食品中的水分和水分含量分析

水分分析在食品產業的所有領域都發揮著至關重要的作用，從進貨檢驗、品質控制、生產和儲存到新產品開發。水分含量也決定材料成本，並常常影響成品的財務利潤。幾乎在所有情況下，準備好的原料和原料都具有最佳的水分含量，可提供最佳的配方、味道、稠度、外觀和保質期。

太乾燥的物質可能會導致生產中出現靜電放電問題或影響最終產品的一致性。另一方面，過於潮濕的物質可能會結塊並堵塞管道和機械或導致保質期縮短。

水分測定可確保產品品質穩定。食品業始終面臨著將成本維持在最低水準、同時生產大量品質一致的產品的壓力。可靠、快速的水分測定方法使生產中的食品技術人員能夠及時幹預，避免生產中斷甚至暫停。

水的環境、性質和物理狀態因樣品而異。溫度、壓力和鍵結會改變樣品中水的物理狀況，增加每次分析的複雜性，如果數據分析不正確，可能會導致結果混亂。例如，碳水化合物可以在低至 50°C 的溫度下分解，此時它們會發生化學反應，釋放水並增加測量的總水含量。然而，這種「添加的水」不應被視為食品的含水量。

國際和國家標準規定了商業銷售產品允許的水分/水含量門檻。 BRC（英國零售商協會）、IFS（國際特色標準）、GFSI（全球食品安全倡議）、ISO（國際標準化組織）和AOAC（官方農業化學家協會）等監管機構和標準正在加強對食品安全的監管。食品生產、加工、銷售。這增加了品質保證和品質控制所需的工作，並需要更現代、更有效率的解決方案。

許多食品生產商對測量精度、可靠性和可追溯性有嚴格的標準，以確保產品品質。這些 SOP（標準操作程序）描述了樣品製備和測量過程，包括樣品體積、所需測量次數、最大容許偏差以及科學家發現錯誤時的程序。

品質控制科學家使用重量分析、化學和物理方法來確定水分含量或水分含量。

• 熱重分析方法測量乾燥前後稱重的樣品質量的變化。術語「乾燥失重」是指質量的總損失。透過進一步分析，科學家可以確定是否釋放了水、其他揮發物或僅釋放了分解產物。
• 化學方法涉及水和水專用試劑之間發生的化學反應。反應過程中轉化的水量與消耗的試劑量成正比。基於此原理的最著名的方法是卡爾費休滴定法。
• 物理方法利用分離技術或水的物理性質來分析水含量。這些間接測量方法在用於測量水分之前需要根據參考標準或主要方法（例如卡爾費歇爾滴定法）進行校準。輔助方法（例如近紅外光譜）只能與用於執行校準的方法的精度（重複性）一樣準確。

梅特勒-托利多提供用於熱重分析和基於化學反應的方法的儀器和軟體。

乾燥箱法和水分測定儀根據熱重分析原理（稱為乾燥失重）來運作。它們測量水分或乾含量，結果並不特定於水。

使用乾燥箱進行測量的原理很簡單。它比較乾燥前後樣品的質量變化，並假設任何重量損失都是水分。

梅特勒-托利多MS-TS和XPR天平包含差重稱重應用程序，可簡化乾燥失重工作流程。

水分測定儀由兩個組件組成：天平和加熱裝置。測量過程從記錄樣品的起始重量開始。然後，鹵素燈加熱並乾燥樣品，同時整合天平記錄樣品重量。當樣品停止失重時，儀器會自動關閉並根據失重計算水分含量。技術人員可以使用水分測定儀在 2-20 分鐘內快速獲得結果。

梅特勒-托利多 HS 153 或 HC 103 水分測定儀易於操作，可提供快速、可靠的水分含量結果，且結構堅固，可確保較長的使用壽命。它們非常適合在實驗室和生產中使用。 HX204 水分測定儀是低水分含量樣品和/或高度監管行業的最佳選擇。

使用乾燥箱進行乾燥失重通常是水分測定的參考方法。借助鹵素水分分析儀，科學家可以利用重量分析原理快速測定水分含量。如果兩種方法的結果具有可比性，則鹵素水分測定儀可以取代烘箱法。

熱重分析(TGA) 是水分測定的另一種選擇。 TGA 利用爐子和超微量天平連續稱量樣品，同時在受控氣氛中加熱樣品。當樣品被加熱時，它提供作為時間或溫度函數的數據，這提供了比乾燥失重更多的資訊。獨立的 TGA 只能測定樣品的水分含量，但將 TGA 與逸出氣體分析系統結合，可以測定材料的水分含量或識別乾燥過程中釋放的氣體。

卡爾費休方法是一種準確且公認的參考方法，對水俱有選擇性。適用於微量分析（庫侖滴定）和高含水量（容量滴定）。透過使用合適的樣品更換器進行廣泛的自動化，該過程可實現非常高的樣品通量。

• Excellence T5、T7 和 T9 滴定儀適用於各種滴定應用，包括庫侖滴定法和卡爾費雪容量滴定法。
• 緊湊型卡爾費休容量滴定儀適用於各種含水量應用，可快速、精確地測定 100 ppm 至 100% 的水份。
• 緊湊型卡爾費休庫侖滴定儀可對含水量低至 1 ppm 至 5% 的樣品進行特別快速且精確的滴定。
• EasyPlus KFV 專門針對食品業對容量式卡爾費休滴定的需求，可精確測定從 100ppm 到 100% 的水。
• In Motion™ 卡爾費休爐自動進樣器可自動處理卡爾費休滴定的樣品和氣相萃取

選擇最合適的方法取決於樣品的物理和化學特性，例如類型、體積、數量、假定的水分含量、應用需求（例如測量速度、自動化）、法規要求（例如精度）以及進一步特定於產品或製造過程的標準。

重量分析始終是乾燥失重方法並產生樣品的總揮發物含量（包括水）。相較之下，卡爾費休滴定法或物理方法專門針對水並確定樣品的水含量。

重量分析法較適合水分與材料結合較弱的材料。例如，在蜂蜜中，水透過氫鍵與糖分子牢固結合。因此，完成水分含量的重量測定非常耗時，而卡爾費休只需幾分鐘即可測定蜂蜜中的水分含量。

選擇正確的水分測定方法可能很棘手，並且沒有一刀切的解決方案。然而，如果您對以下問題的回答是“是”，那麼卡爾費休是比乾燥失重更好的選擇。

您只需測量水含量嗎？

您的產品是否含有超過微量的揮發物，這會扭曲水分讀數？

你們的產品水分含量很低嗎？