七夕节将至，巧克力作为情侣间的经典礼物，在这类甜蜜的节日里一直占据着主流地位。衡量送给另一半的巧克力够不够“份量”，传达出的爱意够不够“浓烈”，不妨从另一个角度来看看。
对材料进行密度分析，能够证明各行各业材料的应用价值。无论是在研发还是在生产过程中，密度都是一项重要的考察指标。对于食品行业，密度同样是一个至关重要的参数。密度主要与产品重量挂钩，通过对多个参数的同步考量，判断食品的口感、质量以及保质期等是否合格。然而，一种食品通常是由多种物质混合制成，比如粉末与颗粒的混合，浆料与颗粒的混合。另外，在生产过程中状态也会改变，可能从粉末变为浆料，或是浆料凝固为块状等等。因此我们很难以一种简单的度量或计算方法获得密度。这时候我们就需要特别的表征方法——气体置换法。
气体测密度法是世界公认的测骨架体积和密度的最可靠技术之一。该技术采用气体置换法测试出体积，所用气体为惰性气体，如氦气或氮气，所以能够达到无损检测的状态。并且，由于气体分子比较小，所以测得的真密度比传统的阿基米德浸液法更准确，重复性更高。
本文中，我们使用Micromeritics 的 AccuPyc 系列全自动密度仪测试了四种某品牌巧克力的真实密度，包括牛奶巧克力、坚果巧克力、黑巧克力和巧克力脆饼。AccuPyc 系列仪器采用气体置换法原理，利用氦气作为气体介质，置换材料孔隙中的空气，获得材料的实际体积数据，并根据测试样品的质量，计算出材料的真实密度。
下图是仪器的工作原理图，样品在样品仓中形成密封环境，打开1阀，气体进入样品仓，达到一定压力后，阀门关闭，待样品与气体达到平衡后，压力传感器读取此时压力 P1。之后2阀打开，气体则会从样品仓扩散进入扩展仓，待两个仓内的气体和样品达到平衡后，压力传感器读取此时压力P2。之后基于理想气体状态方程 PV=nRT，换算出材料的真实体积V，代入ρ=m/V，计算出材料的真实密度。
实验步骤：
清洁样品池。先用水清洗，用柔软的纱布或纸巾擦拭，亦可用乙醇进行冲洗，常温晾干或 90 °C 烘干。
AccuPyc 系列仪器开机。测试前，先打开 AccuPyc 主机和操作软件进行主机预热，预热时间至少30分钟。
称量。先把样品杯置于万分之一天平上，待读数稳定后，将样品杯拿出装入样品，样品体积大概占据样品杯体积 80%-90%。再次进行称量，获取样品实际质量，并记录下来，读数精确到0.0001g。之后把样品杯放入到仪器样品仓中。
设定测试条件。设定测试条件中最重要的参数是质量、压力和测试次数。质量决定了测试结果的准确性，一定要输入正确的质量。压力确定了结果的正确性，需要采用与参考文件或标准相同的压力，才能获得具有可比性的数据。测试次数决定着测试时间，测试次数越多时间越长。
运行测试。
报告数据。
测试结果及分析
本文中使用Accupyc 系列仪器测试了多种某品牌巧克力零食的真实密度，包括牛奶巧克力、坚果巧克力、黑巧克力和巧克力脆饼，其真密度平均值和标准偏差的结果如下表：
材料密度（g/cm³）标准偏差牛奶巧克力1.2908± 0.0003坚果巧克力1.1988± 0.0002黑巧克力1.3083± 0.0005巧克力脆饼1.1840± 0.0002
从上述结果中可以看出，四种巧克力的真密度的标准偏差是极低的，这说明测试得到的十次数据，都在平均值左右波动，且波动幅度非常小，测试结果的不确定性都在小数点后第四位。并且，四种巧克力的密度并不完全一致。黑巧克力密度最大，约1.30 g/cm³，而巧克力脆饼，密度最小，仅1.18 g/cm³。由此可以看出，巧克力的配方不同，制作而成的成品密度也会有所变化，并使巧克力具有完全不同的口感。
结论
本文使用 Micromeritics 的 AccuPyc 系列全自动密度仪测试了四种某品牌巧克力的真密度，利用氦气作为气体介质，置换材料孔隙及孔隙中的空气，获得材料的实际体积数据，并根据测试样品的质量，计算出材料的真密度，测试结果的精密度高达± 0.02%，稳定性极好，可用作配方研发和质量控制的参考指标。另外，由于测试采用的气体为惰性气体，所以该检测为无损检测，对样品不造成任何伤害，测试完成后，样品均可回收再利用。同时，气体置换法还可以应用于其他各类食品的密度表征。
关于 Micromeritics
成立于1962年，总部位于美国佐治亚州诺克罗斯，是颗粒、粉末和多孔材料表征解决方案的供应商，在美国、英国、西班牙设有研发和生产基地，在美洲、欧洲、亚洲设有直销和售后服务，是15,000+个政府、企业和知名学术机构实验室的理想仪器。Micromeritics在比表面积与孔隙度、密度与体积、物理化学吸附、粒度与粒形、催化剂表征、粉体表征等核心领域中提供高性能的产品及应用技术与服务。品质、专业、便利，这就是Micromeritics！
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