周军华谷物燃烧热的测定研究

题目：谷物燃烧热的测定研究姓名：周军华学号：200913010014系别：化学系专业：应用化学年级班级：2009应用化学指导教师：冯彩婷年月日目录摘要......................................................................................................................................................3引言......................................................................................................................................................31实验部分.......................................................................................................................................51.1仪器与试剂........................................................51.2实验原理..........................................................51.3实验内容..........................................................62燃烧热测定条件的研究..............................................................................72.1．样品处理对燃烧热的影响...........................................72.2样品量对燃烧热测定的影响..........................................72.3氧气压力的选取....................................................72.4热交换对燃烧热测定的影响..........................................72.5其他因素对燃烧热测定的影响........................................93实验数据及处理...........................................93.1数据的处理依据....................................................93.2样品测试的数据记录及处理..........................................93.3影响实验误差的因素分析...........................................123.4实验中的注意事项.................................................124结论................................................................................................................................................13参考文献.........................................................................................................................................13致谢.................................................................................................................错误!未定义书签。谷物燃烧热的测定研究摘要：本实验采用传统方法氧弹燃烧法测定四种谷物的燃烧热值。在氧气压力2.4MPa左右、样品量1克左右、压片状态下，进行完全燃烧。并用计算机用雷诺图校正法对实验数据进行处理，得到水温的变化值，进而计算四种谷物的燃烧。谷物的燃烧热测定在一些营养杂志及报刊上尚未见报道，利用量热法对谷物的燃烧热进行试验测定，实验原理可靠，仪器简便，容易操作，能够完全燃烧。该数值的测定能为人们的膳食结构和谷物种类的食用提供一个科学依据。关键词：氧弹量热计；谷物（大米、小米、玉米、小麦）；燃烧热DeterminationofTheHeatofCombustionofCerealsAbstract：Inthisstudy，usingthetraditionalmethodofdeterminationofoxygenbombcombustionheatofcombustionoffourkindsofcereal．Theoxygenpressureofabout2.4MPa，about1gramofsamplevolume,compressionstate，forcompletecombustion．AnduseacomputerwithReynoldsFIGexperimentaldatacorrectionmethod，togivethewatertemperaturechangevalue，thencalculatefourkindsofgrainburning．Determinationoftheheatofcombustionofgrainnutritioninsomemagazinesandnewspapershavenotbeenreported，theuseofcalorimetryforcerealsteststodeterminetheheatofcombustion，reliableexperimentalprinciple，theinstrumentissimple，easytooperate，canbecompletelyburned．Determinationofthenumberofmealsforpeopletostructureandtypesoffoodgrainstoprovideascientificbasis．Keywords：Oxygenbombcalorimeter；Cereals(rice,millet,corn,wheat)；Heatofcombustion．引言谷类主要是指禾本科植物的种子。五谷主要包括稻米、小麦、玉米等，是人们日常生活的主要食物，为人类提供了50%~80%的热能、40%~70%的蛋白质、60%以上的维生素B1。谷类可因种类、品种、产地、生长条件和加工方法的不同，其营养素的含量有很大的差异[1]。谷类含蛋白质在8-12%之间，因谷粒外层蛋白质较里层含量高，因此，精制的大米和面粉因过多的去除外皮，使蛋白质含量较粗制的米和面低。例如，整粒稻米蛋白质生理价值为72.7，而精白米的蛋白质生理价值降为66.2。谷类蛋白质中赖氨酸、苯丙氨酸和蛋氮酸含量较低。尤其是小米和面粉中赖氨酸最少。玉米中既缺乏赖氨酸又缺乏色氨酸。因此，应将多种粮食混合食用或将谷类与动物性食物混合食用，以提高谷类蛋白质的生理价值。谷类脂肪含量较少，约2%，但玉米和小米可达到4%,主要存在于糊粉层及谷胚中。大部分为不饱和脂肪酸，还有少量磷脂。胚芽油中含有较多的维生素E，有抗氧化作用。谷类中含碳水化物不但量多(约70-80%)，而且大部分是淀粉。谷类的淀粉按其分子结构分为直链淀粉和支链淀粉两种，由于二者的溶解度、粘度、易消化程度的差别，以及在不同谷类中所占的比例不同，就直接影响它们的加工特点与食用风味。谷类碳水化物的利用率较高，在90%以上，是人体热能的主要来源。谷类是B族维生素的重要来源，其中维生素B1、B2和尼克酸较多。小米、玉米中含有胡萝卜素。谷类胚芽中含有较多量的维生素E，这些维生素大部分集中在胚芽、糊粉层和谷皮里。因此，精白米、面中维生素含量很少[２，３]。谷类的无机盐的含量为1.5%左右，其中主要是磷和钙。此外，还含有较多的镁。谷类的无机盐也大都集中在谷皮和糊粉层，粗制的米和面由于保留了部分轶皮，无机盐的含量较精制的高。谷类所含的钙和磷，绝大部分以植酸盐形式存在，植酸盐不易为机体吸收利用。据一国外学者研究，谷类中含有植酸酶，可分解植酸盐释放出游离的钙和礴，增加钙、确的利用率。该植酸酶在55摄氏度环境下活性最强，当米、面在经过蒸、煮或焙烤时，约有60%的植酸盐可水解而被吸收利用。燃烧热的测定是高等院校物理化学实验中的一个重要实验[４－６]，在工业生产中有着重要的用途[７]。燃烧热是指物质与氧气进行完全燃烧时所放出的热量。它一般用单位物质的量、单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计量。燃烧反应通常是烃类在氧气中燃烧生成二氧化碳、水并放热的反应[８,９]。燃烧热[１０－１５]可以用弹式量热计测量，也可以直接查表获得反应物、产物的生成焓再相减求得，本实验采用量热法测定谷物的燃烧热。量热法[１６,１７]是热力学试验的一个基本方法，通过采用已知燃烧热值的苯甲酸作为标准物来测定水和量热计当量I，然后在测定一定量的谷物是量热计升高的温度与I的乘积，计算出该谷物的热值，单位可用KJ/kg或j/g.人体所需要的热能来源是食物中的碳水化合物、脂肪、蛋白质。这些营养在体内氧化过程与在体外燃烧有类似之处，但由于其最终产物不同，所释放的热能并不完全相同。用传统方法氧弹量热法[１８,１９]测定谷物的燃烧热，并用现代计算机技术进行数据处理[２０－２２]，目的在于提供每克谷物能在体外释放的热能，为人们的膳食结构和谷物种类的食用提供一个科学依据。1实验部分1.1仪器与试剂仪器：氧弹式量热计（上海仪器厂GR3500)；氧弹；压片机；分析电子天平；氧气钢瓶；容量瓶；烧杯试剂：苯甲酸；样品：谷物（大米、小米、玉米、小麦，都是去皮的）1.2实验原理1mol物质完全燃烧时的热效应称为燃烧热。所谓的完全燃烧指的是C→CO2(气)、H2→H2O(液)、S→SO2(气)等。恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Qv)，在不做非体积功的条件下:Qv=△U;恒压条件下的燃烧热叫恒压燃烧热(Qp),同样在不做非体积功的情况下：Qp=△H。Qp与Qv间的关系:Qp=Qv+△nRT(1)式中An为产物气体物质的量之和与反应物气体物质的量之和之差.R为摩尔气体常数；T为反应的热力学温度。在量热计中测得的燃烧热为恒容燃烧热。本实验由于谷物是混合物。无法准确写出其对应的燃烧反应方程式，所以只给出谷物的恒容燃烧热。在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量的样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。若已知水量为W克，仪器的水当量为W′(量热计每升高1度所需的热量)。而燃烧前后的温度为t0和tn。则m克物质的燃烧热Q′=(CW+W′)(tn-t0)（2）若水的比热为1（C=1）,摩尔质量为M的物质，其摩尔燃烧为：Q=M/m(W+W′)(tn-t0)（3）水当量W′W的求法是用已知燃烧热的物质（如本实验用苯甲酸）放在量热计中燃烧，测其始、末温度，按式（3）求W′。一般因每次的水量相同，(W+W′)可作为一个定值（I）来处理。故Q=M/m(I)(tn-t0)(4)由于物质在燃烧的过程中，除它本身放热外，燃烧丝、棉线以及氧气中含有的少量含氮物质的氧化也会放出热量，这三部分热量之和等于量热计升高△T温度时所需的热量,故这部分热对实验的影响应予以排除。1.3实验内容1.3.1