اختبار الرطوبة الغذائية المعنى والطريقة

المياه هي واحدة من المواد التي لا غنى عنها لأنشطة الحياة ، واختبار محتوى الرطوبة هو مؤشر مهم لتحليل الطعام. كمية محتوى الرطوبة في الطعام مهمة للغاية لضمان جودة الطعام. تحكم محتوى الرطوبة الغذائية للحفاظ على الخصائص العضوية للطعام ، والحفاظ على توازن المكونات الأخرى في الطعام ، لضمان استقرار الطعام ذات أهمية كبيرة.

أشكال الماء في الأطعمة

الرطوبة في الطعام موجود في شكل كلا من الماء المربوطة وغير المحدودة. يشير الماء المقيد إلى الماء المتبلور والماء الممتصة ، والتي يصعب الهروب من العينة ؛ يشمل المياه غير المقيدة ترطيب الماء والماء التناضحي والماء الشعري. من السهل نسبيًا فصل هذا النوع من الماء عن العينة ، وعادةً ما يكون اختبار الغذاء لمحتوى الرطوبة غير محدود بشكل أساسي. إذا تم أطول وقت التدفئة والتجفيف دون قيود في تحديد الرطوبة ، فغالبًا ما تخضع جزيئات العينة إلى تفاعلات كيميائية معينة ، والتي ستؤثر على نتائج التحديد. لذلك ، في تحديد محتوى الرطوبة ، يجب أن يوفر درجة حرارة ووقت وظروف تشغيل معينة.

طرق اكتشاف الرطوبة

1. طريقة تجفيف الحرارة:

طريقة تجفيف الضغط الجوي (هذه الطريقة تستخدم على نطاق واسع) ؛
باستخدام فرن التجفيف التقليدي ، يتم وضع العينة في درجة حرارة معينة لتبخر الرطوبة. تتبخر الرطوبة ببطء أكثر في الضغط الجوي وهي مناسبة للعينات ذات المحتوى العالي للرطوبة. يتم استخدام فرن تجفيف الانفجار لتوفير تسخين موحد ، والتوازن الإلكتروني يزن بدقة التغير في كتلة العينة قبل وبعد التجفيف. هذه الطريقة بسيطة واقتصادية ، ولكنها قد لا تفصل المياه المرتبطة في العينة.

طريقة تجفيف الفراغ (يتم استخدام بعض العينات عند تحلل التدفئة) ؛

التجفيف تحت بيئة الفراغ ، تقليل تحلل درجة الحرارة العالية عندما يتبخر الماء. مناسبة لبعض المواد الحساسة للحرارة لمنع أضرار درجات الحرارة العالية. يتحكم فرن تجفيف الفراغ في الضغط الداخلي لضمان تجفيف العينات تدريجياً في درجات حرارة منخفضة ؛ تحافظ مضخة الفراغ على بيئة الضغط المنخفض ، ويتم استخدام توازن إلكتروني لوزن التغيرات في الكتلة بدقة قبل وبعد التجفيف. يمكن أن تحافظ هذه الطريقة على التركيب الكيميائي للعينات بشكل أفضل وهي مناسبة بشكل خاص للعينات المعرضة لدرجات الحرارة المرتفعة.

طريقة تجفيف الأشعة تحت الحمراء (هذه الطريقة تستخدم على نطاق واسع) ؛

طريقة تجفيف الأشعة تحت الحمراء تسخين العينة عن طريق الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء ، مما تسبب في التبخر السريع للرطوبة. تحدد هذه الطريقة محتوى الرطوبة في فترة زمنية قصيرة وهي مناسبة للتحليل السريع. تقيس عدادات الرطوبة بالأشعة تحت الحمراء محتوى الرطوبة بدقة وغالبًا ما يكون لها تحكم في درجة الحرارة المدمجة وأنظمة الوزن الآلية لتبسيط العملية وزيادة الكفاءة.

طريقة تجفيف الفراغ (طريقة المجففة) ؛

من خلال بيئة الفراغ مع الجفاف (مثل الفوسفور بنتوكسيد أو كبريتات الصوديوم ، وما إلى ذلك) لامتصاص الرطوبة لتجفيف العينة. إنه مناسب لبعض العينات التي لا تقاوم درجة الحرارة العالية وتتجنب تلف درجة الحرارة العالية للعينات. يتم استخدام فرن تجفيف الفراغ للحفاظ على حالة الضغط المنخفض ، ويستخدم المجفف لتسريع امتصاص الرطوبة. يتم استخدام التوازن الإلكتروني لوزن التغير في كتلة العينة بدقة قبل وبعد التجفيف.

2. التقطير

التقطير هو طريقة يتم فيها تبخير الماء في عينة وفصله عن المكونات الأخرى عن طريق تسخين العينة. هذه الطريقة مناسبة لمحتوى الرطوبة العالية أو حيث تختلف نقطة الغليان من الرطوبة في العينة بشكل كبير عن تلك الموجودة في المكونات الأخرى. يفصل ويحدد الرطوبة عن طريق تبخير الماء ثم استرداد بخار الماء من خلال عملية التكثيف.

تشمل المعدات المطلوبة:

وحدة التقطير (على سبيل المثال وحدة التقطير Karl Fischer): توفر وحدة التقطير التدفئة ونقل البخار المطلوب لتبخر الرطوبة. تم تصميم وحدات تقطير Karl Fischer خصيصًا لتحديد الرطوبة وقادرة على استخراج الماء بكفاءة من العينة عن طريق التحكم في عملية التقطير لتجنب التداخل من المكونات الأخرى.

المكثف: يتم استخدام المكثف لتبريد بخار الماء المتبخر وتكثيفه في ماء سائل لتقدير الكمية. عادة ما يكون مصنوعًا من الزجاج أو مواد مقاومة لدرجة الحرارة العالية لضمان تبريد فعال.

سخان: يوفر المدفأة الحرارة اللازمة لتبخير الماء في العينة. عادةً ما يتم تجهيز السخان بنظام التحكم في درجة الحرارة لضمان تسخين العينة في درجة الحرارة المناسبة ، وبالتالي تجنب درجات الحرارة المفرطة التي يمكن أن تؤثر على تكوين العينة.

3. طريقة كارل فيشر:

طريقة كارل فيشر هي التحديد الكمي للمياه في عينة عن طريق التفاعل الكيميائي. تعتمد هذه الطريقة على تفاعل الماء مع كاشف كارل فيشر ، الذي ينتج مركبات ، ويتم حساب محتوى الرطوبة من كمية الكاشف المستهلكة. هناك العديد من المتغيرات لطريقة Karl Fischer اعتمادًا على محتوى الرطوبة ونوع العينة:

طريقة Karl Fischer Coulometric (لاختبار الرطوبة التتبع)

تستخدم هذه الطريقة تفاعلًا كهربائيًا يتم توليد اليود عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلال كاشف Karl Fischer ويرتبط التفاعل بالرطوبة. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للكشف الدقيق لكميات صغيرة جدًا من الرطوبة وغالبًا ما يتم استخدامها لتحليل العينات ذات المحتوى المنخفض للرطوبة. يوفر محلل الرطوبة coulometric Karl Fischer تحكمًا دقيقًا في تفاعل التحليل الكهربائي وقياس التيار الكهربائي لتحديد كميات النزرة من الرطوبة.

طريقة Karl Fischer الحجمي (للكشف عن الرطوبة المستمر)

تحدد هذه الطريقة الرطوبة عن طريق إضافة كاشف كارل فيشر إلى العينة ومعايرة التفاعل. إنه مناسب للعينات ذات المحتوى العالي أو المستمر. يحدد معايرة Karl Fischer الحجمي بدقة محتوى الرطوبة عن طريق معايرة تلقائية ويقدم ملاحظات حول النتائج.

طريقة فرن Karl Fischer Kjeldahl (للعينات المذابة وغير القابلة للذوبان)

تستخدم هذه الطريقة كاشف Karl Fischer للتفاعل مع الرطوبة في عينات مذابة أو غير قابلة للذوبان. طريقة فرن Karl Fischer مناسبة للعينات الصلبة ، وخاصة العينات الكبيرة أو العينات التي قد تتحلل في درجات حرارة عالية. توفر هذه الطريقة تحديدًا دقيقًا للغاية للرطوبة ويستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والصيدلانية والغذائية.

تحديد نشاط المياه (AW):

يشير نشاط الرطوبة (AW) إلى حرية الماء في عينة ويؤثر على نمو الميكروبات والحفاظ على الطعام. يتم تحديد نشاط الماء عن طريق مقياس نشاط الرطوبة ، والذي يحدد نشاط الماء للعينة عن طريق قياس تشبع بخار الماء على سطح العينة. تختلف هذه الطريقة عن تحديد محتوى الرطوبة التقليدي من حيث أنه يركز على توافر الرطوبة بدلاً من المبلغ الإجمالي ، ويستخدم على نطاق واسع للمنتجات الحساسة لنشاط الرطوبة ، مثل الطعام والمستحضرات الصيدلانية.

5. التجفيف الكيميائي:

تمتص طريقة التجفيف الكيميائي الرطوبة من العينة من خلال استخدام مجففة كيميائية ، مثل بنتوكسيد الفوسفور أو حمض الكبريتيك المركز. هذه الطريقة مناسبة للعينات التي لا تتسامح مع درجات حرارة عالية ، حيث أن المجففة يسارع امتصاص الرطوبة ويضمن عدم تلف مكونات العينة بسبب ارتفاع درجات الحرارة. يتم خلط العينة مع المجففة وتترك لفترة زمنية معينة ، ويتم مراقبة التغيير في كتلة العينة باستخدام معدات الوزن لتحديد محتوى الرطوبة. تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع لتحليل المواد والعينات الحساسة.

6. طريقة الميكروويف:

تستخدم طريقة تحديد رطوبة الميكروويف تسخين الميكروويف للعينة ، مما يؤدي إلى تبخر سريع للماء. تتميز هذه الطريقة بالسرعة والدقة وتستخدم على نطاق واسع لتحديد الرطوبة للطعام والمنتجات الزراعية والعينات البيئية وما إلى ذلك. يمكن لاختبار رطوبة الميكروويف التحكم بدقة في طاقة الميكروويف والوقت ، مما يوفر اختبارات فعالة في فترة زمنية قصيرة. إنه يستنتج محتوى الرطوبة من فقدان الكتلة للعينة أو تغيير إشعاع الميكروويف بكفاءة عالية وأتمتة.

7. مطياف الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء:

يعتمد التحليل الطيفي للامتصاص بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) على خصائص امتصاص الرطوبة للإشعاع بالأشعة تحت الحمراء لتحديد الرطوبة. تتعرض العينة إلى طول موجي معين من الضوء بالأشعة تحت الحمراء ويمتص الرطوبة نطاقًا محددًا من الإشعاع. تقوم الأداة بتحليل محتوى الرطوبة من خلال قياس كثافة الامتصاص. يتم الحصول على بيانات محتوى الرطوبة الدقيقة في الوقت الفعلي دون تدمير العينة ، وهو مناسب للكشف عن الرطوبة للعينات الصلبة والسائلة المختلفة ، وخاصة بالنسبة للعينات المعقدة متعددة المكونات.