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              食品材料熱物理性質(zhì)的測量_焓的測量

                 2022-03-29 387
              核心提示:焓(enthalpy)值是相對值,過去的教材中多取一20℃凍結(jié)態(tài)的焓值為其零點,近年來多取一40℃的凍結(jié)態(tài)為其零點。1.量熱計法傳統(tǒng)測

              焓(enthalpy)值是相對值,過去的教材中多取一20℃凍結(jié)態(tài)的焓值為其零點,近年來多取一40℃的凍結(jié)態(tài)為其零點。

              1.量熱計法傳統(tǒng)測量格值方法采用量熱計測量,原理如圖4·1所示,用量熱計接受待測熱量,根據(jù)量熱計的狀態(tài)變化量及對既知電能或標準物質(zhì)熱的標定結(jié)果,確定待測熱量。

              按測量原理,可把量熱計分三大類。

              (1)熱平衡型量熱計(thermal equilibration calorimeter):使量熱計和被測物體的熱交換變化的最終態(tài)是熱平衡態(tài),或使量熱計與被測物體的熱交換始終處于熱穩(wěn)定態(tài)或熱準穩(wěn)態(tài)。這樣就可以據(jù)能量平衡定律,從量熱計的標準物質(zhì)的已知物性(比熱容、相變熱)、已知質(zhì)量及其溫度改變量或發(fā)生相態(tài)改變量,算出從待測物體上吸收的熱量。等溫型冰量熱計屬于此類型。

              (2)傳導(dǎo)型量熱計(conduction calorimeter):也稱熱漏型量熱計,利用在等溫面上測定待測熱物體傳導(dǎo)給等溫邊界的逃逸熱流,并對等溫面通過的熱流進行時間積分的方法來測定熱量。溫差式熱流量熱計屬于此類型。

              (3)熱相似型量熱計(thermal similar calorimeter):制造一個電加熱測量系統(tǒng),使之與待測系統(tǒng)的熱邊界條件完全相同,這樣兩系統(tǒng)對外界的熱交換情況側(cè)完全相同,因而可以根據(jù)電加熱系統(tǒng)的電功率及其內(nèi)部的標準物質(zhì)的物性和狀態(tài)變化,求得待測系統(tǒng)的得失熱量。差示掃描量熱計屬于此類型。

              過去,物質(zhì)的焓值一般均按凍結(jié)潛熱、凍結(jié)率和比熱容的數(shù)據(jù)計算而得,直接測量的數(shù)據(jù)很少。但對于食品材料,實際上很難確定在某一溫度時食品中被凍結(jié)的比例,而不同的凍結(jié)率對應(yīng)不同的焓值。

              近年來發(fā)展了一種用DSC直接測量食品烙值的新方法,其溫度掃描從一40℃開始到1℃以上,這是因為到一40℃時,食品中的水分已全部凍結(jié):而到1℃以上水分已全部融化成液體。

              2.焓值的DSC測量下面以DSC及其熱分析軟件Pyris Software5.0為例,說明焙值的測量方法。測量時,稱量好待測樣品的質(zhì)量并封在樣品皿中,放入樣品側(cè),空皿放參比側(cè)。首先給出待測焓值的溫度范圍,取一40℃為烙值的零點,相變焙測量要求溫度范圍包含整個相變過程。其次確定測量掃描的速率,一般在升溫過程中測量,速率取5~20K/min,最常用速率是10K/ min。

              圖4-2是標準磷酸鹽緩沖液(PBS)的升溫DSC曲線,向上的峰是冰品的熔融峰。利用軟件提供的功能可實現(xiàn)相變焓的讀取。圖4~2中T。對應(yīng)的點是峰的上升沿斜率最大的點處的切線與基線的交點的溫度。

              焓的讀取與選取的溫度區(qū)間和基線有很大關(guān)系。對溫度區(qū)間的選取沒有統(tǒng)一的規(guī)定,但測相變焓應(yīng)包括整個相變蜂。基線的選擇者要根據(jù)實際情況而定。Pyris Software5.0提供了5種基線選擇方案:標準基線、“S”形基線、從左至右水平基線、從右至左水平基線、在熱流為0mW處水平基線。其中前兩種是最常用的。

               
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