第1页：水分测定概述
一、概述
- 水分测定的意义是什么？
- 食品中水分的存在形式是什么？
- 常见的水分的测定方法有哪些？
第2页：水分是重要的质量指标
1、水分含量是一项重要的质量指标
水分对保持食品的感官性状、维持食品中其他组分的平衡关系、保证食品具有一定的保存期起重要作用。
- 新鲜面包水分含量若低于28%～30%，外观形态干瘪、失去光泽
- 硬糖水分含量控制在3.0%以内，可抑制微生物生长繁殖，延长保质期
第3页：水分是重要的技术指标
2、水分含量是一项重要的技术指标
- 每种合格食品在其营养成分表中水分含量都规定了一定范围
- 饼干2.5%～4.5%、蛋类73%～75%、乳类87%～89%、面粉12%～14%等
原料中水分含量的高低，与原料的品质和保存密切相关。
第4页：水分是重要的经济指标
3、水分含量是一项重要的经济指标
成本核算中涉及物料平衡，如酿酒、酱油的原料蒸煮后水分应控制为多少最佳；制曲（大曲、小曲）风干后水分在多少易于保存，这些都涉及耗能问题。
小结：
- 保证生产的食品品质
- 在食品监督管理中评价食品的品质
- 在食品生产中为计算物料平衡提供数据，指导工艺控制
第5页：结合水或束缚水
二、水分的存在状态：系着水分子的作用力分为氢键结合力和毛细管力两类。
- 结合水（束缚水）
- 由氢键结合力系着的水，如在食品中与蛋白质活性基（—OH、＝NH、—NH₂、—COOH、—CONH₂）和碳水化合物的活性基（—OH）以氢键相结合而不能自由运动的水。
束缚水有两个特点：
- 不易结冰（冰点－40℃）
- 不能作为溶质的溶媒
第6页：自由水或游离水
- 自由水（游离水）
- 与束缚水相对应，指组织、细胞中容易结冰、能溶解溶质的这部分水。
- 不可移动水或滞化水（Immobilized water）：被组织中的显微和亚显微结构与膜阻留住的水
- 毛细管水（Capillary water）：在细胞间隙和食品结构组织中通过毛细管力系留的水
- 自由流动水（Fluidal water）：动物的血浆、淋巴、尿液及植物导管和细胞内液泡等内部的水，以及溶液分散介质中的水
第7页：哪些水分易除去
哪些水分是易除去的？
- 食品干燥、蒸发时去掉的水分主要为自由水
- 很难用蒸发的方法分离除去结合水
第8页：水分测定方法的分类
三、几种常见的水分测定方法，测定方法很多，主要有两大类：
- 直接法
- 利用水分本身的物理化学性质测定水分含量，如重量法（操作过程中包括称量步骤，如直接干燥法、减压干燥法、干燥剂法、红外线干燥法）和蒸馏法。
- 间接法
- 利用食品的比重、折射率、电导、介电常数等物理性质测定。
注：直接法准确度高于间接法。
第9页：直接干燥法的原理
第一 烘箱法——直接干燥法
- 原理
- 食品中的水分受热后产生的蒸汽压高于它在烘箱内的分压，使水分不断蒸发而达到完全干燥，干燥速度由气压差大小决定。
第10页：干燥法的适用范围
二、测定方法的适用范围
- 常压干燥
- 一般的食品
- 减压干燥法
- 适用于100℃以上加热容易变质及含有不易除去结合水的样品。
第11页：真空干燥法的适用样品
哪些样品应用真空干燥法？为什么？
100℃以上会变质或结合水不易除去的样品，如糖浆、果糖、味精、高脂肪的食品、果蔬及果蔬制品。
- 原因：这类样品在高温（＞70℃）下长时间加热，其中的果糖会发生氧化分解作用而导致明显误差
- 蜂皇浆的干燥条件：70℃、真空度2.7～4kPa（20～30mmHg），干燥4h
第12页：烘箱法测定水分的三个条件
三、用烘箱法测定水分含量，要求样品具备三个条件
- 水分是样品中唯一的挥发物质
- 样品中水分排除情况很完全
- 样品中组分在加热过程中发生的化学反应引起的重量改变可忽略不计
第13页：样品的制备与测定原则
四、样品的制备与测定
- 固态食品
- 浓稠态食品
- 液态食品
原则：样品的预处理方法对分析结果有很大影响，在样品的采集、处理和保存过程中，要防止组分发生变化。
第14页：固态食品的制备
1、固态食品（面包、饼干、乳粉、饲料、粮谷类、大豆）
- 样品制备：磨碎→过筛（20～40目筛）→混匀
- 水分含量在14%（安全水分）以下进行粉碎过筛处理时，水分含量一般不会发生变化，但动作要迅速，制备好的样品存于干燥的磨口瓶中备用
- 水分含量≥16%如面包，可采用二步干燥法
关键点：在磨碎过程中要防止样品水分含量变化。
第15页：常压烘干法测定步骤
常压烘干法测定食品中水分的操作步骤
- 洗涤称量瓶，烘干、冷却至室温
- 称瓶重 m3
- 称（瓶重＋样品重）m1
- 95～105℃下烘干，约2～4小时
- 取出，置于干燥器中冷却至室温
- 称量干燥后的重量 m2
- 再烘干、冷却、称量，检查是否烘至恒重
- 计算（失重/样品重）
第16页：恒量的判断方法
判断恒量的方法
- 反复干燥后各次称量数值不断减小，当最后两次的称量数值之差不超过2mg，说明水分已蒸发完全、达到恒量，干燥恒量值为最后一次的称量数值
- 反复干燥后各次称量数值不断减小，而最后一次的称量数值增大，说明水分已蒸发完全并发生了氧化，干燥恒量值为氧化前的称量数值
第17页：水分的计算公式
水分的计算：水分(%) ＝ (m1 − m2) / (m1 − m3) × 100
- m1——干燥前样品与称量瓶质量，g
- m2——干燥后样品与称量瓶质量，g
- m3——称量瓶质量，g
源文件仅列出符号含义而未给出完整算式，此处按失重与样品质量之比的计算关系补全。
第18页：面包水分测定的二步干燥
请写出面包水分的测定的步骤
- 样品称量m₁ → 在自然条件下风干15～20小时，与大气湿度大致平衡 → 准确衡量m₂
- 将风干的样品粉碎、过筛、混匀，贮于磨口瓶中备用；称取适量样品于称量瓶中m₃
- 按面粉的操作步骤干燥称量
第19页：面包水分测定的思考题
问题
- 为什么要先风干后再烘干？
- 在粉碎、过筛的过程中是否有重量损失？
- 为什么不用m₂的全部量作二次干燥？
第20页：浓稠态样品的处理
2、浓稠态样品
浓稠样品直接加热，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻；加入精制海砂或无水Na₂SO₄搅拌均匀，以增大蒸发面积。
第21页：浓稠态样品的操作
操作
- 实验前准备
- 取洁净的蒸发皿，内加10.0g海砂及一根小玻棒，置于95～105℃干燥箱中干燥0.5～1小时，放入干燥器内冷却0.5小时（冷却至室温）后称量。
- 测定
- 称取样品5～10g于蒸发皿中，搅拌均匀后，以下步骤同固体样品。
第22页：海砂的制备与干燥器硅胶
- 如何制备海砂？
- 海砂可购买也可自己制备：取用水洗去泥土的海砂或河砂，先用6mol/L HCl煮沸半小时，用水洗至中性，再用6mol/L NaOH煮沸半小时，用水洗到中性，经105℃干燥备用。
干燥器中硅胶变红，说明什么？应如何处理？
- 干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸潮后会使干燥效能降低
- 硅胶蓝色减退或变红说明已失去吸水作用，应及时更换
- 于135℃左右烘2～3小时使其再生后再使用
第23页：液态样品的测定
3、液态样品
- 需经低温浓缩后再进行高温干燥（原因：直接置于高温下加热会因沸腾而造成样品损失）
- 加入海砂的目的：干燥后固形物含量较少，可先称适量海砂，用小玻棒与之一同搅拌，放在沸水浴上蒸干，然后带上小玻棒放入干燥箱中干燥4小时
间接法：液态样品主要由水分和可溶性固形物组成，也可采用比重法、折光法等测出固形物含量，然后按下式间接求出水分含量：水分(%) ＝ 100% − 可溶性固形物%
第24页：称样数量的选择
五、操作条件选择：主要包括称样数量、称量皿规格、干燥设备及干燥条件等的选择。
1、称样数量
- 测定时称样数量一般控制在干燥后的残留物质量为1.5～3g为宜
- 水分含量较低的固态、浓稠态食品，称样数量控制在3～5g
- 果汁、牛乳等液态食品，通常每份样量控制在15～20g为宜
第25页：称量皿规格的选择
2、称量皿规格
- 玻璃称量瓶：能耐酸碱，不受样品性质限制，常用于干燥法
- 铝质称量盒：质量轻、导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法
- 规格选择：以样品置于其中平铺开后厚度不超过皿高的1/3为宜
第26页：干燥设备的选择
3、干燥设备：电热烘箱
- 一般使用强力循环通风式，风量较大，烘干大量试样时效率高，但质轻试样有时会飞散
- 若仅作测定水分含量用，最好采用风量可调节的烘箱
- 风量减小时，烘箱上隔板1/2～1/3面积的温度能保持在规定温度±1℃范围内，即符合要求
- 温度计通常处于离隔板3cm的中心处；一批测定的称量皿最好为8～12个，排列在隔板的较中心部位
第27页：干燥条件的选择
4、干燥条件
- 温度一般控制在95～105℃；对热稳定的谷物等可提高到120～130℃
- 含还原糖较多的食品应先用低温（50～60℃）干燥0.5小时，再用100～105℃干燥
- 干燥时间的确定有两种：干燥到恒重，或规定一定的干燥时间
- 前者基本能保证水分蒸发完全；后者适用于准确度要求不高的样品，如各种饲料中水分含量的测定
第28页：干燥法的说明及注意事项
5、说明及注意事项
- 水果、蔬菜样品应先洗去泥沙，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分
- 测定过程中，称量皿从烘箱中取出后应迅速放入干燥器中冷却，否则不易达到恒重
第29页：减压干燥法的原理与适用范围
第二 减压干燥法
- 原理
- 利用在低压下水的沸点降低的原理，将取样后的称量皿置于真空烘箱内，在选定的真空度与加热温度下干燥到恒重，干燥后样品所失去的质量即为水分含量。
- 适用范围
- 适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等。
第30页：减压干燥法的仪器装置
（3）仪器及装置：真空烘箱（带真空泵、干燥瓶、安全瓶）
为除去烘干过程中样品蒸发出来的水分以及烘箱恢复常压时空气中的水分，整套设备除真空烘箱外，还连接了几个干燥瓶和一个安全瓶。
第31页：减压干燥装置的作用
讨论题：减压干燥装置中，真空泵和真空烘箱之间连接装有硅胶、苛性钠，其目的是用苛性钠吸收酸性气体、用硅胶吸收水分。
仪器装置及作用
- 真空泵：抽气用，降低烘箱内压力
- 安全瓶：调节烘箱内外气压平衡起缓冲作用，防止固体颗粒吸入真空泵
- 干燥瓶：内装硅胶起吸收水分的作用，内装苛性钠起吸收酸气的作用
- 真空烘箱：烘干样品
第32页：减压干燥的操作方法
（4）操作方法
- 准确称取2～5g样品于已烘干至恒重的称量皿中
- 放入真空烘箱内，按流程连接好全套装置
- 打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力40～53.3kPa（300～400mmHg），并同时加热至所需温度（50～60℃）
- 关闭真空泵上的活塞停止抽气，使烘箱内保持一定的温度和压力
- 经一定时间后打开活塞，使空气经干燥瓶缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常
- 再打开烘箱取出称量皿，放入干燥器中冷却0.5小时后称量，并重复以上操作至恒重
第33页：减压干燥的结果计算
（5）结果计算：同直接干燥法。
第34页：减压干燥注意事项一
（6）说明及注意事项
- 真空烘箱内各部位温度要求均匀一致，若干燥时间短时更应严格控制
- 第一次使用的铝质称量盒要反复烘干二次，每次置于调节到规定温度的烘箱内烘1～2小时，然后移至干燥器内冷却45分钟，称重（精确到0.1mg），求出恒重；第二次以后使用时通常采用前一次的恒重值
第35页：减压干燥注意事项二
- 由于直读天平与被测量物之间的温度差会引起明显误差，操作中应力求被称量物与天平的温度相同后再称重，一般冷却时间在0.5～1小时内
- 减压干燥时，自烘箱内部压力降至规定真空度时起计算烘干时间，一般每次烘干时间为2小时，但有的样品需5小时
- 恒重一般以减量不超过0.5mg为标准；对受热后易分解的样品，可以不超过1～3mg的减量值为恒重标准
第36页：蒸馏法的原理与特点
第三 蒸馏法
- 原理
- 互不相溶的二元混合体系的沸点低于各组分的沸点。将食品中的水分与甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷凝并收集馏液；由于密度不同，馏出液在接受管中分层，根据馏出液中水的体积即可计算样品中水分含量。
特点及适用范围：设备简单、操作方便，广泛用于谷类、果蔬、油类、香料等多种样品的水分测定；对于香料，此法是唯一公认的水分含量标准分析法。
第37页：蒸馏溶剂的选择
有机溶剂的选择
- 甲苯（沸点110.7℃）
- 二甲苯（沸点140℃）
- 苯（沸点80.2℃）
- 对热不稳定的食品一般不采用二甲苯（沸点高），常选用低沸点的苯、甲苯或甲苯—二甲苯混合液
- 对含糖分可分解放出水分的样品（如脱水洋葱、脱水大蒜），宜选用苯
- 甲苯或二甲苯应先以水饱和后分去水层，进行蒸馏并收集馏出液备用
源文件该页溶剂沸点标注有误（写作甲苯111℃、甲苯140℃、苯69℃），此处按常用标准值更正为甲苯110.7℃、二甲苯140℃、苯80.2℃。
第38页：蒸馏法的操作方法
（4）操作方法
准确称取适量样品（估计含水量2～5mL），放入水分测定仪器的烧瓶中，加入新蒸馏的甲苯（或二甲苯）50～75mL使样品浸没，连接冷凝管及接受管，从冷凝管顶端注入甲苯（或二甲苯），使之充满水分接受刻度管。
第39页：蒸馏速度与读数
加热慢慢蒸馏，使每秒钟约蒸出2滴馏出液；待大部分水分蒸出后加速蒸馏使每秒约蒸出4滴；当水分全部蒸出后（接收管内体积不再增加时），从冷凝管顶端注入少许甲苯（或二甲苯）冲洗。
如发现冷凝管壁或接受管上部附有水滴，可用附有小橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏片刻直至接受管上部及冷凝管壁无水滴附着为止，最后读取接受管水层的容积。
第40页：蒸馏法的结果计算
（5）结果计算：水分(%) ＝ V / m × 100
第41页：蒸馏法的注意事项
（6）说明及注意事项
- 样品用量：谷类、豆类约20g；鱼、肉、蛋、乳制品约5～10g；蔬菜、水果约5g
- 有机溶剂一般用甲苯，沸点约110.7℃；对高温易分解样品则用苯作蒸馏溶剂（苯沸点80.2℃，水—苯共沸点为69.25℃），但蒸馏时间需延长
- 蒸馏温度不宜太高，易使冷凝管上端的水汽难以回收
- 仪器必须干净，避免接收管和冷凝管壁附着水滴
第42页：作业：三种方法比较
作业：比较常压干燥法、减压干燥法、蒸馏法这三种方法的原理、仪器、范围。
第43页：
