El agua es una de las sustancias indispensables para las actividades de la vida, y las pruebas de contenido de humedad son un indicador importante para el análisis de alimentos. La cantidad de contenido de humedad en los alimentos es extremadamente importante para garantizar la calidad de los alimentos. Control del contenido de humedad de los alimentos para mantener las propiedades organolépticas de los alimentos, mantener el equilibrio de otros componentes en los alimentos, para garantizar que la estabilidad de los alimentos sea de gran importancia.
Formas de agua en los alimentos
La humedad en la comida existe en forma de agua unida y no unida. El agua unida se refiere al agua cristalizada y al agua adsorbida, que son difíciles de escapar de la muestra; El agua no unida incluye agua humectante, agua osmótica y agua capilar. Este tipo de agua es relativamente fácil de separar de la muestra, generalmente en las pruebas de alimentos del contenido de humedad es principalmente agua no unida. Si el tiempo de calentamiento y secado se prolonga sin restricción en la determinación de la humedad, a menudo las moléculas de muestra sufrirán ciertas reacciones químicas, lo que afectará los resultados de la determinación. Por lo tanto, en la determinación del contenido de humedad debe proporcionar una cierta temperatura, tiempo y condiciones de funcionamiento.
Métodos de detección de humedad
1. Método de secado por calor:
Método de secado de presión atmosférica (este método se usa ampliamente);
Usando un horno de secado convencional, la muestra se coloca a cierta temperatura para evaporar la humedad. La humedad se evapora más lentamente a la presión atmosférica y es adecuada para muestras con alto contenido de humedad. Se usa un horno de secado de explosión para proporcionar un calentamiento uniforme, y un equilibrio electrónico pesa con precisión el cambio en la masa de la muestra antes y después del secado. Este método es simple y económico, pero puede no separar el agua unida en la muestra.
Método de secado al vacío (algunas muestras se usan al calentar la descomposición);
Secado en un entorno de vacío, reduzca la descomposición de alta temperatura cuando el agua se evapora. Adecuado para algunas sustancias sensibles al calor para evitar daños a la temperatura alta. El horno de secado al vacío controla la presión interna para garantizar que las muestras se secen gradualmente a bajas temperaturas; Una bomba de vacío mantiene el entorno de baja presión, y se utiliza un equilibrio electrónico para sopesar con precisión los cambios de masa antes y después del secado. Este método puede mantener mejor la composición química de las muestras y es especialmente adecuado para muestras que son susceptibles a altas temperaturas.
Método de secado infrarrojo (este método se usa ampliamente);
El método de secado infrarrojo calienta la muestra por radiación infrarroja, causando una rápida evaporación de la humedad. Este método determina el contenido de humedad en un corto período de tiempo y es adecuado para un análisis rápido. Los medidores de humedad infrarrojos miden el contenido de humedad con precisión y, a menudo, tienen control de temperatura incorporado y sistemas de pesaje automatizados para simplificar el proceso y aumentar la eficiencia.
Método de secado al vacío (método desecante);
A través del entorno de vacío con desecante (como pentóxido de fósforo o sulfato de sodio, etc.) para absorber la humedad para secar la muestra. Es adecuado para algunas muestras que no son resistentes a la alta temperatura y evita el daño de alta temperatura a las muestras. El horno de secado al vacío se usa para mantener el estado de baja presión, y el desecante se usa para acelerar la absorción de humedad. El equilibrio electrónico se utiliza para sopesar con precisión el cambio en la masa de la muestra antes y después del secado.
2. Destilación
La destilación es un método en el que el agua en una muestra se evapora y se separa de los otros componentes calentando la muestra. El método es adecuado para un alto contenido de humedad o donde el punto de ebullición de la humedad en la muestra difiere significativamente del de los otros componentes. Se separa y determina la humedad evaporando el agua y luego recuperando el vapor de agua a través de un proceso de condensación.
El equipo requerido incluye:
Unidad de destilación (por ejemplo, Karl Fischer Unidad de destilación): la unidad de destilación proporciona la transferencia de calentamiento y vapor requerida para la evaporación de humedad. Las unidades de destilación de Karl Fischer están diseñadas específicamente para la determinación de la humedad y pueden extraer eficientemente el agua de la muestra controlando el proceso de destilación para evitar la interferencia de otros componentes.
Condensador: el condensador se usa para enfriar el vapor de agua evaporado y lo condensa en agua líquida para la cuantificación. Por lo general, está hecho de materiales de vidrio o alta temperatura resistente a la temperatura para garantizar un enfriamiento efectivo.
Calentador: el calentador proporciona el calor requerido para vaporizar el agua en la muestra. El calentador generalmente está equipado con un sistema de control de temperatura para garantizar que la muestra se calienta a la temperatura adecuada, evitando así las temperaturas excesivas que podrían afectar la composición de la muestra.
3. Método Karl Fischer:
El método Karl Fischer es la determinación cuantitativa del agua en una muestra por medio de una reacción química. El método se basa en la reacción del agua con un reactivo Karl Fischer, que produce compuestos, y el contenido de humedad se calcula a partir de la cantidad de reactivo consumido. Hay varias variantes del método Karl Fischer dependiendo del contenido de humedad y el tipo de muestra:
Método coulométrico de Karl Fischer (para pruebas de humedad de rastreo)
Este método utiliza una reacción electrolítica en la que se genera yodo pasando una corriente eléctrica a través de un reactivo Karl Fischer y la reacción se une a la humedad. Este método es particularmente adecuado para la detección precisa de cantidades muy pequeñas de humedad y a menudo se usa para analizar muestras con bajo contenido de humedad. El analizador de humedad coulométrica Karl Fischer proporciona un control preciso de la reacción de electrólisis y la medición de la corriente eléctrica para determinar las pequeñas cantidades de humedad.
Método volumétrico de Karl Fischer (para detección de humedad constante)
Este método determina la humedad al agregar un reactivo Karl Fischer a la muestra y valorando la reacción. Es adecuado para muestras con contenido de humedad alto o constante. El titulador volumétrico Karl Fischer determina con precisión el contenido de humedad mediante una titulación automática y proporciona retroalimentación sobre los resultados.
Método del horno Karl Fischer Kjeldahl (para muestras disueltas e insolubles)
Este método utiliza un reactivo Karl Fischer para reaccionar con humedad en muestras disueltas o insolubles. El método del horno Karl Fischer es adecuado para muestras sólidas, especialmente muestras grandes o muestras que pueden descomponerse a altas temperaturas. El método proporciona una determinación de humedad altamente precisa y se usa ampliamente en las industrias químicas, farmacéuticas y alimentarias.
Determinación de la actividad del agua (AW):
La actividad de humedad (AW) se refiere a la libertad del agua en una muestra y afecta el crecimiento microbiano y la preservación de los alimentos. La determinación de la actividad del agua se lleva a cabo mediante un medidor de actividad de humedad, que determina la actividad del agua de una muestra midiendo la saturación del vapor de agua en la superficie de la muestra. Este método difiere de la determinación tradicional del contenido de humedad, ya que se centra en la disponibilidad de humedad en lugar de la cantidad total, y se usa ampliamente para productos que son sensibles a la actividad de la humedad, como alimentos y productos farmacéuticos.
5. Secado químico:
El método de secado químico absorbe la humedad de la muestra mediante el uso de un desecante químico, como el pentóxido de fósforo o el ácido sulfúrico concentrado. Este método es adecuado para muestras que no toleran altas temperaturas, ya que el desecante acelera la absorción de humedad y asegura que los componentes de la muestra no sean dañados por altas temperaturas. La muestra se mezcla con el desecante y se deja durante un cierto período de tiempo, y el cambio en la masa de la muestra se monitorea utilizando equipos de pesaje para determinar el contenido de humedad. Este método se usa comúnmente para analizar materiales y muestras sensibles.
6. Método de microondas:
El método de determinación de humedad de microondas utiliza el calentamiento por microondas de la muestra, lo que da como resultado una rápida evaporación del agua. Este método se caracteriza por la rapidez y la precisión y se usa ampliamente para la determinación de la humedad de alimentos, productos agrícolas, muestras ambientales, etc. El probador de humedad de microondas puede controlar con precisión la potencia y el tiempo de microondas, proporcionando pruebas eficientes en un corto período de tiempo. Deduce el contenido de humedad de la pérdida de masa de la muestra o el cambio de radiación de microondas con alta eficiencia y automatización.
7. Espectrometría de absorción infrarroja:
La espectroscopía de absorción infrarroja (FTIR) se basa en las características de absorción de la humedad a la radiación infrarroja para la determinación de la humedad. La muestra está expuesta a una cierta longitud de onda de luz infrarroja y la humedad absorbe una banda específica de radiación. El instrumento analiza cuantitativamente el contenido de humedad midiendo la intensidad de absorción. Los datos precisos de contenido de humedad se obtienen en tiempo real sin destruir la muestra, que es adecuada para la detección de humedad de varias muestras sólidas y líquidas, especialmente para muestras de complejos múltiples.
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