一、常用單位的意義及其應用
(一)密度
某種物質單位體積的質量稱為這種物質的密度,因此糖液的密度就是該糖液單位體積的質量,即:
密度的單位是kg/m3(千克/米3)或g/cm3(克/厘米3),式1-1也是糖液的質量計算公式,由兩個已知數可求得另一個未知數。例如,已知糖膏的體積為2m3,其密度為1500kg/m3,就可求出該糖膏的質量為3000kg。
因為物質單位體積的質量是隨溫度而變化的,溫度高,體積膨脹,單位體積內的物質含量相對減少,密度減小;溫度低,體積收縮,單位體積內的物質含量相對增加,密度亦增大。但製糖生產上並不需要十分精確的數據,故一般采用20℃時的視密度,而溫度的影響可忽略不計,各種糖液在20℃的視密度。
(二)黏度
黏度是液體中物質分子間相對運動的阻力,也就是液體流動性大小的程度。黏度的單位以Pa·s(帕·秒)表示,舊單位製用P(泊)或cP(厘泊)表示。1Pa·s=10P=1000cP,純水在20℃及1atm(大氣壓)下的黏度為1cP,一般用黏度計測出被測樣品與水的相對黏度來表示。
純糖液的黏度隨濃度升高而增大,隨溫度升高而減小。不純糖液因所含雜質不同,有的雜質黏度大,有的雜質黏度小,所以黏度變化很大,要根據所含雜質的濃度和性質而定。另外,溶液的酸堿度對黏度也有影響,堿性溶液黏度大,酸性溶液黏度小,當pH超過11時,黏度就會大大增加。
從表中可以看出,溫度升高,則糖液黏度減小。如純度為80%、濃度為80°Bx的不純糖溶液,當溫度由40℃升高到80℃時,其黏度由1.75Pa·s減小至0.11Pa·s,這是因為溫度升高時,分子運動速度加快,密度減小和內滯力減小的緣故。另外,在低濃度時,糖液黏度隨著濃度增大而緩慢地增大,但隨著濃度的不斷升高,黏度增大也逐漸加快。如純度為80%的糖液在40℃時,濃度由70°Bx上升到75°Bx,黏度隻增加0.221(即0.310-0.089)Pa·s,即濃度每升高1°Bx,黏度平均增加0.0442Pa·s;但當濃度由75°Bx升高到80°Bx時,黏度增加1.440(即1.750-0.310)Pa·s,這時濃度每升高1°Bx,黏度平均增加0.288Pa·s。
(三)濃度
濃度是指溶液中含溶質的質量分數,即表示溶液中溶劑和溶質存在相對量的一種方式。純糖溶液的濃度就是溶液中所含溶質(蔗糖)對糖溶液的質量分數。例如10%的純糖溶液,就表示100t該溶液中有10t是蔗糖,而另外90t是水。糖廠測定濃度的方法有以下幾種。
1.糖錘度
利用純糖溶液密度關係製成的錘度計測出的糖液濃度,稱為糖錘度,簡稱錘度,符號為°Bx。對純蔗糖溶液為蔗糖質量分數,對不純蔗糖溶液則表示溶液中固溶物的質量分數。例如65°Bx糖漿,即表示100t該糖漿中有65t是固溶物(蔗糖及溶於水的雜質),而另外35t是水。因錘度計是根據純糖溶液的標定製成的,而用於不純糖液時,因糖液中所含各種雜質的密度與蔗糖不同,或大於蔗糖,或小於蔗糖,一般來說比蔗糖稍大,就導致糖液的糖錘度值與實際含糖量有一定的誤差,這就是為什麼我們常見丙糖膏錘度有超出100°Bx的原因。另外,糖錘度亦受溫度變化的影響,故化驗分析時都要校正為20℃時的糖錘度,以便比較。
2.折光錘度
在20℃時用糖用折射儀測得的讀數。蔗糖具有折光的特性,不同濃度的糖溶液,有不同的折射率,用折光原理製成的折光鏡所測出的糖液濃度稱為折光度。糖液中的雜質所產生的折光率與純糖液的折射率有所不同,故用這種方法測得的糖溶液折光錘度就近似於糖液中所含固溶物的質量分數,由於折光錘度的精確性比糖錘度高,測定方法也比較簡單,已被越來越多的糖廠采用。