第1页：第五章 水分和水分活度值的测定
- 第五章水分和水分活度值的测定第一
- 第五章水分和水分活度值的测定第一节概述水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。一、食品中水分的存在形式
- 自由水（游离水）
- 是靠分子间力形成的吸附水。
- 亲和水
- 强极性基团单分子外的水分子层。
- 结合水（束缚水）
- 以氢键结合的水，结晶水。
第2页：固形物
- 固形物(%) = 100 % －水份（%）不同的食品水分含量相差较多（见表5-1）。
- 食品中的固形物——指食品内将水分排除后的全部残留物，包括蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物、灰分等。
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第3页：水分的测定方法
- 二、水分的测定方法
- 二、水分的测定方法
- 直接法
- 利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：重量法、蒸馏法、卡尔·费休法、化学方法。
- 间接法
- 利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。直接法比间接法准确度高。
第4页：水分的测定的意义
- 三、水分的测定的意义
- 水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障食品不变质的手段。
第5页：第二节 水分的测定
第二节水分的测定一、干燥法以原样重量-干燥后重量= 水分重量（一）干燥法的注意事项1、干燥法的前提条件样品本身要符合三项条件（50页下部）
第6页：水分是唯一的挥发的物质
- 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。
- 水分的排除情况很完全，即含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。
- 食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的重量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的食品。
第7页：操作条件的选择
- 操作条件的选择：
- 称量瓶的选择（铝制、玻璃）
- 玻璃称量皿——能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于常压干燥法。
- 铝制称量盒——质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。
- 选择称量皿的大小要合适，一般样品≯1/3高度。
第8页：称量皿放入烘箱内
称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。
第9页：称样量样品一般控制在干燥后的残留物
- 称样量样品一般控制在干燥后的残留物为1.5～3克；固态、浓稠态样品控制在3～5 克；含水分较高的样品控制在15～20 克；
- 干燥设备烘箱电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风式。
- 普通；
- 真空
第10页：干燥条件干燥温度
- 干燥条件干燥温度：
- 一般是95～105 ℃；对含还原糖较多的食品应先（50～60℃）干燥然后再105℃加热。
- 对热稳定的谷物可用120～130 ℃干燥。
- 对于脂肪高的样品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算。干燥器
第11页：干燥时间
- 干燥时间：恒重——最后两次重量之差＜2 mg 。基本保证水分蒸发完全。规定时间——根据经验，准确度要求不高的。
- 对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。
第12页：直接干燥法
- （二）直接干燥法（常压干燥法）
- 原理：在一定的温度（95～105℃）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。
- 适用范围：
- 样品的制备、测定及结果计算。
第13页：样品的预处理
- ⑴样品的预处理（对分析结果影响较大）a . 采集，处理，保存过程中，要防止组分发生变化，特别要防止水分的丢失或受潮。
- b. 固体样品要磨碎（粉碎），谷类达18目，其他30～40目。
- c. 液态样品要在水浴上先浓缩，然后进干燥箱，不然烘箱受不了。
第14页：浓稠液体样品的处理
- d. 浓稠液体（糖浆、炼乳等）：加水稀释，最后要把加入的水除去。
- 加入海砂，海砂与玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱，两者要知重量。
- e. 含水量﹥16%的谷类食品，采用两步干燥法。
- 如面包，切成薄片，自然风干15~20h，再称量，磨碎，过筛，烘干。
第15页：常压干燥法操作过程
常压干燥法操作过程：烘箱预热称量皿横重m3 准确称样+称量皿重m1 干燥1h 冷却30min 称量干燥1h 冷却30min 称量反复至恒重准确称样+称量皿重m2 。
水分的计算：水分% = ( m1-m2)/ (m1-m3) ×100%
第16页：减压干燥法
- （三）减压干燥法
- 原理：利用水的沸点随P↓的原理，将样品称量后放入真空干燥箱内，在选定的真空度与加热温度下干燥至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。
- 装置如（下图）
- 操作：将准确称好的样品放入真空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力，如烘箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。
第17页：
第18页：红外干燥法
- （四）红外干燥法（60页）
- 原理：以红外线灯管做为热源（700～300000 nm波长），利用红外线的辐射热加热式样，高效快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。集烘箱于天平为一体。
第19页：装置MA30 水分测定仪
- 装置MA30 水分测定仪（德），样品最大为30g。SCT—3 A 快速水分测定仪（中），样品最大量为100 g。
- 操作方法特点：测定水分快速，简便，但其精密度较差，当样品份数较多时，效率反而降低。
第20页：蒸馏法
- 二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏）
- 原理：两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组份分沸点，将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出液，由于水与其他组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层,根据水的体积计算水分含量。
- 例：有关沸点：水——100℃苯——80.2 ℃水+ 苯——69.25 ℃
第21页：有关相对密度
- 有关相对密度：(20/4)d水= 1.00000 d苯= 0.87900 d甲苯= 0.86694
- 特点和使用范围此法为一种高效的换热方法，水分可以被迅速的移去，加热温度比直接干燥法低。
- 另外是在密闭的容器中进行的，设备简单，操作方便，广泛用于各类果蔬、油类等多种样品的水分的测定。
- 特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。
第22页：
第23页：操作注意事项
- 操作注意事项a. 要先接好冷水，且先打开冷凝水。
- b. 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。
- c. 准确称量适量的样品（估计含水量2~5ml）。
- d. 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。
- 计算：水分（%）= ( V ∕W ) ×100V——接收管内水的体积。W——样品质量。
第24页：卡尔·费休法
- 三、卡尔·费休法（Karl Fischer) 简称费休法或K—F 法。
- 1935年由卡尔·菲休提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，是对于测定水分最为准确的化学方法。
- 多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。
第25页：原理利用I2氧化SO2时
⑴原理利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应）I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI此反应具有可逆性，当生成物H2SO4浓度＞0.05 % 时，即发生可逆反应，要使反应顺利向右进行，要加入适量的碱性物质以中和生成的酸，吡啶（C5H5N）可以。
第26页：卡尔·费休法反应式
- I2+SO2+2H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3氢碘酸吡啶硫酸吡啶硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰。
- 若有甲醇存在，则可生成稳定的化合物。
- 将I2、SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。
第27页：卡尔·费休法适用范围
⑵适用范围费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定，也常作为水分痕量级标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方法。
使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。
第28页：在食品分析中
在食品分析中，能用于含水量从lppm 到接近l00％的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。
第29页：主要仪器
- 主要仪器：KF—l 型水分测定仪(上海化工研究院制)SDY一84 型水分滴定仪(上海医械专机厂制)
- 试剂：尽量用无水的试剂，有时需要蒸馏后再使用，加入无水硫酸钠保存无水甲醇、无水吡啶，或选用费休试剂滴一下，配好费休试剂后，放置24小时后，进行标定且每天要标定。
第30页：标定有三种方法
- 标定有三种方法：
- 是用纯水进行标定。
- 用事先配好的水—甲醇标定。
- 用二水合酒石酸钠标定。
- 测定注意：甲醇有毒，操作时注意；费休试剂可分为甲乙液储存。
第31页：其它测定水分方法
- 其它测定水分方法
- 化学干燥法
- 气相色谱法
- 微波法
- 红外吸收光谱法
- 其它还有声波和超声波法，直流和交流电导率法，介电容量法，核磁共振波谱法，中子法。
第32页：其它测定水分方法国标方法
- GB/T 5009.3—2003 《食品的水分测定》
- 直接干燥2. 减压干燥3. 蒸馏
第33页：§3 水分活度值的测定
- §3 水分活度值的测定一、水分活度表示食品中水分存在的状态，反应水与食品的结合或游离程度，Aw↓结合程度↑，Aw↑结合程度↓。
- Aw影响色、香、味保存期。
- 一般，同种食品水分含量↑，Aw值↑。
- 定义：溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可近似表示为溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比。
- 逸度——溶液中水逸出的趋势、能力。
- f=pγ（逸度系数）。
第34页：水分活度的计算公式
- Aw = f水/f纯水≈p水分压/p纯水分压二、水分活度值的测定方法（一）Aw测定仪法；
- （二）扩散法；
- （三）溶剂萃取法。
第35页：
第36页：
第37页：第五章 重点小结
- 第五章重点1.什么是结合水？什么是自由水？
- 水分的测定方法。
- 各种测定方法的原理、仪器。
- 卡尔费休法原理、试剂。
- 水分活度的测定方法。
