发布时间:2019-10-19 10:44 原文链接: 水分测定方法

水分测定方法有许多种,我们在选择时要根据食品的性质来选择。常采用的水份测定方法如下:

1、热干燥法:

常压干燥法(此法用的广泛);

真空干燥法(有的样品加热分解时用);

红外线干燥法;

真空器干燥法(干燥剂法);

2、蒸馏法

3、卡尔费休法

4、水分活度AW的测定

下面我们分别讲述测定水分的方法。

一、常压干燥法

1、特点与原理

特点:此法应用最广泛,操作以及设备都简单,而且有相当高的精确度。

原理:食品中水分一般指在大气压下,100℃左右加热所失去的物质。但实际上在此温度下所失去的是挥发性物质的总量,而不完全是水。

2、干燥法必须符合下列条件(对食品而言):

水分是唯一挥发成分

这就是说在加热时只有水分挥发。例如,样品中含酒精、香精油、芳香脂都不能用干燥法,这些都有挥发成分。

水分挥发要完全

对于一些糖和果胶、明胶所形成冻胶中的结合水。它们结合的很牢固,不宜排除,有时样品被烘焦以后,样品中结合水都不能除掉。因此,采用常压干燥的水分,并不是食品中总的水分含量。

食品中其它成分由于受热而引起的化学变化可以忽略不计。

:还原糖+氨基化合物      变色(美拉德反应)+H2O

还有 H2C4H4O6(酒石酸)+ 2NaHCO3     NaC4H4O6(酒石酸钠)+2H2O+2CO2

发酵糖(NaHCO3+KHC4H4O6    H2O+CO2+ NaKC4H4O6

高糖高脂肪食品不适应

只看符合上面三点就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在100105℃下进行干燥。

我们讲的上面三点,应该是具体的具体分析,对于一个分析工作人员,或者是一个技术员,虽然干燥法必须符合三点要求,那么我们在只有烘箱的情况下,而且蓑红样品不见得符合以上讲的三点,难道就不测水分吗?

例如,啤酒厂要经常测啤酒花的水分,啤酒花中含有一部分易挥发的芳香油。这一点不符合我们的第一点要求,如果用烘箱法烘,挥发物与水分同时失去,造成分析误差。此外,啤酒花中的α—酸在烘干过程中,部分发生氧化等化学反应,这又造成分析上的误差,但是一般工厂还是用烘干法测定,他们一般采取低温长时间(8085℃烘4小时),或者高温短时(105℃烘1小时)

所以应根据我们所在的环境和条件选择合适的操作条件,当然我们应该首先明白有没有挥发物和化学反应等所造成的误差。

3、烘箱干燥法的测定要点

取样(称样)

在采样时要特别注意防止水分的变化,对有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水,在称量时要迅速,否则越称越重。

干燥条件的选择

三个因素:①温度;②压力(常压、真空)干燥;③时间。

一般是温度对热不稳定的食品可采用70105℃;温度对热稳定的食品采用120135℃。

4、操作方法

清洗称量皿→烘至恒重→称取样品→放入调好温度的烘箱(100105℃)→烘1.5小时→于干燥器冷却→称重→再烘0.5小时→称至恒重(两次重量差不超过0.002g即为恒重)

油脂或高脂肪样品,由于脂肪氧化,而后面一次重量反而增加,应以前一次重量计算。

对于易焦化和容易分解的食品,可以选用比较低的温度或缩短干燥时间。

对于液体与半固体样品,要在称量皿中加入海砂,使样品疏松,扩大蒸发的接触面,并且用一个玻璃棒作为容器。先放到沸水浴中烘,烘的差不多,再放到烘箱烘,否则不加海砂样品容易使表面形成一层膜,造成水分不易出来,另外易沸腾的液体飞沫使重量损失。

计算:水分=  G2      G1 /   W   

固形物(%=100 水分%

G1 —— 恒重后称量皿重量(g

G2 —— 恒重后称量皿和样品重量(g

W —— 样品重量(g

固形物 —— 指食品内将水分排除以后的全部残留物。其组分有蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物和灰分等。

5、烘箱干燥法产生误差的原因

⑴ 样品中含有非水分易挥发性物质(酒精、醋酸、香精油、磷脂等);

⑵ 样品中的某些成分和水分的结合,使测的结果偏低(如蔗糖水解为二分子单糖),主要是限制水分挥发;

⑶ 食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化,使样品重量增重;

⑷ 在高温条件下物质的分解(果糖对热敏感);

   果糖 C6H12O6   大于70  C6H6O3 + 3H2O

⑸ 被测样品表面产生硬壳,妨碍水分的扩散;尤其是对于富含糖分和淀粉的样品;

⑹ 烘干到结束样品重新吸水。

二、真空干燥法

1、原理:利用较低温度,在减压下进行干燥以排除水分,样品中被减少的量为样品的水分含量。

本法适用于在100℃以上加热容易变质及含有不易除去结合水的食品。其测定结果比较接近真正水分。

2、操作方法

准确称2.005.00g样品→于烘至恒重的称量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.398.6KPa700740mmHg)→烘5小时→于干燥皿冷却→称至恒重

计算:水分=  G /   W

G —— 样品中干燥后的失重(g

W —— 样品重量(g

真空干燥法测水分,一般用于100℃以上容易变质、破坏或不易除去结合水的样品,如糖浆、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果酱和脱水蔬菜等样品都可采用真空干燥法测定水分。

三、蒸馏法测定水分(迪安—斯达克)

蒸馏发出现在二十世纪初,当时它采用沸腾的有机液体,将样品中水分分离出来,此法直到如今仍在适用。

1、原理:把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热,试样中的水分与溶剂蒸汽一起蒸发,把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝,由水分的容量而得到样品的水分含量。

2、步骤

准确称2.005.00g样品→于250ml水分测定蒸馏瓶中→加入约5075ml有机溶剂→接蒸馏装置→徐徐加热蒸馏→至水分大部分蒸出后→在加快蒸馏速度→至刻度管水量不在增加→读数

计算:            

水分=V/W

V —— 刻度管中水层的容量ml

W —— 样品的重量(g

3、常用的有机溶剂及选择依据

常用的有机溶剂有比水清的,也有比水重的。

             甲苯      二甲苯      CCl4

   密度   0.88      0.86       0.86        1.59

   沸点   80     80       140      76.8

选择依据:对热不稳定的食品,一般不采用二甲苯,因为它的沸点高,常选用低沸点的有机溶剂,如苯。对于一些含有糖分,可分解释放出水分的样品,如脱水洋葱和脱水大蒜可采用苯,要根据样品的性质来选择有机溶剂。

4、蒸馏法的优缺点

优点: 

热交换充分

受热后发生化学反应比重量法少

设备简单,管理方便

缺点:

水与有机溶剂易发生乳化现象

样品中水分可能完全没有挥发出来

水分有时附在冷凝管壁上,造成读数误差

对分层不理想,造成读数误差,可加少量戊醇或异丁醇防止出现乳浊液。

这种方法用于测定样品中除水分外,还有大量挥发性物质,例如,醚类、芳香油、挥发酸、CO2等。目前AOAC规定蒸馏法用于饲料、啤酒花、调味品的水分测定,特别是香料,蒸馏法是唯一的、公认的水分检验分析方法。

四、卡尔—费休法

众所周知,卡尔费休法是测定各种物质中微量水分的一种方法,这种方法自从1935年由卡尔费休提出后,一直采用I2SO2、吡啶、无水CH3OH(含水量在0.05%以下)配制而成,并且国际标准化组织把这个方法定为国际标准测微量水分,我们国家也把这个方法定为国家标准测微量水分。

1、原理:在水存在时,即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2I2产生氧化还原反应。

I2 + SO2 + 2H2     2HI + H2SO4

但这个反应是个可逆反应,当硫酸浓度达到0.05%以上时,即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行,需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明,在体系中加入吡啶,这样就可使反应向右进行。

3 C5H5N+H2O+I2+SO2    2氢碘酸吡啶+硫酸酐吡啶

生成硫酸酐吡啶不稳定,能与水发生反应,消耗一部分水而干扰测定,为了使它稳定,我们可加无水甲醇。

硫酸酐吡啶 + CH3OH(无水)→     甲基硫酸吡啶

我们把这上面三步反应写成总反应式为:

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

从反应式可以看出1mol水需要1mol碘,1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。这是理论上的数据,但实际上,SO2、吡啶、CH3OH的用量都是过量的,反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色,即可确定为到达终点。

I2SO2C5H5N = 1310

2、卡尔费休试剂的配制与标定

若以甲醇作溶剂,则试剂中I2SO2C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子数比例为

I2SO2C5H5N = 1310

这种试剂有效浓度取决于碘的浓度。新配制的试剂其有效浓度不断降低,其原因是由于试剂中各组分本身也含有一些水分,但试剂浓度降低的主要原因是由一些副反应引起的,较高消耗了一部分碘。

这也说明了配制这种试剂要单独配,分甲乙两种试剂并且分别贮存,临用时再混合,而且要标定。

 

甲液   I2CH3OH溶液

乙液   SO2CH3OH吡啶溶液

这种方法对试剂要求严格,要求甲醇、吡啶都是无水的,并且要求有KF水分测定仪(上海化工研究所制)

配制:

85gI2→于干燥的有塞棕色烧瓶中→加670ml无水CH3OH→塞上瓶塞→振摇使I2全部溶解→加270ml吡啶→混匀→于冰水浴冷却→通干燥的SO2气体60g→塞上瓶塞→于暗处24小时后标定使用

标定:

先加50ml无水甲醇→于反应器中→接通电源→启动电磁搅拌器→用KF试剂滴入甲醇中使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点(即指针到达一定刻度,不记录KF试剂用量)→保持一分钟→用10μl注射器从反应器加料口注入10μl蒸馏水(相当于0.01g水)→电流表指针接近零点→用KF试剂滴定到原定终点→记录

F =G*100/V

F —— KF试剂的水当量(mg/ml

V —— KF滴定消耗试剂的体积(ml

G —— 水的重量(g

3、步骤

对于固体样,如糖果必须预先粉碎,称0.300.50g样于称样瓶中

50 ml甲醇 → 于反应器中,所加甲醇要能淹没电极,用KF试剂滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时 打开加料口 将称好的试样立即加入 塞上皮塞 搅拌 KF试剂滴至终点保持1min不变 记录

计算:

水分=FV/W

F —— KF试剂的水当量(mg/ml

V —— 滴定所消耗的卡尔费