算为20℃应为：

31-(20-16)×0.2=31-0.8=30.2°

即d₄²⁰=1.0302，而d₁₅¹⁵=1.0302+0.002=1.0322。

【例2-4】25℃时20°/4°乳稠计读数为29.8°，换算为20℃应为

29.8+(25-20)×0.2=29.8+1.0=30.8°

即d₄²⁰=1.0308，而d₁₅¹⁵=1.0308+0.002=1.0328。

用20°/4°乳稠计和15°/15°乳稠计时，其温度校正分别查附录二和附录三。

5. 酒精计

酒精计是专门用于测量白酒或者酒精溶液里面酒精含量的密度计，是用已知乙醇浓度的酒精溶液来标定的，以20℃时在蒸馏水中为0度，在1%的酒精溶液中为1度，即100mL酒精溶液中含乙醇1mL，所以，可以从酒精计上直接读取酒精溶液的体积分数。

当测定温度不在20℃时，需根据酒精温度浓度校正表(见附录四)，校正成20℃酒精的实际浓度。如25.5℃直接读数为96.5%，查校正表知20℃时实际含量为95.35%。

相关链接：食品理化检测测定结果的统计检验（二）

文章来源：《食品理化检测技术》

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