1. 食品中水分測定的意義
水是維持動物、植物和人體生存必不可少的物質(zhì)。不同種類的食品，水含量差別很大。除谷物和豆類種子（一般水為12％一16%）以外，作為食品原料或產(chǎn)品的許多動植物含水量為60％一90%，有的可能更高。控制食品的水含量，對于保持食品的品質(zhì)，維持食品中其他組分的平衡關系，保證食品具有一定的保存期等起著重要的作用。例如，面包的水含量若低于30%，其外觀形態(tài)干癟，失去光澤，新鮮度嚴重下降；粉狀食品水含量控制在5％以下，可抑制微生物生長繁殖，延長保存期。食品原料或產(chǎn)品中水含量高低，對加工、運輸成本核算等也具有重要意義，是工藝過程設計的重要依據(jù)之一。水含量還是進行其他食品化學成分比較的基礎。如某種食品蛋白質(zhì)含量為40g/100g ，水含量30g/100g，另一種食品蛋白質(zhì)含量25g/100g，水含量60g/100g，并不能直觀地認為前者蛋白質(zhì)的含量高于后者，應折算成干物質(zhì)后比較。水含量還是產(chǎn)品品質(zhì)與價格的決定因素。非加工需要而故意人為“注水”的產(chǎn)品應屬偽劣產(chǎn)品范疇。因此，食品中水含量的測定是食品分析的重要項目之一。
2012年5月30日修訂GB18394-2001《畜禽肉水限量》的征求意見稿提出了更嚴格的要求，即豬肉、牛肉、雞肉含水量不超過76.5%，羊肉含水量不超過77.5%，鴨肉含水量不超過80%。
2. 食品中水的存在形式
食品的形態(tài)有固態(tài)、半固態(tài)和液態(tài)，無論是原料，還是半成品或成品，都含有一定量的水。高水含量的物料切開后水并不流出，其原因與水的存在形式有關。食品中水的存在形式分別為游離態(tài)和結(jié)合態(tài)兩種形式，即游離水和結(jié)合水。
2.1 游離水
游離水（Freewater)，又稱自由水，存在于細胞間隙，具有水的一切物理性質(zhì)，即100℃時沸騰，0℃以下結(jié)冰，并且易汽化。游離水是食品的主要分散劑，可以溶解糖、酸、無機鹽等。自由水在烘干食品時容易氣化，在冷凍食品時凍結(jié)，故可用簡單的熱力方法除去。游離水促使腐蝕食品的微生物繁殖和酶起作用，并加速非酶褐變或脂肪氧化等化學劣變。游離水可分為不可移動水或滯留水(Occludedwater)、毛細管水（CapillaryWater）和自由流動水（FluidWater）三種形式。滯留水是指被組織中的纖維和亞纖維膜所阻留住的水；毛細管水是指在生物組織的細胞間隙和食品的結(jié)構組織中通過毛細管力所系留的水；自由流動水主要指動物的血漿、淋巴和尿液以及植物導管和液泡內(nèi)的水等。
2.2 結(jié)合水
結(jié)合水（BoundWater)，又稱束縛水，與食物材料的細胞壁或原生質(zhì)或蛋白質(zhì)等通過氫鍵結(jié)合或以配價鍵的形式存在，如在食品中與蛋白質(zhì)活性基團（-OH、-NH、-COOH、-CONH2）和碳水化合物的活性基團（-OH）以氫鍵相結(jié)合而不能自由運動。根據(jù)結(jié)合的方式又可分為物理結(jié)合水和化學結(jié)合水。加熱時結(jié)合水難汽化，具有低溫（-40℃或更低）下不易結(jié)冰和不能作為溶劑的性質(zhì)。結(jié)合水與食品成分之間的結(jié)合很牢固，可以穩(wěn)定食品的活性基團。迄今為止，從食品化學的角度研究食品中水的存在形式的工作仍在繼續(xù)。水測定時結(jié)合水很難去除。
3. 加熱失重法（烘干法）水分儀在食品行業(yè)中的應用
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測定水分含量值，利用加熱對水分揮發(fā)的影響，將物料中的水分烘干。傳統(tǒng)比較通用的水分測定方法是烘箱法，是將物料樣品放入烘箱烘干，利用電子天平對物料烘干前后分別進行稱重后，人工計算得出水分值…… 了解烘干法水分儀原理詳情
烘干法水分測定儀原理
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測定水分含量值，利用加熱對水分揮發(fā)的影響，將物料中的水分烘干。傳統(tǒng)比較通用的水分測定方法是烘箱法，是將物料樣品放入烘箱烘干，利用電子天平對物料烘干前后分別進行稱重后，人工計算得出水分值。該方法測定一個樣品需要2~4個小時，對于一些高節(jié)奏生產(chǎn)的企業(yè)，烘箱法嚴重影響生產(chǎn)效率，已達不到該類企業(yè)的使用需求。
采用鹵素加熱技術，升溫比市場上傳統(tǒng)紅外加熱技術快40%
在該背景下，維科美拓水分儀采用一種高效率的烘干加熱器—高品質(zhì)環(huán)狀鹵素燈（遠紅外水分快速測定儀采用遠紅外暗場加熱器）對樣品進行加熱，替代傳統(tǒng)烘箱加熱，該種方法加熱速度快、加熱均勻。維科美拓烘干法水分快速測定儀將烘箱干燥法進行一體化升級，將加熱模塊、稱重模塊、操作模塊、人機智能模塊完美的結(jié)合在一起，系統(tǒng)可根據(jù)測定趨勢智能停機并分析樣品水分值，將結(jié)果結(jié)果直接顯示在屏幕上，實現(xiàn)一鍵啟動即可獲取可靠結(jié)果，測定結(jié)果與烘箱法具有良好的一致性，一般樣品的測定僅需幾分鐘即可完成，工作效率遠高于烘箱法，廣受企業(yè)用戶的青睞與好評。
根據(jù)用戶的不同需求，我們可以提供以下解決方案：
4. 卡爾費休法水分儀在食品行業(yè)中的應用
卡爾費休法有滴定法（容量法）和庫侖法(電量法)兩種方法，是卡爾·費休(Karl Fischer)提出的測定水分的分析方法。卡爾費休法是測定物質(zhì)水分的各類化學方法中，對水最為專一、最為準確的方法?？栙M休法經(jīng)過近年市場改進，提高了準確度，擴大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標準方法……了解卡爾費休水分儀原理詳情
卡爾費休水分儀原理與發(fā)展
卡爾費休法簡稱費休法，是1935年卡爾·費休(Karl Fischer)提出的測定水分的容量分析方法。費休法是測定物質(zhì)水分的各類化學方法中，對水最為專一、最為準確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進，提高了準確度，擴大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標準方法。
費休法有滴定法與庫侖電量法兩種方法。 適用于許多無機化合物和有機化合物中含水量的測定。 是世界公認的測定物質(zhì)水分含量的經(jīng)典方法?？煽焖贉y定液體、固體、氣體中的水分含量，是最專一、最準確的化學方法，為世界通用的行業(yè)標準分析方法。廣泛應用在石油、化工、電力、醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)及院?？蒲械仍?。
利用卡爾費休法測定物質(zhì)中水分是一種重要而靈敏的化學分析方法，但除了有一個非常好的測定儀器外,必須對測定的物質(zhì)中有無干擾物質(zhì)存在，根據(jù)物質(zhì)中水分的含量確定適當?shù)倪M樣量，克服各種影響測定精度的因素,細心操作，才能得到好的測定結(jié)果。1935年卡爾－費休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析測定水分的方法，這種方法即是GB6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質(zhì)的水分。后來，又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展，繼而又將庫侖計與容量法結(jié)合起來推出庫侖法。這種方法即是GB7600《運行中變壓器油水分含量測定法（庫侖法）》中的測試方法。分類目測法和電量法統(tǒng)稱為容量法?？ㄊ戏椒ǚ譃榭ㄊ先萘糠ê涂ㄊ蠋靵龇▋纱蠓椒?。兩種方法都被許多國家定為標準分析方法，用來校正其他分析方法和測量儀器。
水分反應原理
碘氧化二氧化硫時，需要一定量的水參加反應：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4 ，該反應是可逆的。為了使反應向正方向移動并定量進行，須加入堿性物質(zhì)。因此，試劑必須加進甲醇或另一種含活潑OH基的溶劑，使硫酸酐吡啶轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶。
KF庫侖滴定法中，電解質(zhì)電化學法直接電解產(chǎn)生所需的碘。利用電荷與碘之間嚴格的定量關系，測量計算水的含量。當有很少量的游離碘時，Pt指示電極兩端的電壓差急劇降低，利用這一變化確定滴定終點。
電解反應（法拉第電解定律）
在電解過程中,電極反應如下：
陽極：2I--2e→I2
陰極：I2+2e→2I- ，2H++2e→H2↑
從以上反應中可以看出，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，需要1mol的水，相當于是1mol碘與1mol水的當量反應，電解1mol碘需要2×96493C電量（法拉第恒量9.6493×10000C/mol ），1mol碘可消耗水的質(zhì)量為18g。
由法拉第電解定律可得 M×10-6/18=Q×10-3/2*9.6493，故M=Q/10.722
式中：W--樣品中的水分含量（μg）； Q--電解電量（mC）；18--水的分子量。
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5. 在線水分測定儀在食品行業(yè)中的應用
在線水分儀是指在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品水分進行連續(xù)監(jiān)測并實時顯示的儀器，在醫(yī)藥行業(yè)主要以微波法和紅外法兩種方案為主，在線水分測定儀也屬于一種快速檢測水分的方案，與便攜式水分測定儀不同的是，它可以直接安裝在作業(yè)現(xiàn)場，對物料水分進行實時監(jiān)控，企業(yè)可通過分析歷史數(shù)據(jù)去完善生產(chǎn)工藝，也可以通過水分預警功能進行現(xiàn)場水分超標的快速處理，助力企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運行，在企業(yè)生產(chǎn)活動中占據(jù)十分重要的地位……了解在線水分儀原理詳情
近紅外在線水分儀原理
紅外光吸收原理物質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構，如水中的氧-氫鍵和有機物中的碳-氫鍵，會吸收特定波長的近紅外光線。在特定波長下，所反射的近紅外線能量和它所包含的吸收近紅外線的分子的數(shù)量成反比。水分儀是根據(jù)近紅外波長會被水分子吸收的原理，分析某特定波長的近紅外能量變化。
水分子不是靜止的：當遇到特定的能量帶時，它們會振動。水分子中兩個氫原子與氧原子的鍵會伸展、收縮、或以其它形態(tài)扭曲。需要外來的能量引起這些振動，需要的能量遍及整個電磁光譜的特定波段。在整個光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對于水分子特別強烈，同時儀器在發(fā)射、過濾和接收這能量方面更容易實現(xiàn)。使用近紅外光能量的特定波長，以提供適量的能量給被測產(chǎn)品中的水分。一般用以測量水分的波長保持在 1 至 2.5 微米范圍。
特定波長能量被吸收的多少，取決于近紅外能量束所遇到的水分子多少和在該特定波長的吸收強度。能量束所遇到的水分子數(shù)量是與所測物質(zhì)中水分成正比。同時因為水分儀是反射比的形式，測量的光束亦被受測物質(zhì)的反射和吸收特性所影響。近紅外線水分測量技術是一種非破壞性，非接觸式的實時水分檢測技術。
在線近紅外水分監(jiān)測系統(tǒng)工作原理
紅外在線水分測定儀把多個波長的近紅外線光束聚集到被測物表面上，其表面反射的近紅外線的光束被一個高級紅外光學探測系統(tǒng)接收和處理。這種高級紅外光學探測系統(tǒng)能快速處理數(shù)據(jù)。一個內(nèi)嵌式的超性能微型數(shù)字信號處理芯片用來處理、儲藏和顯示所需要的數(shù)據(jù)。其精確度和穩(wěn)定性非常出眾。
在線紅外水分測定儀利用的現(xiàn)象是：許多的物質(zhì)在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。當測量受測物質(zhì)的水含量時，最少選擇兩種波長。一種是為參照波長，不會被受測物質(zhì)或水強烈吸收。另一種是為測量波長，它不會被受測物質(zhì)強烈吸收，但會被水強烈吸收。
在線紅外水分測量儀使用裝嵌在轉(zhuǎn)輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會被聚焦在受測試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測量光被投影在樣品上。這兩個具有時序的光能脈沖會被反射回到一個探測器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個電信號。參考通道表示預計的反射能量的多少。測量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現(xiàn)衰減。這兩個信號結(jié)合形成一個比率。這比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。
兩種通道的信號強度結(jié)合成以下的方程式：R/M X M1/R1=比率
其中：R--代表產(chǎn)品光束的參照通道
M--代表產(chǎn)品光束的測量通道
M1--代表補償光束的測量通道
R1--代表補償光束的參照通道
如果有漂移狀況出現(xiàn)，諸如測量波長的光的強度改變，M和M1值會同時相稱地受影響，對于比率來說，漂移的結(jié)果被抵消，保持了測量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。
微波在線水分儀原理
微波是一種高頻電磁波，微波透射介質(zhì)時產(chǎn)生的衰減、相位改變主要由介質(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切值決定。水是一種極性分子，水的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值都遠高于一般介質(zhì)。通常情況，含水介質(zhì)的介電常數(shù)和損耗角正切值的大小主要由它的水分含量決定。微波透過物料后被微波接收器接收，根據(jù)微波功率的衰減和相位移的改變，即可計算物料中的水分含量。
由于微波完全穿透過程物料，所以所有的物理性水份都能被測定。這不僅適用于表面的水份，而且也適于內(nèi)部的水份。該技術保證了裝置很高的測量準確性和精度，物料的顏色和表面結(jié)構不會影響測量結(jié)果?？梢詮V泛運用于煤、燒結(jié)（球團）混合料、鐵礦石、化學品、鋁土礦、鎳礦、糖、煙草、蔗渣、谷物、硅、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非傳導材料。
微波在線水分儀詳解
根據(jù)不同的物料和它的屬性，傳感器探頭可達到約150mm至200mm測量深度。產(chǎn)品的總水分即該物料的核心水分以及表面水分，將被測量分析，有時表層水分并不是真實值。傳感器具有較高的穿透性，所以物料表面堆積的污物是不影響測量的。
每種物料的介電常數(shù)或相對介電常數(shù)的變化，這是重要的測量原理。為了更好地理解工作原理，下面是一個非常簡單的解釋：
水的相對介電常數(shù)εr=80左右，大部分其他材料約為εr=1-10左右。例如，沙礫εr值在3-4之間。這意味著，有一個大的可測量的差異，水（80）和被測量（1-10）的物料的相對介電常數(shù)εr。
根據(jù)這種差異可以直接測量相關物料的水分值。然后以質(zhì)量百分比的物料水分含量作為一個值的標準信號的形式輸出。
換句話說：越多的水或濕氣包含在物料中，其相對介電常數(shù)εr的值就越接近80.
在線式實時測量，當物料通過傳感器時即可獲得測量信號，即使是在快速流動的生產(chǎn)線上，靜止實體物料的測量也是可以的。
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6. 便攜式水分測定儀在食品行業(yè)中的應用
便攜式水分測定儀實際上是一種快速檢測物料水分的儀器，整體精度不如實驗室水分測定儀，但比“老師傅”的觸感和經(jīng)驗更靠譜、準確，經(jīng)過校準的便攜式水分測定儀可在作業(yè)現(xiàn)場快速測定出樣品的含水率，如檢測出橡塑材料水分含量超出預警，則送往專業(yè)實驗室采用實驗室水分測定儀進行分析確認。便攜式水分測定儀因攜帶方便、檢測快速等特點，在橡塑行業(yè)來料、生產(chǎn)現(xiàn)場、抽檢等場景得到廣泛應用。
7. 露點法水分測定儀在食品行業(yè)中的應用
露點測定采用的是阻容法，當傳感器與氣體充分接觸時，可以快速的顯示氣體的露點/濕度參數(shù)。露點儀可以安裝應用在生產(chǎn)線上進行實時監(jiān)控，也可以便攜式攜帶至現(xiàn)場隨機監(jiān)測，無需耗材，經(jīng)濟方便。氣體露點濕度的檢測主要有兩方面應用，一是倉儲、運輸環(huán)節(jié)的環(huán)境氣體的水分檢測；二是生產(chǎn)設備及生產(chǎn)用氣的水分檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題，以便采取有效的措施，降低這些氣體濕度的干擾及原材料或成品的含水率。
