水分和水分活度值的测定

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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。 C5H5NSO3 + CH3OH→ C5H5NSO4CH3
将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。
6.3 仪器
ZDJ-3S型水分滴定仪(北京先驱威锋司制)
【技术规格】 1.极化电压输出:0~2550mv 2.极化步长:10mv 3.极化输出误差:<±3% 4.极化电压最大输出电流:5mA 5.最程:0~200μA 6.分辨率:0.01μA 7.有效精度优于:±0.1μA 8.最小馈液:0.625μl 9.水分测量范围:10ppm~100% 10.结果单位:mg;%;ppm 11.测定时间(视滴定度而定):30秒~数分钟 12.方法存储容量:100个滴定结果外围接口。 13.外围接口:打印机接口:RS232C接口
速非酶褐变或脂肪氧化等化学劣变。
(1)水分的含量高低,对生化反应和微生物的生长都 有密切的关系。细菌生长要求的最低水分活度为0.86,霉菌
更低一些。
(2)水份含量是重要的质量指标之一
食品的含水量高低影响到食品的风味和腐败。一定的水分含量可 保持食品品质,延长食品保藏,各种食品的水都有各自的标准。
d甲苯=0.86694
5.2 试验操作
➢1. 无水苯:要预先蒸馏试剂苯,除 去水分备用 。 ➢2. 要先接好冷水,且先打开冷凝水 进行冷凝。 ➢3. 准确称量适量的样品(估计含水 量2-5mL)加入蒸馏瓶中,然后加入 苯50-75mL。 ➢4. 从冷凝管顶向接受管中加苯,至 刻度装满。
➢ 5.加热慢慢蒸馏,速度为2滴/秒馏出 液。至水分大部分蒸出后,再加快蒸 馏速度,直至接受器刻度的水分不再 增加为止,关闭热源。
4.2 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。
4.3 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。通常用于中控,
或工艺控制。烘箱的测定速度较慢,
一般用于原材料和成品的检验。
5 有机溶剂蒸馏法
➢ 6.从冷凝管顶端注入少量甲苯洗净蒸 馏器和冷凝管壁上吸附的水分。读取 刻度管中水层容量。
7 计算: 水分(%)= ( V ∕ W ) ×100 V—接收管内水的体积 W—样品质量。
蒸馏式水分测定仪
⑴ 水与有机溶剂易发生乳化现象。-可加少量戊醇 或异丁醇破乳剂,防止出现乳浊液。
⑵ 样品中水分可能没有完全挥发出来。-充分蒸馏 ⑶ 水分有时附在冷凝管壁上,造成读数误差。-用
有时需要蒸馏后再使用,或选用费休试剂滴一下。
2.标准: 纯水,事先配好的水—甲醇,二水合酒石酸 钠进行标定。
3.卡尔费休试剂的配制 若以甲醇作溶剂,则试剂中I2、SO2、C5H5N(含水量 在0.05%以下)三者的克分子数比例为1︰3︰10
甲液: I2的CH3OH溶液 乙液: SO2的CH3OH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。
特点:①不易结冰(冰点为-40℃)
②不能作为溶质的溶剂
束缚水不具有水的特性,所以要除掉这部分水是困 难的
(2)结晶水:是以配价键的形式与食品中组分结合, 它们之间结合的很牢固,难以用普通方法除这一部 分水。例如CuSO4·5H2O
1.2 自由水和结合水的区别:
1.在烘干食品时,自由水容易气化,而结合水难于气化. 2.冷冻食品时,自由水冻结,而结合水在-30℃仍然不冻. 3.对食品稳定性的影响: 结合水和食品的构成成分结合,稳定食品的活性基团。 而自由水促使腐蚀食品的微生物繁殖和酶作用,并加
溶液充分冲洗。 (4)水分在溶液中部分溶解。水在甲苯溶解度0.05% (5)溶液中水溶性低沸点组分会随水-起被蒸馏出来,
使结果偏高。 (6) 计算时以水的毫升数代替水的质量是不科学的。
-应该由体积换算成质量。m=V×ρ水
5.4 特点
热交换效率:一种高效的换热方法,水分可以被迅速 的移去。
加热温度:加热温度比直接干燥法低,对易氧化、易 分解、热敏性以及含有大量以挥发物质的样品准确 性比较好。
自由水(游离水):是靠分子间作用力形成的吸附水, 存在细胞间隙。具有水的一切特性:100℃时水要 沸腾,0℃以下要结冰,并且易汽化。
自由水是食品的主要分散剂,可以溶解糖、酸、无机 盐等,可用简单的热力方法除掉。
结合水:
(1) 束缚水:这种水是与食品中脂肪、蛋白质、碳 水化合物的-CHO,-OH、-COOH、-CONH2 、-NH、 =NH2等活性基团以氢键的形式结合,从而与有机 物结合在一起,故称束缚水。
仪器:在密闭的容器中进行的,设备简单,操作方便.
5.5 适用范围 这种方法用于含水量低、不易干烘的样品,以及含有 易挥发性物质例如醚类、芳香油、挥发酸、CO2等 的样品。目前AOAC规定蒸馏法用于饲料、啤酒花、 调味品,特别是香料,蒸馏法是唯一的、公认的水分 检验分析方法。
准确度 适用范围
处理样品数 处理温度 干燥效果 处理时间 安全问题 使用设备
6.2 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。
I2+SO2+2H2O+3C5H5N→ 2C5H5NHI+C5H5NSO3
① 水分是唯一的挥发的物质。不含或含其它挥发性 成分极微。
②水分的挥发要完全。含胶态物质、含结合水量高的 样品,常压很难把水除去,只好用真空干燥或冻干 除去结合水。
③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。
2.3 试验方法
(1)样品的预处理(对分析结果影响较大)
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。
2.1 试验原理
在一定的温度和常压下,通过加热方式将样品中的水 分蒸发完全,并根据样品加热前后质量差来计算水分含 量的方法。
•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。
水分含量%=[(原样重量-干燥后重量)/原样重量]*100
2.2 直接干燥法的前提条件
6.1 由来: 1935年由卡尔· 费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。
配制: 甲液: 称85g I2 → 于干燥的有塞棕色烧瓶中 →
加 无水CH3OH→塞上瓶塞→振摇使 I2 全部溶 解
→无水CH3OH →加吡啶→混匀→于冰水浴冷却 →通干燥的SO2气体60g→塞上瓶塞→于暗处 24h后标定使用
➢ (1)空白:预先加50uL无水甲醇于反应器中,启 动电磁搅拌,用卡尔费休溶液滴定甲醇中尚残留 的痕量水分与试剂反应达到终点,即为安培表的 一定刻度45或48uA,并保持1min不变,至原定 终点对照。
制,常用于常压干燥法。 铝制称量盒——质量轻,导热性强,但常用于
减压干燥法或原粮水分的测定。
对酸性食品不适宜
使用: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,放入干燥器内,冷 却后称重。
(3) 称样量 ➢一般样品不超过1/3高度。 ➢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。 ➢在采样时要特别注意防止水分的变化,称量时要 迅速。
➢蒸馏: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(甲苯、 苯、二甲苯等)共沸蒸出,冷凝并收集馏出液。 例:沸点:水 -- 100℃, 苯 - 80.2 ℃,水 + 苯 --69.25 ℃ ➢分离:由于水与其他组分互不相容,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。 相对密度:d水=1.0 d苯=0.879
直接法比间接法准确度高。
水份测定方法: 1、热干燥法: ① 常压干燥法(此法用的广泛) ② 真空干燥法(有的样品加热分解时用) ③ 红外线干燥法; ④ 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
GB/T 5009.3—2003 《食品的水分测定》 1. 直接干燥 2. 减压干燥 3. 蒸馏
(3)水分是一项重要的经济指标
按原料中的水分含量进行物料衡算.另外用于冷却、清洗和加热 的水都算到成本中。
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(直接干燥、减压干燥)、蒸馏法、卡尔· 费 休法
间接法——利用食品的物理常数,通过函数关系 确定水分含量。
相对密度、折射率、电导、旋光率
干燥法 较高 较窄 只能检测游离水 稳定的成分和样 品 多个 高 不完全 5小时 无毒害 烘箱、真空干燥 箱
Biblioteka Baidu
蒸馏法 高 较宽 可检测游离水和结合水 含有易挥发成分、热敏感 成分的样品 1个 低 完全 30min 使用的苯、甲苯有毒 蒸馏式水分测定仪 便宜
6 卡尔·费休法(Karl Fischer)--费休法或 K-F 法
固体样品要磨碎(粉碎),谷类达18目, 其他30~40目。
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。
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干 燥箱,两者要知重量。
(2)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
第一节 食品中水分的测定 ➢ 1、食品中水分的存在形式 (掌握) ➢ 2、干燥法(掌握) ➢ 3、有机溶剂蒸馏法(掌握) ➢ 4、卡尔-费休法(了解)
第二节 食品中水分活度的测定 ➢ 1、水分活度测定仪法(掌握) ➢ 2、扩散法(掌握) ➢ 3、溶剂萃取法(了解)
1 食品中的水的概述
1.1.食品中的水的存在形式
水分滴定仪使用原理:两极间加50mV电压,电极 在溶液中极化,未到终点时,今有很小的电流挥着 无电流通过。当到达终点时,滴定液中I2剩余,电 极去极化,溶液中有电流通过。
阴极: I2 + 2e → 2 I阳极: 2CH3OH - 2e →C2H6+O2+2H+
1.无水甲醇、无水吡啶:无水硫酸钠保存甲醇和吡啶,
增重 5.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。 6.烘干后样品重新吸水。
3 减压干燥法
3.1 原理:利用水的沸点随压强降低的原理,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。
3.2 适用范围:一般用于100℃以上容易变质、被破坏或 不易除去结合水的样品,如糖浆、味精、砂糖、糖果、 蜂蜜、果酱和麦乳精和脱水蔬菜、高脂肪食品等样品。
3.3 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40-53kPa,温度50-60℃
4 快速水分测定仪-红外干燥法
4.1 原理: 以红外线灯管做为热源(700~300000 nm波长), 利用红外线的辐射加热,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。
(4) 干燥设备: 对流式电热烘箱 强力循环通风式电热烘箱。
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,
应用前一次的数据计算。
(6)干燥时间: 恒重—基本保证水分蒸发完全。最后两次重量之差
< 2 mg 。
烘干过程中有哪些非水分成分损失? 烘干过程中有哪些因素造成重量增加? 烘干过程中有哪些因素造成重量减少?
1.样品中含有非水分易挥发性物质(酒精、醋酸、香 精油、磷脂等)
2.在高温条件下物质的分解
3.样品中的成分和水分的结合,限制水分挥发 4.食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化,使样品重量
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