食用油的燃烧热值测定研究

1食用油的燃烧热值测定研究成长键（吉林师范大学化学化学系07级3班吉林四平136000）指导教师：王秀艳（讲师）摘要：测定四种食用油（大豆油、玉米油、花生油、葵花籽油）的燃烧热值；采用量热法利用氧弹式量热计对常见的食用油进行热值的测定；数据处理采用Origin软件进行绘图，每种样品平行测定三次。实验结果表明：四种食用油的热值在39~42kJ/g范围内。本法原理简单，易操作，方法可靠，可为人们日常生活中食用油的健康使用提供一些参考价值，同时总结出一些有益于物理化学实验教学的宝贵经验。关键词：燃烧热；常见食用油热值；氧弹式量热法DeterminationofcaloricvalueofedibleoilChengChang-jian(Class3Grade2007incollegeofChemisity,JilinNormalUniversity,JilinSiping136000)Directiveteacher:WangXiu-yan(lecturer)Abstract:Theheatofcombustionoffourkindsofcommonedibleoils(soybeanoil,cornoil,peanutoil,sunfloweroil)hasbeenstudiedwithoxygenbombcalorimetry.Dataprocessingandthevalueof△TareobtainedbyOriginlab8.0software.Eachsampleisdeterminedthreetimesparallellyandtheresultistheaverageheatofcombustion.Studiesshowthattheheatofcombustionofthefouredibleoilisintherange39~42kJ/g.Thismethodissimple,reliableandeasytooperate.Thisstudycanprovidesomereferencevaluesforpeopletouseedibleoilineverydaylife.Andthispapersummarizessomevalubleexperiencesforteachingofphysicalchemistryexperiment.Keywords:heatofcombustion;caloricvalueofcommonedibleoil;oxygenbombcalorimetry2随着人们生活水平的不断提高，人们对生活的要求也就越高，尤其在饮食方面，食用油的营养组成如下：大豆油：大豆油中含有大量的亚油酸，亚油酸是一种很重要的人体必需的脂肪酸，有重要的生理功能。老年人如果缺乏亚油酸，就会引起心脑血管病变以及白内障等，幼儿如果缺乏亚油酸，皮肤会显得干燥，鳞屑增加，发育生长缓慢等。大豆油的脂肪酸构成，对于降低血清胆固醇含量和预防心血管疾病有显著的功效。大豆油中还含有维生素D、维生素E和丰富的卵磷脂，对人体的健康十分有益。大豆油的人体吸收效率最高可以到达98%，因此，大豆油是一种营养价值很高的食用油。花生油：花生油具有很特别的香味，是人们日常生活中的一种主要食用油，花生油可以给人体提供大量的营养，并且可以大大增加食品的味道，也是构成人体内多种组织成分的重要原料。花生油中含有大量的锌元素，中国预防科学研究学院证实：花生油含锌量是色拉油的37倍，粟米油的32.6倍，菜籽油的16倍，豆油的7倍。虽然补锌的途径很多，但是与其他途径相比，食用花生油特别适合大众补锌。营养专家在花生油中发现了3种对心脑血管有益的成分：白藜芦醇、丰富的单不饱和脂肪酸和——谷固醇。实验证明，这几种物质是肿瘤类疾病的化学预防剂，也可以降低血小板聚集、防治动脉硬化及心脑血管疾病。优质的花生油中含有多种抗衰老成分，有延缓脑衰老的功能，是中老年人理想的食用油脂之一。葵花籽油：葵花籽又名向日葵籽、望日葵籽，是菊科向日葵属一年生草本植物果实。和许多其他的果仁相比，葵花籽的蛋白质含量较高，热量又较低，而且不含胆固醇，是人们非常喜欢的营养食品。葵花籽中含有大量食用纤维，可以降低结肠癌的发病率。葵花籽中还含有丰富的钾元素，钾元素对于保护心脏功能，预防高血压十分有益。葵花籽中含有的植物固醇和磷脂，可以抑制人体内胆固醇的合成，防止血浆胆固醇过多和动脉硬化。葵花籽具有综合抗癌的作用，对于促进营养、健康防病、防癌抗癌都有积极的作用。葵花籽油中的亚油酸含量也很高，这是一种对人体很重要的脂肪酸，人体不能自行产生亚油酸，一般只能从食物中摄取，葵花籽就是亚油酸的很好来源。玉米油：使用玉米油十分“珍贵”，一整颗的玉米粒中，只有那个小小的玉米胚芽可以作为炼油的原料，一瓶5升的玉米油大约需要60—80万颗玉米胚芽才可以得到。这就是所谓的“量少而珍贵”。玉米油有着金黄的色泽，烹调时它既可以保持蔬菜和食品的色泽、原有的口味又不损失营养价值。玉米油易吸收，玉米油中含有86%的不饱和脂肪酸，其中56%是亚油酸，人体吸收率高达97%。对于大多数人特别是老年人来说是一种理想的使用油，人们可以一边品尝美味，一边补充营养。玉米油中由于亚油酸的存在，对于心血管健康有很大益处。玉米油中含有婴儿成长所必需的脂肪酸，因此玉米油也是母乳化奶粉中的理想油脂配料，对于婴儿的生长和大脑皮层的发育非常有益。它还可以降低胆固醇，还含有丰富的天然维生素A、D、E，玉米油的毛油中维生素E高达0.26%—0.47%，是普通的油无法相比的。维生素E是一种天然的抗氧化剂，许多食品都加入它，它可以提高运动时的耐力，在人们长时间的食用过程中，它可以使皮肤得到源源不断的滋养，全面补充营养成分，和化妆品的功效不同，但是两者相得益彰，相互补充能够给我们一个更健康的皮肤，因此人们称其为“美容油”。现代人普遍意识到饮食中过高的脂肪含量对身体造成的损害，“多吃蔬菜少吃肉”成为越来越多人的选择。3刘建平等[1]通过氧弹量热法测定食用大豆油的燃烧热值，使用医用胶囊装需要测定大豆油，用点火丝点燃，实验效果很好，医用胶囊的使用要确保燃烧完全是实验获得准确结果的前提，由于可燃液体是无固定形态又易挥发，因此采用医用胶囊作为容器，可以解决这个问题。靳福泉等[2]以苯甲酸作为引燃剂，用弹式量热法测定了蓖麻油的燃烧热，这个实验中就没有采用医用胶囊作为容器，但是在过程中就显得比较繁琐，操作也比较难，实用性和成功率都较低。戴镇泽等[3]于1985年就提出了用医用胶囊作为容器装载可燃液体的方法测定液体的燃烧热，并且做了详细的介绍。此法与其他方法的比较，证明了此方法操作简便、迅速、实验结果良好，适用于中等精度的测量工作。刘迎春、曹卫彬等[4]利用氧弹量热法研究了棉籽油和调和油的热值测定，并且对其进行分析。实验结果表明：调和油的热值伴随棉籽油调和比例的增加而下降，且下降趋势逐渐变缓;棉籽油调和比例与调和油热值之间更符合二次曲线回归,该回归方程可用于调和油热值的预测。此试验中同样采用的医用胶囊作为容器。孙红梅[5]研究了液体试样燃烧热的测定方法，采用的是采用医用胶囊装取试样的方法，解决了对液体燃烧热直接测定的困难，实验误差在5%以下。现在，人们很关心自己的体型（尤其是那些漂亮的女士），一波又一波的减肥热，让健身馆的生意越做越大，也有大部分人选择节食减肥。但是，食物可以给人体补充能量，不摄取食物，对于身体的健康是不利的，因此，我们应该选择那些低热量的食物来摄取，这样身体才不会发胖。本实验测定的就是日常的食用油的热值，通过对食用油的热值比较，选择适合的食用油，这样不但可以享受美味，而且还可以得到减肥的效果。我们日常摄入的食用油的能量有最初的食用油经过体内的氧化作用，最终变成体内的二氧化碳和水，这和食用油在氧弹中燃烧所放出的热量是一样的。根据盖斯定律，化学反应的反应热只与反应物的始态和终态有关，与反应的途径无关，即一个反应不管是一步发生还是分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。反应热只和反应的始态和终态有关，与路径无关。因此，用氧弹燃烧食用油测定其热值和食用油在体内的氧化的热值是一样的。燃烧热是物质的一个重要特性，我们可以根据燃烧热的大小来判断单位质量的该物质所含有能量的多少。本文采用氧弹法测定四种食用油的燃烧热，以医用胶囊盛装食用油，再借助点火丝将其引燃。1.实验部分1.1仪器和试剂SRH-15A燃烧热实验仪南京桑力电子设备厂GR-3500氧弹式量热计国营长沙仪器厂YCY-4充氧仪南京桑力电子设备厂FA(N)/JA(N)电子天平上海精密仪器有限公司DZF-6030B烘箱上海一恒科学仪器有限公司氧气钢瓶长沙自动化仪表厂4苯甲酸分析纯中国黄渡化工厂（上海）烘干使用鲁花花生原料：花生产地：山东革阳鲁花集团有限公司直接使用福临门玉米油原料：玉米产地：中粮食品营销有限公司直接使用福临门葵花籽油原料：葵花籽产地：中粮食品营销有限公司直接使用金龙鱼色拉油原料：大豆产地：嘉旦粮油有限公司直接使用医用胶囊铁丝1.2实验方法1.2.1量热计水当量的测定本实验采用苯甲酸（A.R.）作燃烧标准物，利用公式(1)式中，m苯甲酸：苯甲酸的质量W卡：水当量Qv苯甲酸：苯甲酸的燃烧热值（26.460KJ/g）△T：温度变化值Qv点火丝：点火丝燃烧热值（6.694KJ/g）m点火丝：点火丝质量通过（1）即可以求出W卡。1.2.2样品热值的测定按文献[6]所述方法进行燃烧热的测定实验。实验预先测定了W卡、ΔT和m点火丝，Q点火丝为已知，根据下式便可求算一定量待测物质的等容燃烧热（QV）。(2)式中：样品m：样品的质量T：温度变化值样品Qv：样品的燃烧热值（26.460KJ/g）卡W：水当量点火丝Qv：点火丝燃烧热值（6.694KJ/g）点火丝m：点火丝质量在相同条件下，对4种食用油和医用胶囊的热值各测定了3次，根据雷诺作图法校正后即可测得各种食用油的ΔT。由上式即可求得各种食用油的热值（QV）。1.2.3雷诺作图法雷诺作图法校正，求ΔT及热值：如图1，中b点相当于开始燃烧之点，c为观察到最高温度的读数点，由于量热计和外置之间的热量交换，曲线ab及cd常发生倾斜。取b点所对应的温度T，c点对应的温度T2，平均温度(T1+T2)/2为T，经过T点作横坐标的平行线TO，与折线abcd相交于O点，然后通过o点作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线分别交于EF两点,则两点间温度差即为所求的温度升高值。图中EE`表示环境辐射进来的热量所造成量热计温度的升高，这部分必须扣除；而FF`表示量热计的环境辐射出热量而造成量热计温度的降低，故需要加上。由此可见，F、E两点的温度差较客观的表示了由于样品燃烧使量热计温度升高的值。vvΔTmQmQW苯甲酸苯甲酸点火丝点火丝卡vvWTmQmQQvm点火丝胶囊卡点火丝胶囊样品样品52.结果与讨论2.1苯甲酸的ΔT的确定利用Origin软件进行绘图，结果如图2和表1所示，ΔT（苯甲酸）的平均值为1.0179℃图2苯甲酸的燃烧热测定ΔTW卡的计算：02468101214161820222426283014.614.815.015.215.415.615.816.0m3=0.4587g温度T/℃时间t/minm1=0.4631gm2=0.4932gΔT苯甲酸(1)=0.9983℃ΔT苯甲酸(2)=1.0375℃ΔT苯甲酸(3)=0.9781℃m1m2m36本文以苯甲酸作为标准物来测定水当量的值。实验中采用压片法，进行了3次测定，由雷诺校正法（见图3）求出ΔT（见表1），已知苯甲酸的恒压热容为26.460KJ/g，根据公式：求得水当量的值W卡=12.4549KJ/g，与文献报道值接近[5]（见表1）。表1W卡的计算2.2四种食用油ΔT的确定利用Origin软件进行绘图，结果如图3，图4，图5，图6，图7所示：ΔT（胶囊）=0.7075℃，ΔT（花生油）=1.9952℃，ΔT（菜籽油）=1.9396℃，ΔT（玉米油）=1.