DETERMINAREA DETERMINAREA DENSITDENSITĂŢIIĂŢII

CompetenCompetenţa 14.2: Efectuează analize fizico-chimiceţa 14.2: Efectuează analize fizico-chimice COMPETENŢE DERIVATECOMPETENŢE DERIVATE

Elevii vor fi capabili:Elevii vor fi capabili: SSă dă definească noţiunile de densitate absolută şi densitate efinească noţiunile de densitate absolută şi densitate

relativărelativă SSă dă denumească metodele de determinare a densităţii enumească metodele de determinare a densităţii

produselor alimentareproduselor alimentare SSă descrie ă descrie areometrul, picnometrul areometrul, picnometrul şşi balanţa Mohr-i balanţa Mohr-

WestphalWestphal Să explice principiile teoretice la determinarea densităţii Să explice principiile teoretice la determinarea densităţii

cu areometrul, cu picnometrul cu areometrul, cu picnometrul şşi cu balanţa Mohr-i cu balanţa Mohr-WestphalWestphal

SSă parcurgă etapele de lucru la determinarea densităţii cu ă parcurgă etapele de lucru la determinarea densităţii cu densimetrul, cu picnometrul şdensimetrul, cu picnometrul şi cu balanţa Mohr-Westphali cu balanţa Mohr-Westphal

SSă calculeze densitatea relativăă calculeze densitatea relativă SSă ră respecte normele de securitate şi sănătate în muncă şi especte normele de securitate şi sănătate în muncă şi

de P.S.I. specifice analizelor de P.S.I. specifice analizelor

DensitateaDensitatea sau sau masa unităţii de masa unităţii de volumvolum este o proprietate caracteristică este o proprietate caracteristică în special pentru alimenteîn special pentru alimente lichide ca: lichide ca: ulei, lapte etc. şi poartă numele de ulei, lapte etc. şi poartă numele de densitate absolutădensitate absolută (ρ). (ρ).

Densitatea absolutDensitatea absolută ă aa unui corp unui corp sausau masa specificmasa specificăă, notată cu , notată cu ρρ, este , este definită ca raportul dintre masa sa definită ca raportul dintre masa sa (m) şi volumul său (V).(m) şi volumul său (V).

V

m 3m

kgSI

În practică densitatea se În practică densitatea se determină determină şişi prin metode prin metode comparative în raport cu masa comparative în raport cu masa specifică a apei şi se foloseşte specifică a apei şi se foloseşte noţiunea de densitate relativă.noţiunea de densitate relativă.

Densitatea relativăDensitatea relativă (d) (d) reprezintă raportul dintre masa unui reprezintă raportul dintre masa unui volum de substanţă de analizat şi volum de substanţă de analizat şi masa aceluiaşi volum de apă, luate masa aceluiaşi volum de apă, luate la aceeaşi temperatură.la aceeaşi temperatură.

Densitatea relativă este o Densitatea relativă este o mărime mărime adimensionalăadimensională..

Densitatea produselor alimentare Densitatea produselor alimentare lichide poate fi determinată prin diferite lichide poate fi determinată prin diferite metode:metode:

1.1. ccu areometrul sau densimetrulu areometrul sau densimetrul

2. c2. cu picnometrulu picnometrul

3. c3. cu balanu balanţţa Mohr - Westphala Mohr - Westphal

A) DETERMINAREA A) DETERMINAREA DENSITĂŢII CU AREOMETRULDENSITĂŢII CU AREOMETRUL

Principiul metodei:Principiul metodei:

Metoda se bazează pe Metoda se bazează pe legea lui Arhimedelegea lui Arhimede, , care exprimă proporţionalitatea forţei ce împinge un care exprimă proporţionalitatea forţei ce împinge un corp, scufundat într-un lichid, cu masa volumului de corp, scufundat într-un lichid, cu masa volumului de lichid dezlocuit.lichid dezlocuit.

AreometreleAreometrele sunt nişte plutitoare confecţionate sunt nişte plutitoare confecţionate din sticlă. Partea inferioară, în formă de sferă sau din sticlă. Partea inferioară, în formă de sferă sau pară, conţine o cantitate de mercur sau alice de pară, conţine o cantitate de mercur sau alice de plumb, o contragreutate pentru a menţine areometrul plumb, o contragreutate pentru a menţine areometrul în poziţia verticală în timpul plutirii.în poziţia verticală în timpul plutirii.

1 – corp plutitor din sticlă de 1 – corp plutitor din sticlă de formă cilindricăformă cilindrică2 – rezervor cu mercur sau 2 – rezervor cu mercur sau alice de plumbalice de plumb3 – tija cu scală gradat3 – tija cu scală gradată ă pentru pentru citirea densităţii relativecitirea densităţii relative

Unele areometre sunt prevăzute şi cu termometre, Unele areometre sunt prevăzute şi cu termometre, fixate în interior, care permit citirea temperaturii lichidului în fixate în interior, care permit citirea temperaturii lichidului în timpul determinării (termoareometre sau termodensimetre). timpul determinării (termoareometre sau termodensimetre).

Areometrele pot fi etalonate diferit şi pot indica:Areometrele pot fi etalonate diferit şi pot indica: densitatea lichiduluidensitatea lichidului (densimetrul, lactodensimetrul) (densimetrul, lactodensimetrul) conţinutul procentual dintr-o anumită substanţăconţinutul procentual dintr-o anumită substanţă

(zaharometru, alcoolmetru)(zaharometru, alcoolmetru) concentraţia în unităţi convenţionaleconcentraţia în unităţi convenţionale ( areometrul Baume). ( areometrul Baume).

Modul de lucru la determinarea Modul de lucru la determinarea densităţii lapteluidensităţii laptelui

a)a) Turnarea laptelui într-un cilindru Turnarea laptelui într-un cilindru curat şi uscat;curat şi uscat;

b)b) Introducerea lactodensimetrului cu Introducerea lactodensimetrului cu precauţie în lapte, ţinându-l cu mâna precauţie în lapte, ţinându-l cu mâna de tijă, până începe să plutească. Nu de tijă, până începe să plutească. Nu se dă drumul areometrului brusc în se dă drumul areometrului brusc în lichid pentru că se poate sparge dacă lichid pentru că se poate sparge dacă greutatea lui este prea mare şi atinge greutatea lui este prea mare şi atinge fundul cilindrului;fundul cilindrului;

c)c) Cilindrul cu lactodensimetrul Cilindrul cu lactodensimetrul introdus în lapte;introdus în lapte;

d)d) Citirea temperaturii laptelui;Citirea temperaturii laptelui;e)e) Citirea densităţii pe scala gradată, în Citirea densităţii pe scala gradată, în

dreptul nivelului lichidului din dreptul nivelului lichidului din cilindru.cilindru.

După determinare areometrul se spală, se şterge şi se După determinare areometrul se spală, se şterge şi se aşează în tocul său.aşează în tocul său.

Temperatura lichidului de analizat trebuie să fie de 20Temperatura lichidului de analizat trebuie să fie de 20°°C. C. În caz contrar se aplică o corecţie de temperatură.În caz contrar se aplică o corecţie de temperatură.

BB) DETERMINAREA DENSITĂŢII ) DETERMINAREA DENSITĂŢII CU PICNOMETRULCU PICNOMETRUL

Cea mai precisă metodă de Cea mai precisă metodă de determinare a densităţii este cea în care determinare a densităţii este cea în care se foloseşte picnometrul.se foloseşte picnometrul.

Principiul metodei:Principiul metodei:

Metoda se bazează pe Metoda se bazează pe determinarea masei unui volum exact determinarea masei unui volum exact măsurat din lichidul de analizat.măsurat din lichidul de analizat.

PicnometrulPicnometrul este un vas de sticlă cu un volum este un vas de sticlă cu un volum determinat pentru o anumită temperatură, având un determinat pentru o anumită temperatură, având un dop rodat prevăzut cu o deschidere capilară, care dop rodat prevăzut cu o deschidere capilară, care permite umplerea completă a picnometrului cu lichid.permite umplerea completă a picnometrului cu lichid.

Picnometrele pot avea diferite forme şi capacităţi Picnometrele pot avea diferite forme şi capacităţi cuprinse între 2 – 250mcuprinse între 2 – 250mll. Unele picnometre sunt . Unele picnometre sunt prevăzute şi cu termometru. Temperatura de lucru este prevăzute şi cu termometru. Temperatura de lucru este de 20de 20°°C.C.

a – picnometru simplu (cu dop a – picnometru simplu (cu dop prevăzut cu capilar)prevăzut cu capilar)

b – picnometru cu termometrub – picnometru cu termometru

Modul de lucru la Modul de lucru la determinarea densităţii cu determinarea densităţii cu

picnometrulpicnometrul Înainte de determinare, picnometrul şi dopul Înainte de determinare, picnometrul şi dopul său se curăţă cu amestec sulfocromic, se spală său se curăţă cu amestec sulfocromic, se spală cu apă distilată, apoi cu alcool etilic şi eter cu apă distilată, apoi cu alcool etilic şi eter etilic, după care se usucă într-un curent de aer.etilic, după care se usucă într-un curent de aer.

Operaţia următoare este determinarea cifrei de Operaţia următoare este determinarea cifrei de apă. apă. Cifra de apăCifra de apă reprezintă masa volumului de apă reprezintă masa volumului de apă distilată, la temperatura de 20distilată, la temperatura de 20°°C, conţinut de C, conţinut de picnometru. picnometru.

Se cântăreşte picnometrul împreună cu dopul Se cântăreşte picnometrul împreună cu dopul său, la balanţa analitică cu precizia de 0,0002g. său, la balanţa analitică cu precizia de 0,0002g.

După aceasta se umple cu apă distilată proaspăt După aceasta se umple cu apă distilată proaspăt fiartă şi răcită la 18 ... 20fiartă şi răcită la 18 ... 20°°C, evitând formarea C, evitând formarea bulelor de aer. Se şterge exteriorul cu o cârpă bulelor de aer. Se şterge exteriorul cu o cârpă curată şi uscată, care nu lasă scame şi se curată şi uscată, care nu lasă scame şi se introduce în termostat la 20introduce în termostat la 20°°C unde se ţine 30 C unde se ţine 30 minute. minute.

Se scoate picnometrul din termostat, excesul de apă ieşit Se scoate picnometrul din termostat, excesul de apă ieşit din tubul capilar se îndepărtează cu o hârtie de filtru, se din tubul capilar se îndepărtează cu o hârtie de filtru, se şterge din nou şi se cântăreşte.şterge din nou şi se cântăreşte.

Cifra de apă se calculează cu formula:Cifra de apă se calculează cu formula:Cifra de apă = m2 – m1Cifra de apă = m2 – m1

m1 – masa picnometrului gol la 20oC, în gm1 – masa picnometrului gol la 20oC, în gm2 – masa picnometrului plin cu apă distilată, la 20oC, m2 – masa picnometrului plin cu apă distilată, la 20oC, în gîn g

După ce picnometrul se spală şi se usucă, se umple cu După ce picnometrul se spală şi se usucă, se umple cu lichidul de analizat şi se procedează ca mai sus. lichidul de analizat şi se procedează ca mai sus.

Calculul densităţii relative se face pe baza relaţiei:Calculul densităţii relative se face pe baza relaţiei:

m3 – masa picnometrului plin cu lichidul de analizat, la m3 – masa picnometrului plin cu lichidul de analizat, la 2020°°C, în gC, în g

12

132020 mm

mmd

CC) DETERMINAREA DENSITĂŢII CU) DETERMINAREA DENSITĂŢII CU BALANBALANŢA MOHR-WESTPHALŢA MOHR-WESTPHAL

Densitatea la uleiuri se determină cu Densitatea la uleiuri se determină cu balanţa Mohr-Westphal. balanţa Mohr-Westphal.

Principiul metodei:Principiul metodei:Cu ajutorul balanţei se măsoară mărimea Cu ajutorul balanţei se măsoară mărimea

forţei arhimedice exercitate de ulei, asupra unui forţei arhimedice exercitate de ulei, asupra unui plutitor cu volum constant. Echilibrând această plutitor cu volum constant. Echilibrând această forţă cu ajutorul unor greutăţi, din mărimea forţă cu ajutorul unor greutăţi, din mărimea valorii acestora rezultă densitatea uleiului în valorii acestora rezultă densitatea uleiului în comparaţie cu apa.comparaţie cu apa.

BALANBALANŢA MOHR-WESTPHALŢA MOHR-WESTPHAL

1 – suport1 – suport

2 – tijă mobilă2 – tijă mobilă

3 – şurub de fixare3 – şurub de fixare

4 – pârghie cu braţe 4 – pârghie cu braţe neegaleneegale

5 – şurub de reglaj5 – şurub de reglaj

Părţi componente:Părţi componente: Cilindru din sticlăCilindru din sticlă în care se introduce proba de în care se introduce proba de

analizatanalizat PlutitorPlutitor cu termometru cu un anumit volum şi o cu termometru cu un anumit volum şi o

anumită masă. Masa plutitorului este astfel aleasă anumită masă. Masa plutitorului este astfel aleasă încât menţine balanţa în echilibru în aerîncât menţine balanţa în echilibru în aer

Balanţa cu braţe neegaleBalanţa cu braţe neegale: compusă din suportul (1), : compusă din suportul (1), tija mobilă (2), şurubul de fixare (3), pârghie cu braţe tija mobilă (2), şurubul de fixare (3), pârghie cu braţe neegale (4), şurub de reglaj (5). Braţul lung al pârghiei neegale (4), şurub de reglaj (5). Braţul lung al pârghiei este divizat în 10 părţi egale. Ultima diviziune a este divizat în 10 părţi egale. Ultima diviziune a braţului lung corespunde cârligului de care se atârnă braţului lung corespunde cârligului de care se atârnă plutitorul de sticlă. La capătul braţului scurt se găseşte plutitorul de sticlă. La capătul braţului scurt se găseşte o contragreutate.o contragreutate.

Seria de greutăţiSeria de greutăţi este formată din este formată din 4 călăreţi4 călăreţi. Masa . Masa călăreţului cel mai mare I este egală cu masa apei pe călăreţului cel mai mare I este egală cu masa apei pe care o poate dezlocui plutitorul (adică 1); ceilalţi care o poate dezlocui plutitorul (adică 1); ceilalţi călăreţi reprezintă subdiviziuni (0,1; 0,01; 0,001).călăreţi reprezintă subdiviziuni (0,1; 0,01; 0,001).

Modul de lucru:Modul de lucru: Pentru determinarea densităţii unui lichid se procedează astfel:Pentru determinarea densităţii unui lichid se procedează astfel: Se şterg părţile metalice ale aparatului şi se montează plutitorul şi Se şterg părţile metalice ale aparatului şi se montează plutitorul şi

sârma cu care acesta se suspendă se spală cu alcool etilic, eter şi se sârma cu care acesta se suspendă se spală cu alcool etilic, eter şi se usucă. Plutitorul se atârnă de cârligul balanţei şi apoi se usucă. Plutitorul se atârnă de cârligul balanţei şi apoi se echilibrează în aer cu ajutorul şurubului de reglaj.echilibrează în aer cu ajutorul şurubului de reglaj.

Scufundând plutitorul în apă distilată cu temperatura de 20Scufundând plutitorul în apă distilată cu temperatura de 20°°C, C, balanţa se dezechilibrează. Pentru a o aduce în echilibru, se atârnă balanţa se dezechilibrează. Pentru a o aduce în echilibru, se atârnă la diviziunea a 10-a călăreţul cel mai mare I. Se va urmări ca la diviziunea a 10-a călăreţul cel mai mare I. Se va urmări ca plutitorul să fie cu minim 10mm sub nivelul lichidului.plutitorul să fie cu minim 10mm sub nivelul lichidului.

Pentru determinarea densităţii lichidului de analizat, acesta se Pentru determinarea densităţii lichidului de analizat, acesta se toarnă în cilindrul aparatului şi apoi se scufundă în el plutitorul toarnă în cilindrul aparatului şi apoi se scufundă în el plutitorul şters, spălat şi uscat. Balanţa se echilibrează aşezând călăreţii pe şters, spălat şi uscat. Balanţa se echilibrează aşezând călăreţii pe pârghia balanţei, în ordine descrescândă. Se notează diviziunile la pârghia balanţei, în ordine descrescândă. Se notează diviziunile la care sunt aşezate greutăţile, în ordinea descrescândă a mărimii care sunt aşezate greutăţile, în ordinea descrescândă a mărimii greutăţilor; dacă lipseşte vreuna valoarea ei se notează cu zero.greutăţilor; dacă lipseşte vreuna valoarea ei se notează cu zero.

Calcul:Calcul:

De exemplu:De exemplu: călăreţul I este la diviziunea 9, călăreţul I este la diviziunea 9, călăreţul II la diviziunea 6 şi călăreţul IV la călăreţul II la diviziunea 6 şi călăreţul IV la diviziunea 5 densitatea lichidului este: 0,9605.diviziunea 5 densitatea lichidului este: 0,9605.

La diviziunea 9, călăreţul I reprezintă 1 x 0,9 = La diviziunea 9, călăreţul I reprezintă 1 x 0,9 = 0,90,9

La diviziunea 6, călăreţul II reprezintă 0,1 x 0,6 = La diviziunea 6, călăreţul II reprezintă 0,1 x 0,6 = 0,060,06

La diviziunea 5, călăreţul IV reprezintă 0,001 x La diviziunea 5, călăreţul IV reprezintă 0,001 x 0,5 = 0,0005.0,5 = 0,0005.

Se măsoară temperatura lichidului şi în caz Se măsoară temperatura lichidului şi în caz că temperatura la care s-a efectuat determinarea că temperatura la care s-a efectuat determinarea este diferită de 20este diferită de 20°°C, se aplică o corecţie, care se C, se aplică o corecţie, care se calculează pe baza relaţiei:calculează pe baza relaţiei:

- densitatea relativă a lichidului la 20- densitatea relativă a lichidului la 20°°CC

- densitatea relativă a lichidului la t- densitatea relativă a lichidului la t°°CC

- diferenţa de temperatură faţă de temperatura - diferenţa de temperatură faţă de temperatura prescrisă, în prescrisă, în °°C.C.

tdd t 00069,0202020

MulMulţumiri pentru atenţia ţumiri pentru atenţia acordatăacordată