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  • 發布時間:2019-10-17 15:55 原文鏈接: 食品水分測定方法

    水分測定方法有許多種,我們在選擇時要根據食品的性質來選擇。常采用的水份測定方法如下:

    1、熱干燥法:

    常壓干燥法(此法用的廣泛);

    真空干燥法(有的樣品加熱分解時用);

    紅外線干燥法;

    真空器干燥法(干燥劑法);

    2、蒸餾法

    3、卡爾費休法

    4、水分活度AW的測定

    下面我們分別講述測定水分的方法。

    一、常壓干燥法

    1、特點與原理

    特點:此法應用最廣泛,操作以及設備都簡單,而且有相當高的精確度。

    原理:食品中水分一般指在大氣壓下,100℃左右加熱所失去的物質。但實際上在此溫度下所失去的是揮發性物質的總量,而不完全是水。

    2、干燥法必須符合下列條件(對食品而言):

    水分是唯一揮發成分

    這就是說在加熱時只有水分揮發。例如,樣品中含酒精、香精油、芳香脂都不能用干燥法,這些都有揮發成分。

    水分揮發要完全

    對于一些糖和果膠、明膠所形成凍膠中的結合水。它們結合的很牢固,不宜排除,有時樣品被烘焦以后,樣品中結合水都不能除掉。因此,采用常壓干燥的水分,并不是食品中總的水分含量。

    食品中其它成分由于受熱而引起的化學變化可以忽略不計。

    :還原糖+氨基化合物      變色(美拉德反應)+H2O

    還有 H2C4H4O6(酒石酸)+ 2NaHCO3     NaC4H4O6(酒石酸鈉)+2H2O+2CO2

    發酵糖(NaHCO3+KHC4H4O6    H2O+CO2+ NaKC4H4O6

    高糖高脂肪食品不適應

    只看符合上面三點就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在100105℃下進行干燥。

    我們講的上面三點,應該是具體的具體分析,對于一個分析工作人員,或者是一個技術員,雖然干燥法必須符合三點要求,那么我們在只有烘箱的情況下,而且蓑紅樣品不見得符合以上講的三點,難道就不測水分嗎?

    例如,啤酒廠要經常測啤酒花的水分,啤酒花中含有一部分易揮發的芳香油。這一點不符合我們的第一點要求,如果用烘箱法烘,揮發物與水分同時失去,造成分析誤差。此外,啤酒花中的α—酸在烘干過程中,部分發生氧化等化學反應,這又造成分析上的誤差,但是一般工廠還是用烘干法測定,他們一般采取低溫長時間(8085℃烘4小時),或者高溫短時(105℃烘1小時)

    所以應根據我們所在的環境和條件選擇合適的操作條件,當然我們應該首先明白有沒有揮發物和化學反應等所造成的誤差。

    3、烘箱干燥法的測定要點

    取樣(稱樣)

    在采樣時要特別注意防止水分的變化,對有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水,在稱量時要迅速,否則越稱越重。

    干燥條件的選擇

    三個因素:①溫度;②壓力(常壓、真空)干燥;③時間。

    一般是溫度對熱不穩定的食品可采用70105℃;溫度對熱穩定的食品采用120135℃。

    4、操作方法

    清洗稱量皿→烘至恒重→稱取樣品→放入調好溫度的烘箱(100105℃)→烘1.5小時→于干燥器冷卻→稱重→再烘0.5小時→稱至恒重(兩次重量差不超過0.002g即為恒重)

    油脂或高脂肪樣品,由于脂肪氧化,而后面一次重量反而增加,應以前一次重量計算。

    對于易焦化和容易分解的食品,可以選用比較低的溫度或縮短干燥時間。

    對于液體與半固體樣品,要在稱量皿中加入海砂,使樣品疏松,擴大蒸發的接觸面,并且用一個玻璃棒作為容器。先放到沸水浴中烘,烘的差不多,再放到烘箱烘,否則不加海砂樣品容易使表面形成一層膜,造成水分不易出來,另外易沸騰的液體飛沫使重量損失。

    計算:水分=  G2      G1 /   W   

    固形物(%=100 水分%

    G1 —— 恒重后稱量皿重量(g

    G2 —— 恒重后稱量皿和樣品重量(g

    W —— 樣品重量(g

    固形物 —— 指食品內將水分排除以后的全部殘留物。其組分有蛋白質、脂肪、粗纖維、無氮抽出物和灰分等。

    5、烘箱干燥法產生誤差的原因

    ⑴ 樣品中含有非水分易揮發性物質(酒精、醋酸、香精油、磷脂等);

    ⑵ 樣品中的某些成分和水分的結合,使測的結果偏低(如蔗糖水解為二分子單糖),主要是限制水分揮發;

    ⑶ 食品中的脂肪與空氣中的氧發生氧化,使樣品重量增重;

    ⑷ 在高溫條件下物質的分解(果糖對熱敏感);

       果糖 C6H12O6   大于70  C6H6O3 + 3H2O

    ⑸ 被測樣品表面產生硬殼,妨礙水分的擴散;尤其是對于富含糖分和淀粉的樣品;

    ⑹ 烘干到結束樣品重新吸水。

    二、真空干燥法

    1、原理:利用較低溫度,在減壓下進行干燥以排除水分,樣品中被減少的量為樣品的水分含量。

    本法適用于在100℃以上加熱容易變質及含有不易除去結合水的食品。其測定結果比較接近真正水分。

    2、操作方法

    準確稱2.005.00g樣品→于烘至恒重的稱量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.398.6KPa700740mmHg)→烘5小時→于干燥皿冷卻→稱至恒重

    計算:水分=  G /   W

    G —— 樣品中干燥后的失重(g

    W —— 樣品重量(g

    真空干燥法測水分,一般用于100℃以上容易變質、破壞或不易除去結合水的樣品,如糖漿、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果醬和脫水蔬菜等樣品都可采用真空干燥法測定水分。

    三、蒸餾法測定水分(迪安—斯達克)

    蒸餾發出現在二十世紀初,當時它采用沸騰的有機液體,將樣品中水分分離出來,此法直到如今仍在適用。

    1、原理:把不溶于水的有機溶劑和樣品放入蒸餾式水分測定裝置中加熱,試樣中的水分與溶劑蒸汽一起蒸發,把這樣的蒸汽在冷凝管中冷凝,由水分的容量而得到樣品的水分含量。

    2、步驟

    準確稱2.005.00g樣品→于250ml水分測定蒸餾瓶中→加入約5075ml有機溶劑→接蒸餾裝置→徐徐加熱蒸餾→至水分大部分蒸出后→在加快蒸餾速度→至刻度管水量不在增加→讀數

    計算:            

    水分=V/W

    V —— 刻度管中水層的容量ml

    W —— 樣品的重量(g

    3、常用的有機溶劑及選擇依據

    常用的有機溶劑有比水清的,也有比水重的。

                 甲苯      二甲苯      CCl4

       密度   0.88      0.86       0.86        1.59

       沸點   80     80       140      76.8

    選擇依據:對熱不穩定的食品,一般不采用二甲苯,因為它的沸點高,常選用低沸點的有機溶劑,如苯。對于一些含有糖分,可分解釋放出水分的樣品,如脫水洋蔥和脫水大蒜可采用苯,要根據樣品的性質來選擇有機溶劑。

    4、蒸餾法的優缺點

    優點: 

    熱交換充分

    受熱后發生化學反應比重量法少

    設備簡單,管理方便

    缺點:

    水與有機溶劑易發生乳化現象

    樣品中水分可能完全沒有揮發出來

    水分有時附在冷凝管壁上,造成讀數誤差

    對分層不理想,造成讀數誤差,可加少量戊醇或異丁醇防止出現乳濁液。

    這種方法用于測定樣品中除水分外,還有大量揮發性物質,例如,醚類、芳香油、揮發酸、CO2等。目前AOAC規定蒸餾法用于飼料、啤酒花、調味品的水分測定,特別是香料,蒸餾法是唯一的、公認的水分檢驗分析方法。

    四、卡爾—費休法

    眾所周知,卡爾費休法是測定各種物質中微量水分的一種方法,這種方法自從1935年由卡爾費休提出后,一直采用I2SO2、吡啶、無水CH3OH(含水量在0.05%以下)配制而成,并且國際標準化組織把這個方法定為國際標準測微量水分,我們國家也把這個方法定為國家標準測微量水分。

    1、原理:在水存在時,即樣品中的水與卡爾費休試劑中的SO2I2產生氧化還原反應。

    I2 + SO2 + 2H2     2HI + H2SO4

    但這個反應是個可逆反應,當硫酸濃度達到0.05%以上時,即能發生逆反應。如果我們讓反應按照一個正方向進行,需要加入適當的堿性物質以中和反應過程中生成的酸。經實驗證明,在體系中加入吡啶,這樣就可使反應向右進行。

    3 C5H5N+H2O+I2+SO2    2氫碘酸吡啶+硫酸酐吡啶

    生成硫酸酐吡啶不穩定,能與水發生反應,消耗一部分水而干擾測定,為了使它穩定,我們可加無水甲醇。

    硫酸酐吡啶 + CH3OH(無水)→     甲基硫酸吡啶

    我們把這上面三步反應寫成總反應式為:

    I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH     2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

    從反應式可以看出1mol水需要1mol碘,1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而產生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數據,但實際上,SO2、吡啶、CH3OH的用量都是過量的,反應完畢后多余的游離碘呈現紅棕色,即可確定為到達終點。

    I2SO2C5H5N = 1310

    2、卡爾費休試劑的配制與標定

    若以甲醇作溶劑,則試劑中I2SO2C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子數比例為

    I2SO2C5H5N = 1310

    這種試劑有效濃度取決于碘的濃度。新配制的試劑其有效濃度不斷降低,其原因是由于試劑中各組分本身也含有一些水分,但試劑濃度降低的主要原因是由一些副反應引起的,較高消耗了一部分碘。

    這也說明了配制這種試劑要單獨配,分甲乙兩種試劑并且分別貯存,臨用時再混合,而且要標定。

     

    甲液   I2CH3OH溶液

    乙液   SO2CH3OH吡啶溶液

    這種方法對試劑要求嚴格,要求甲醇、吡啶都是無水的,并且要求有KF水分測定儀(上海化工研究所制)

    配制:

    85gI2→于干燥的有塞棕色燒瓶中→加670ml無水CH3OH→塞上瓶塞→振搖使I2全部溶解→加270ml吡啶→混勻→于冰水浴冷卻→通干燥的SO2氣體60g→塞上瓶塞→于暗處24小時后標定使用

    標定:

    先加50ml無水甲醇→于反應器中→接通電源→啟動電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇中使甲醇中尚殘留的痕量水分與試劑達到終點(即指針到達一定刻度,不記錄KF試劑用量)→保持一分鐘→用10μl注射器從反應器加料口注入10μl蒸餾水(相當于0.01g水)→電流表指針接近零點→用KF試劑滴定到原定終點→記錄

    F =G*100/V

    F —— KF試劑的水當量(mg/ml

    V —— KF滴定消耗試劑的體積(ml

    G —— 水的重量(g

    3、步驟

    對于固體樣,如糖果必須預先粉碎,稱0.300.50g樣于稱樣瓶中

    50 ml甲醇 → 于反應器中,所加甲醇要能淹沒電極,用KF試劑滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指針與標定時相當并且保持1min不變時 打開加料口 將稱好的試樣立即加入 塞上皮塞 攪拌 KF試劑滴至終點保持1min不變 記錄

    計算:

    水分=FV/W

    F —— KF試劑的水當量(mg/ml

    V —— 滴定所消耗的卡爾費

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