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    数字密度计与经典方法测定密度、浓度的比较

    (海南出入境检验检疫局技术中心,海南海口)

    概述

    在进出口商品检验中,密度(比重)、浓度(酒精度、糖度)的数值与品质、重量密切相关,尤其在重量鉴定业务中,是通过密度换算重量,重量决定货值的。因此,准确测定密度、浓度值关系到国际贸易的公平交易。目前,我国和国际标准通用的测定方法有密度计法、比重瓶法、酒精计法等.密度计法简单快速,但精度差,一般密度计、酒精计准确到小数点后两位,特殊密度计最多到小数点后三位,而且还要查表换算温度系数;比重瓶法可以准确到小数点后第四位,但存在操作时间长、对环境温度要求苟刻等缺点,不便于准确、快速定值.笔者采用进口数字密度计测定了多种液体样品的密度、浓度值。该仪器由微电脑控制,经不同设定可一次测定,能显示并打印出不同温度下的密度值、比重值、酒精度及糖度值;方法快速简便,一次用样量仅1~2 mL,经与上述经典方法比较并用数理统计原理进行数据分析,证实仪器法与经典法之分析结果间无显著性差异。


    1仪器与方法原理

    1.1仪器与器皿

    数字密度计;石油密度计;酒精计;糖度计;比重瓶;250 mL.500 mL, 1000 mL玻璃量筒;恒温水浴、温度计.

    1.2方法原理

    1.2.1仪器法

    该仪器根据U型振荡管振动原理设计,通过测量液体的共振频率来测定其密度值、比重值,并由其内置的密度与浓度(如酒精度、糖度)的换算表计算出液体的浓度.该仪器操作简单,只需用注射器注人1~2 mL样品,让其在内置恒温槽内恒温5 min左右即可屏幕显示所需温度下的密度值和浓度值.在温度范围内可自动校准至所需温度.

    1.2.2比重瓶法

    依据比重原理,通常是指某一液体物质与同体积、同温度下纯水质量的比值.

    1.2.3密度计法

    根据阿基米德定律设计的一般密度计及特殊密度计,如为石油产品设计的石油密度计、为酒精浓度设计的酒精计及为糖液或果汁产品设计的糖度计.


    2实验数据及分析

    2.1仪器法与经典法的显著性差异试验

    1)选用10种不同的液本样品分别用仪器法和比重瓶法测定其比重值,选用10种不同的石油产品分别用仪器法和石油密度计法测定其密度值,采用配对t检验法统计处理实验数据,结果见表1、表2.实验证明,仪器法与比重瓶法、石油密度计法之间有良好的一致性. ;                                            

                               表1仪器法与比重瓶法测定比孟值的对比

    样品名

    仪器法(d1)

    比重瓶法(d2 )

    相差值(d:一d2 )

    乙二醇

    丙二醇

    醋酸丁醋

    油漆稀释剂

    甲酸

    40%功夫(农药)

    毒死蟀(农药)

    邻二甲苯

    原油

    棕搁油

    1 .1152

    1.0424

    0.8780

    0.8518

    1.2143

    1.0245

    1.0872

    0.8817

    0.7938

    0.9137

    1 .1152

    1.0427

    0.8780

    0.8515

    1.2145

    1.0244

    1.0871

    0.8817

    0.7934

    0.9135

    0.0000

    -0.0003

    0.0000

    +0.0003

    -0.0002

    +0.0001

    +0.0001

    0.0001

    +0.0004

    +0.0002

    t配对检验法

    t计算<t0.05(9)

                          表2仪器法与石油密度计法测定密度值的对比

    样品名

    仪器法(D1)

    石油密度法(D2)

    相差值(D1一D2)

    基础油

    基础油(化工原料)

    溶剂油(120 # )

    无铅汽油

    航空煤油

    轻柴油(0#)

    重柴油

    摩托车机油(二冲程)

    摩托车机油(15 w/40)

    摩托车机油(10 w/30)

    0.8466

    0.8928

    0.7980

    0.7506

    0.7887

    0.8359

    0.8726

    0.8821

    0.8840

    0.8772

    0.8468

    0.8926

    0.7977

    0.7504

    0.7889

    0.8362

    0.8727

    0.8818

    0.8837

    0.8770

    -0.0002

    +0.0002

    +0.0003

    +0.0002

    -0.0002

    -0.0003

    -0.0001

    +0.0003

    +0.0003

    +0.0002

    t配对检验法

    t计算<t0.05(9)


    2)仪器法与酒精计法测定各种酒与食用酒精中酒精度的结果见表3,分别测定了原酒样和经蒸馏分离的酒样.实验结果表明,当用仪器法测定酒的酒精度时,与酒精计法一样,只能准确测定蒸馏酒的酒精度;而对于发酵酒(葡萄酒)和进口洋酒,由于其中含有大量糖分或色素等成分,这些成分的水溶液比重都大于1,其影响是造成实测酒精度的含量偏低.因此,在用仪器法测定发酵酒、配制酒和有颜色的酒时,必须先经蒸馏后再测定;而仪器法与酒精计法在测定蒸馏酒、发酵酒、配制酒的酒精度时并无显著性差异.

                                                

    表3仪器法与酒精计法测定酒箱度值的对比

    样品名

    仪器法(x2)

    酒精计法(x2)

    相差值(x1一x2)

    标签上注明值

    1#

    2#

    2#

    2#

    马爹利酒

    葡萄酒

    人头马

    威士忌

    海口大曲

    食用酒精

    38.00

    5,68

    38,00

    42,74

    38.02

    39.27

    12.42

    39.52

    42.70

    38.01

    95.47

    39.80

    12.61

    39.20

    42.10

    37.90

    95.00

    -0.53

    -0.18

    +0.32

    +0.60

    +0.11

    +0.47

    40.0

    12.0

    40.0

    43.0

    38.0

    t配对检验法

    t计算<t0.05(5)

     

    注:酒样在20℃下测试,1#为未蒸馏过的酒样,2#为蒸馏过的酒样

                       

    表4仪器法与糖度计法测定糖度值的对比

    注:在20℃下测试

    3)仪器法与糖度计法测定软饮料中糖度的对

    样品名

    仪器法(y1)

    糖度计法(y1)

    相差值(y1一y2 )

    冬瓜茶

    可乐汽水

    葡萄法汽水

    红牛饮料

    8.17

    10.97

    12.23

    9.12

    8.16

    10.98

    12.24

    9.12

    +0.01

    -0.01

    -0.01

    0.00

    t配对检验法

    t计算<t0.05(3)

     

    比结果见表4.软饮料中的主要成分是蔗糖和水,其它添加剂的含量很少,对糖度的测定影响不大一般情况下比糖水略偏高一些,即便有影响,也是一种系统误差.换言之,其影响对仪器法和糖度计法应该是一样的.统计结果表明,两种方法测定冬瓜茶、可口可乐、葡萄汁汽水、红牛饮料中的糖度时不存在显著性差异.


    2.2方法的精密度实验比较

    任取8组密度值、比重值的平行试验数据,比较仪器法与比重瓶法、石油密度计法的精度,其结果均达到各种方法的要求.精密度用平行试验的相对偏差来表示,详见表5、表6.仪器法的相对偏差在0一0.0070%之间,比重瓶法在0.005 5%一0 . 021%之间,石油密度计法在0.011 % - 0.025%之间,说明仪器法由于自动化程度高其精度也相当高。

                      

    表5仪路法与比重瓶法测试精密度的对比

    样品名

    仪器法

    经重瓶法

    测量结果/(g·cm一3)

     

    精密度/%

    测量结果/(g·cm一3)

     

    精密度/%

    1#

    2#

    1#

    2#

    马爹利酒

    威士忌酒

    毒死蜱(农药)

    棕搁油

    原油

    乙二醇

    邻二甲苯

    冬瓜茶

    0.952 9

    0.945 2

    1.087 2

    0.913 7

    0.793 9

    1 .115 2

    0.881 7

    1.032 4

    0.952 9

    0.945 3

    1.087 3

    0.913 7

    0.793 8

    1 .115 2

    0.881 7

    1. 032 4

    0.0000

    0.005 3

    0.004 6

    0.0000

    0.006 3

    0.000 0

    0.000 0

    0.000 0

    0.953 0

    0,945 3

    1.087 0

    0.913 9

    0.794 0

    1.115 0

    0.881 4

    1.032 4

    0.953 2

    0.949 9

    1.087 4

    0.913 8

    0.793 7

    1.115 4

    0.881 2

    1.032 8

    0.010 0

    0.021 0

    0.018 0

    0.0055

    0.019 0

    0.018 0

    0.011 0

    0.019 0

    注:样品在20℃下测试.1#,2#为平行结果

                       

    表6仪器法与石油密度计测试精密度的对比

    样品名

    仪器法

    经重瓶法

    测量结果/(g·cm-3)

     

    精密度/%

    测量结果/(g·cm-3)

    精密度/%

    l#

    2#

    l#

    2#

    基础油        

    航空煤油

    溶剂油(120#)

    无铅汽油

    轻柴油(0#)

    重柴油

    摩托车机油(二冲程)

    摩托车机油(15 w/40)

    0.8466

    0.7886

    0.7980

    0.7506

    0.8359

    0.8726

    0.882 I

    0.884 0

    0.8466

    0.7887

    0.7980

    0.7506

    0.8359

    0.8726

    0.882 1

    0.884 0

    0.0000

    0.0070

    0.0046

    0.0000

    0.0000

    0.000 0

    0.000 0

    0.000 0

    0.8469

    0.7887

    0.7975

    0.7505

    0.8363

    0.8729

    0.881 9

    0.883 9

    0.8647 

    0.7890

    0.7979

    0.7503

    0.8361

    0.8726

    0.881 7

    0.883 5

    0.012

    0.019

    0.025

    0.013

    0.012

    0.017

    0.011

    0.023

    注:样品在20℃下测试,1#,2#为平行结果


    3结论

    实验证明,使用数字密度计较经典方法具有显著的优越性:其一,操作简便、快速;其二,测定结果精确;其三,适用范围广,一台设备可测定化工、食品各类样品的密度、比重、酒精度、糖度等;其四,测定时不受环境温度影响,在温度范围内可自动校准至所需温度.因此,在日常商品检验工作中,用以替代上述诸多经典方法可大大提高工作效率.


    参考文献:

    [1]   GB/T 1884 - 1992.石油和液体石油产品密度测定法(密度计法)[S].

    [2]   GB/T 2540 - 1981.石油产品密度测定法(比重瓶法)[S].

    [3]   ISO 279一1981.香油精在20℃时相对密度的测定[S].

    [4]   GB/T 10345.3 - 1989.白酒酒精度的试验方法[S].

    [5]国家进出商品检验局数据统计专业委员会.实验室数据处理[M].北京:科学普及出版社,1992.125 -140.                     


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