Kapat

GIDA TEKNOLOJİSİ YOĞUNLUK VE KIVAM ÖLÇÜMÜ

ŞEKİL VE RESİMLERİ GÖREMİYORSANIZ www.megep.meb.gov.tr ADRESİNDEN İLGİLİ MODÜLÜ AÇARAK İNCELEYEBİLİRSİNİZ.

1. KATILARDA YOĞUNLUK
1.1. Yoğunluk ( Özkütle )
Maddelerin 1 cm3’ünün gram cinsinden kütlesine yoğunluk (özkütle) denir. Öz kütle
(d) ile gösterilir. Aynı hacime sahip iki cisimden, diğerine göre yoğunluğu fazla olanın kütlesi de daha fazladır.
Kütle (m) ve hacim (V) arasında m d = V bağıntısı vardır.
Yoğunluk (özkütle) birimi g/cm3 tür. Uluslar arası birim sisteminde (SI) birim
sisteminde yoğunluk kg/m3 olarak verilir.
Saf maddelerin (element ve bileşik) yoğunlukları (özkütle) sabittir. Karışımların
yoğunluğu (özkütle) ise sabit değildir.
Bir maddenin yoğunluğundan söz ederken sabit bir sıcaklıktaki yoğunluğundan söz
edilmelidir. Sıcaklık değiştiğinde maddenin hacmi değişeceğinden yoğunluğu da değişir.
Özellikle gazlardaki değişiklik daha belirgindir.
Yoğunluk, maddenin karakteristik özelliği olmasına rağmen yalnız yoğunluğu bilinen
bir maddenin hangi madde olduğu anlaşılamayabilir. Bir maddenin hangi madde olduğunun
anlaşılabilmesi için birden fazla ayırt edici özelliğinin incelenmesi gerekir.
1.2. Boyutları Bilinen Katılarda Yoğunluk Tayini
Öz kütlenin ölçülebilmesi için önce kütle ve hacmin ölçülmesi gerekir. Katılar
geometrik şekile sahip olduklarında, boyutları ölçülerek hacim hesaplanır.
Bazı geometrik cisimlerin hacim formülleri aşağıdaki gibidir.
GEOMETRİK CİSİMLERİN HACİM FORMÜLLERİ
Küp V= a 3
Prizma V=a.b.c
Silindir V=π.r2.h
Küre V=4/3.π.r3
Koni V=1/3.π. r2.h
Piramit V=1/3.A.h (A=Taban Alanı)
Aynı maddeden yapılmış farklı boyutlara sahip maddelerin boyutları ne olursa olsun
yoğunluğu ( özkütlesi ) değişmez.
Belirli geometrik şekle sahip olan katılarda yoğunluk tespiti için aşağıdaki işlem basamakları takip edilir.
Ø Belirli geometrik şekle sahip olan katı tartılıp kütlesi bulunur.
Ø Katının boyutları ölçülerek, geometrik şekline uygun hacim formülü yardımıyla hacmi hesaplanır.
Ø Bulunan kütle ve hacim değerleri yoğunluk formülünde yerine konarak katının yoğunluğu ( özkütlesi ) bulunur.
1.3. Boyutları Bilinmeyen Katıların Yoğunluk Tayini
Belirli geometrik şekle sahip olmayan katılarda yoğunluk tespiti için aşağıdaki işlem
basamakları takip edilir.
Ø Katı cismin kütlesi terazide tartılır (m=…g).
Ø Dereceli silindire bir miktar su konur ve hacmi okunur (V1=…cm3) .
Ø Katı cisim yavaşça dereceli silindirin içine bırakılır (Suyun hacmi artar.).
Ø Katı cisim ile suyun birlikte kapladıkları hacim okunur (V2=…cm3) .
Ø Katı maddenin hacmi Vkatı=V2-V1 formülü ile hesaplanır.
Ø d=m/V formülüyle katı maddenin yoğunluğu bulunur.
2. DALICI VE YÜZÜCÜ ALETLERLE SIVILARIN YOĞUNLUK ÖLÇÜMÜ
2.1. Sıvılarda Yoğunluk
Renkleri, kokuları ve tatları farklı olan sıvıları, duyu organlarımız yardımıyla
birbirinden kolayca ayırt edebiliriz. Ancak birçok özelliği aynı olan sıvı maddeleri
birbirinden ayırt etmek o kadar da kolay değildir. Sıvılarda öz kütle ölçülürken sıvının
madde miktarı önemli değildir. Örneğin bir bardak su ile bir sürahi suyun hacim ve kütleleri
farklı olmasına rağmen ikisinin de yoğunluğu aynıdır. Özdeş iki bardağa su konulduğunda,
iki örneğin kütleleri de eşit olur. Buna dayanarak aynı tür maddelerin birim hacimlerinde eşit
miktarlarda madde bulunur diyebiliriz. Her maddenin birim hacminin kütlesi birbirinden
farklıdır.
Sıvıların hacimleri, sıcaklık değişikliklerinden etkilendiği için yoğunluk tayini
genellikle 20 0 C veya 15.6 0C’ de yapılmalıdır.
2.2. Dalıcı ve Yüzücü Aletler ve Özellikleri
Sıvılarda yoğunluk ölçümü için kullanılan dalıcı ve yüzücü aletler
‘‘Aerometre’’olarak adlandırılır. Aerometrelerin temel ilkesi, sıvının kaldırma kuvvetinin
sıvı yoğunluğu ile doğru orantılı olmasıdır. Sıvı içine daldırılarak kullanılır.
Doğrudan yoğunluğu verecek şekilde işaretlenebildikleri gibi Bome (Baumé), alkol
yüzdesi, süt yoğunluğu vb için de derecelendirilmiş olanları bulunmaktadır.
2.2.1. Dansimetre (Yoğunluk Ölçer)
Yoğunluk ölçümleri için uygulamada yaygın olarak kullanılan araçlardır. Sıvının
özgül ağırlığını doğrudan verir. Genellikle kapalı bir cam tüpten oluşmuşlardır. Tüpün alt
kısmı, aracın dik durması ve gerekli ağırlığın sağlanması amacıyla içerisinde saçma veya
cıva bulunan bir kürecik şeklindedir. Üst kısmı da üzerinde yoğunluk ve bazılarında da
sıcaklık göstergesi bulunan bir cam borudan oluşmuştur. Bir sıvı içinde dengede duran
dansimetrenin sıvı yüzeyine rastlayan bölüm çizgisi karşısında okunan sayı o sıvının
yoğunluğunu verir.
Resim -5: Dansimetre çeşitleri
2.2.2. Bomemetre (Yoğunluk Karşılaştırıcı)
Sabit ağırlıklı bir yoğunluk ölçerdir. 1961 yılında Baume tarafından tasarlanmıştır.
Taksimatı gelişigüzel seçilmiş olan bu araç ve birim herhangi bir çözeltinin derişiminin
belirlenmesinde kullanılmaktadır.
Bomemetre (yoğunluk karşılaştırıcı), çözeltideki g/cm3 olarak tuz (NaCl) miktarını
ifade eder. Aynı zamanda sanayide şekerli sıvıların, tuzlu çözeltilerin ve çeşitli çözeltilerin
yoğunluğunun ölçülmesinde de kullanılır. En fazla şıra ve şarapçılıkta kullanılır.
2.2.3. Laktodansimetre
Camdan yapılmış özel şekilli bir araçtır. 15 0C veya 200C’ye ayarlı olanlar vardır.
Genellikle 15 0C ‘ ye ayarlı olanları süt endüstrisinde kullanılmaktadır. Laktodansimetreler
ucuz her yerde bulunabilen ve çok çabuk sonuç veren araçlar olduğundan laboratuvarlarda
da tercih edilmektedir.
2.2.4. Alkolimetre
Alkol ve su karışımında ağırlık ve hacim olarak % alkol miktarını verir. Alkol
tayininde kullanılan areometreler genellikle % hacim gösterenler olup 15-56 0C’ye göre
kalibre edilmişlerdir.
Resim-6: Alkolimetre
2.3. Dansimetre ile Yoğunluk Tayini İşlem Basamakları
Ø Çalışmaya başlamadan önce dansimetrenin ölçeği kontrol edilerek taksimatların
neye denk geldiği belirlenmelidir.
Ø Ölçmede kullanılacak dereceli silindirin (mezür) boyutları kullanılacak
dansimetrenin boyutlarına uygun olmalıdır. Dereceli silindirin çapı,
dansimetrenin çapından en az 1.5 – 2 cm büyük ve yüksekliği de daha fazla
olmalıdır. Ölçüm sırasında dansimetre, kabın çeperlerine ve tabanına dokunmamalıdır.
Ø Dansimetre ve dereceli silindir kullanılmadan önce temizlenmeli ve kurulanmalıdır.
Ø Yoğunluğu saptanacak örnek herhangi bir yabancı madde içermemesi için süzülmelidir.
Ø Mezüre alınan sıvının sıcaklığı ölçülmelidir. Sıcaklık düzeltmesi yapabilmek
için sıcaklık düzeltme kat sayısı ile düzeltme yapılmalıdır.
Sıcaklık düzeltme kat sayısı 0,2’dir. Sıcaklık arttığında yoğunluk azalacaktır. Örneğin
sıcaklığı dansimetrenin sıcaklığından yüksekse hesaplanan sıcaklık düzeltmesi okunan
değerin üzerine eklenir, düşük ise okunan değerden çıkarılır.
Düzeltme, sıcaklık düzeltme kat sayısına gerek duyulmadan sıvının sıcaklığının
dansimetrenin sıcaklığına ayarlanmasıyla daha kolay ölçüm de yapılabilir.
Ölçme ve okumadaşunlara dikkat edilmelidir;
Ø Ayarlamalar yapıldıktan sonra dansimetre örnek içerisine yavaş yavaş
daldırılmalı ve boyun kısmı ıslatılmadan su yüzeyi üzerinde bırakılmalıdır.
Çünkü boyun kısmına tutunacak olan damlalar dansimetrenin ağırlığına etki edeceğinden ölçümü etkiler.
Ø Okuma, dansimetrenin dikey salınımı durduktan sonra gerçekleştirilmelidir.
Okuma sırasında, dansimetrenin boyuna tırmanan sıvı göz önüne alınmamalı ve
göz tam sıvı yüzeyi düzeyine getirilerek okuma gerçekleştirilmelidir.
2.4. Bomemetre ile Yoğunluk Tayini İşlem Basamakları
Yoğunluk ve şekere göre değil % 10’luk tuzlu suya göre kalibre edilmiştir. Sudan ağır
sıvılara ait olan bomemetrelerin 15 0C’deki suda battığı yere (0) , % 10’luk tuz çözeltisinde
battığı yere 10 konularak kalibrasyon yapılmıştır. Bomemetrelerde cetvel 0 – 10 arasında eşit
olarak bölünmüştür ve her bir çizgi % 1 tuza (NaCl) denk gelecek şekilde ayarlanmıştır.
Ölçümde çeşitli cetveller hazırlanmıştır. Cetvel olmadığı zaman bome derecesi 1.9 ile
çarpılarak kuru madde, 1.8 ile çarpılarak % şeker miktarı bulunur.
Yoğunluk hesaplamasında ise 15/4 0C’de 144.3 15/15 0C’de 146.3 kat sayıları kullanılarak şu şekilde hesaplanır.
Yoğunluğu 1’den büyük olan çözeltiler için 144.3/(144.3-B)
Yoğunluğu 1’ den küçük olan çözeltiler için 144.3/(144.3+B)
2.5. Laktodansimetre ile Yoğunluk Tayini İşlem Basamakları
Ø Sıcaklığı 15°C’ye getirilen süt örneği iyice karıştırılarak homojen hale
getirildikten sonra ,köpürtülmeden çapı 3-4 cm olan dereceli silindire veya cam
tüpe boşaltılır. (@ 80-100 ml süt )
Ø Kuru ve temiz laktodansimetre sap kısmından tutularak süte yavaş yavaş daldırılır.
Ø Laktodansimetre süte 30 rakamına kadar daldırıldıktan sonra serbest bırakılır.
Ø Laktodansimetrenin inip çıkması durunca göz süt düzeyine getirilerek okuma
yapılır. Eğer laktodansimetrenin üzerinde termometre varsa sütün sıcaklığı bu
termometreden, termometresiz ise sütün sıcaklığı ayrı bir termometre ile belirlenir.
Ø Okuma sırasında sütün sıcaklığı 15°C ise laktodansimetrede okunan değer alınır
ve buna 1000 eklenip 1000’e bölünerek sütün yoğunluğu bulunur.
Örnek
150C’de okunan değer 31 ise sütün yoğunluğu=1000 + 31 / 1000 = 1,031 g/cm3 ‘tür.
Ø Sütün sıcaklığı 15°C ‘de değilse düzeltme yapılır. Düzeltme 10°C ile 20°C
arasında yapılabilir. Eğer sıcaklık laktodansimetrenin ayarlı olduğu sıcaklıktan
yüksekse, okunan sıcaklık derecesinin 15°C’den farkı alınır ve düzeltme kat
sayısı olan 0.2 ile çarpılır. Bulunan değer laktodansimetrede okunan değere
eklenir.Sıcaklık 150C ‘den düşükse , 150C’den farkı alınır ve 0.2 ile çarpılır.
Bulunan değer okunan laktodansimetre değerinden çıkarılır.
Örnek
180C ‘de laktodansimetrede okunan değer 31.2 ise;
180C – 150C = 30C sıcaklık farkı
3 ´ 0.2 = 0,6
31.2 + 0.6 = 31.8
31.8 + 1000/1000 = 1.0318 g/cm3 bu sütün yoğunluğudur.
130C ‘de laktodansimetrede okunan değer 32 ise ;
150C – 130C = 20C sıcaklık farkı
2´ 0.2 = 0.4
32 – 0.4 = 31.6
31.6+1000/1000=1.0316g/cm3 süt örneğinin yoğunluğudur.
Yoğunluk ölçümünde kullanılan laktodansimetre 200C ‘ye ayarlı ise ve ölçümler
200C‘den farklı sıcaklıklarda yapılırsa düzeltme faktörü olarak 0.25 alınır.
2.6. Alkolimetre ile Yoğunluk Tayini İşlem Basamakları
Ø Alkolimetre ve dereceli silindir temizlenir, kurutulur.
Ø Damıtma balonuna 100 ml örnek konur. İçine derişik NaOH çözeltisi katılarak ortamın alkali olması sağlanır.
Ø Köpürmeyi önlemek için balona birkaç parça parafin veya az miktarda tannik asit konur.
Ø Yaklaşık 3/4 kısmı damıtılır.
Ø Damıtma ürünü saf su ile 100 ml’ye tamamlanır.
Ø Hazırlanan ürün dereceli silindire konur.
Ø Alkolimetre silindirin içine yavaşça daldırılır.
Ø Dikey salınım durduktan sonra okuma yapılır.
Alkolimetrede rakamlar diğer areometrelerin aksine yukarıdan aşağıya küçüldüğü için
okumada buna dikkat edilmelidir.
Alkolimetre ile 200/200C’de yoğunluk ölçümü yapıldığında, yoğunluğa karşılık gelen
alkol hacim miktarı düzenlenmiş olan çizelgelerden bulunur.
3. PİKNOMETRE İLE ÖZGÜL AĞIRLIK TAYİNİ
3.1. Tanımı
Sıvılar için diğer bir yöntem de piknometre ile ölçümdür. Bu yöntemde bilinen
hacimde cam bir tüp yoğunluğu ölçülecek olan sıvı ile doldurulur ve sıvının ağırlığı bulunur.
Ağırlık / hacim oranından yoğunluk bulunur.
Piknometreler küçük, hafif ve genelde camdan yapılmış kaplardır. 20-25 0C’deki
akışkan olan bütün sıvıların özgül ağırlığını ve yoğunluğunu tayin eden araçlardır.
Resim 13: Piknometre
Özgül ağırlık tayininde çeşitli piknometreler kullanılmaktadır. Bunlar;
Ø Sprengel ostwal (tüpü) piknometresi
Ø Reischauer tipi piknometreler
Ø Boot tipi piknometrelerdir. En fazla kullanılanı Boot tipi piknometrelerdir.
3.2. Öz kütle Tayin Basamakları ve Dikkat Edilecek Noktalar
Ø Piknometre sıcak su veya % 4 potasyum ya da sodyum kromat içeren sülfürik
asit çözeltisi ile yıkanır.
Ø Bir kez alkol veya eter ile çalkalanır ve kurutulur. Kurutmayı hızlandırmak için
içerisine kılcal bir boru ile hava verilir.
Ø Piknometrelerde bulunan suyun ağırlığına o piknometrenin “su değeri” denir.
Su değerini bulmak için boş piknometre sabit ağırlığa getirilerek (terazi
içerisinde 20-30 dakika bırakılarak) darası alınır.
Örnek
Dara (D) = 21.3515 g gelmiştir.
Ø Piknometre 20 0C’deki saf su ile çizgisinin biraz üzerine kadar doldurulur.
Ø 20 0C sıcaklıktaki su banyosu içerisine oturtulan ve ortam sıcaklığına
ulaşabilmesi için 30 dakika beklenir.
Ø İçerisinde hava kabarcığı kalmamasına dikkat edilmelidir.
Ø Daha sonra piknometrenin kapağını örtülerek fazla su taşırılır. Dış çeperi
kurulanarak tartılır.
Örnek
(Ps) = 71.3853 g gelmiştir. Piknometrenin su değeri
(Ps - D) = 71.3853 - 21.3515 = 50.0338 g olur. Bu piknometrenin hacmidir.
Ø Yoğunluğu belirlenecek sıvı ile piknometre birkaç defa çalkalanır ve sıvı
çizgisinin biraz üstüne kadar doldurulur.
Ø Aynı şekilde su banyosunda aynı derecede bekletilerek su gibi tartılır.
Örnek
(Pö) = 71.3357 g gelmiştir. (Pö –D ) = 71.3357 - 21.3515 = 49.9842 g
Ø Örnek tartıldıktan ve dara çıktıktan sonra elde edilen değerler şu formülle
yerlerine konarak örneğin özgül ağırlığı hesaplanır.
Pö: Örnek ile dolu piknometrenin ağırlığı (g)
Ps: Damıtık su ile dolu piknometrenin ağırlığı(g)(Piknometrenin su değeri)
D : Piknometrenin boş ağırlığı (g)
d(g/ml)=(Pö-D) / (Ps-D)
d = (71.3853-21.3515) / (71.3357-21.3515) = 49.9862 / 50.0338 = 0.9990 g/ml
örneğin özgül ağırlığıdır.
Piknometre ile yapılan ölçümlerde hatalar genellikle;
Ø Tartım sırasında sıvı örnekte ortaya çıkan buharlaşmadan,
Ø Piknometrenin boğazına tutunan nemden,
Ø Sıcaklıkta ortaya çıkan değişimlerden kaynaklanmaktadır.
Bu nedenle su banyosunun sıcaklığı çok iyi ayarlanmalı ve ölçüm yapıldığı sürece
aynı sıcaklığın değişmemesine dikkat edilmelidir.
4. SIVILARDA VİSKOZİTE ÖLÇÜMÜ
4.1. Tanımı
Günlük yaşantımızda bal, sıvı yağlar, ketçap, meyve suları, krema, reçel, jöle, jelatin,
şurup, meyve konserveleri ve hamur gibi gıdaların diğer sıvılardan daha yavaş aktığını
gözlemlemek mümkündür.
Viskozite; fiziksel olarak homojen yapıya sahip sıvı haldeki gıdaların akışkanlığa karşı
gösterdikleri direnç olarak tanımlanabilir. Diğer bir deyişle; viskozite uygulanan bir kuvvet
karşısında maddenin akmaya karşı gösterdiği direncin derecesidir.
4.2. Viskozite Tayini İşlem Basamakları
Homojen sıvıların viskozitesini ölçmek amacıyla çok çeşitli teknikler ve pek çok farklı
araçlar geliştirilmiştir.
Viskoziteyi ölçme yollarından biri; sıvının dikey tüpten geçiş hızını ölçmektir. Belli
miktarda sıvının tüpten geçiş süresi viskozitenin göstergesidir. Durağan bir akışkandan
(sıvıdan) geçen yuvarlak bir cismin ivmesi de akışkanın viskozitesini verir.
Deneye başlamadan önce ve deney sırasında dikkat edilecek noktalar:
Ø Tüp, bilyeler, lastik contalar ve bilye tutucuları iyice yıkanmış ve kuru olmalıdır.
Ø Viskozite tüpü doldurulmadan önce ölçülecek sıvı ile yıkanmış olmalıdır.
Ø Tüpün alt ucu bilye tutucusu ve lastik conta ile kapatılmalıdır.
Ø Düşük viskoziteli sıvılar tüpe konmadan önce filtre kâğıdı yerleştirilmiş bir
huniden süzülerek tüpe doldurulmalıdır.
Ø Orta viskoziteli sıvılar ise tüpe doldurulmadan önce metal eleklerden süzülerek
temizlenmelidir. Çok viskoz sıvıların süzülmesine gerek yoktur.
Ø Düşük viskoziteli sıvıların ölçülmesi işleminde conta önceden bu sıvı ile
ıslatılmalıdır. Aksi halde sıvı içinde küçük hava kabarcıkları görülür.
Ø Her tayinden önce örnek iyice karıştırılmalıdır.
Ø Tüp üst kısımdan yaklaşık 2-2.5 cm boşluk kalacak şekilde viskozitesi ölçülerek sıvı ile doldurulmalıdır.
İşlem Basamakları
Ø Viskozite tüpüne aralarında 30 cm uzaklıkta iki çizgi çizilir. Üst çizginin
üzerine 2 cm’lik üçüncü bir çizgi daha çizilir (orta çizgi). Yıkanmış, kurutulmuş
ve ölçülecek sıvı ile yıkanmış viskozite tüpünün alt ucu bilye tutucusu ve lastik
conta ile kapatılır. Huni kullanılarak viskozite tüpü ağzından 2-2.5 cm boşluk
kalacak şekilde doldurulur.
Ø Bilye tüpün içine yavaşça bırakılır. Bilyeye yapışan hava kabarcıkları bir baget
ile (cam çubuk) vurularak uzaklaştırılmalıdır.
Ø Mıknatıs kullanılarak bilye, tüpün en üstündeki çizgiye çıkarılır. Kronometre
0:00 :00.00‘a getirilerek hazırlanır.
Ø Göz seviyesi ortadaki çizgi düzeyine getirilir ve mıknatıs geri çekilir.
Ø Düşmekte olan bilye orta çizgiye geldiği anda kronometre çalıştırılır.
Ø Göz seviyesi en alttaki çizgiye getirilerek, aşağıya inen bilye alt çizgiye
ulaştığında kronometre durdurulur.
Ø Kronometreye bakılarak düşüş süresi veri tablosuna kaydedilir.
Ø Deney aynı sıvı ile üç kez daha tekrarlanır ve ortalaması alınır.
Ø Aynı deney su ile tekrarlanır ve hesaplamaya geçilir.
Bilyenin Ortalama Düşüş Süresi(sn)=Denemelerin toplam süresi(sn)/deneme sayısı
Göreli Viskozite=Bilyenin ortalama düşüş süresi(sn) / Bilyenin sudaki ortalama düşüş süresi(sn)
4.3. Tayin Sonrası Temizlik İşlemleri
Viskozitesi yüksek sıvıların ölçümünden sonra viskozite tüpünün temizlenmesinde
temizleme pistonu kullanılmalıdır. Piston aşağıya doğru yavaş yavaş itilir ve tüp temizlenir.
Tüpün iç yüzeyine yapışmış ince film şeklindeki artıklar bir çözücü (temizleyici) ile yıkanır,
sonra eter ile durulanır. Zamk gibi sıvıların temizlenmesinde tüp bol su ile yıkanırken
fırçalanır. Sonra %50 metil alkol veya eter ile durulanır. Yoğun sıvılar, ölçümden sonra
hemen geri boşaltılmalıdır. Tüpler ve bilyeler kullanımdan sonra su ve deterjanla iyice
yıkanıp durulanmalı ve kurulanmalıdır.

KAYNAK:www.megep.meb.gov.tr

Döküman Arama

Başlık :