早期人們判斷物品水分含量高低(即干燥程度)的方法是通過人的感官進行定性判斷,比如用手摸可以感覺這個樣品比那個樣品更干燥一點。到19世紀隨著產(chǎn)品的工業(yè)化開始,人們需要更精確的判斷產(chǎn)品水分含量,即定量分析產(chǎn)品的水分含量,因此,儀器檢測逐漸進入各行各業(yè)的水分分析。目前水分含量的儀器測量方法主要有:
1.熱失重法:
熱失重法又叫干燥方法,即將樣品干燥至恒重,檢測樣品干燥前后的重量變化,其中損失的重量就定義為該樣品含水量,可通過下列公式計算水分含量:
水分含量= (干燥前重量 — 干燥后重量)/ 干燥前重量 X 100%
根據(jù)干燥方式的不同,目前主要包括烘箱干燥法,紅外線干燥法以及微波干燥法等。
1.1 烘箱干燥法:
是目前最通用的水分檢測技術(shù),而且是許多行業(yè)水分檢測的國標法;首先在天平上稱取樣品的初始重量,然后放入烘箱進行加熱,并將樣品中的水分及相應(yīng)揮發(fā)份蒸發(fā)出來,再在天平上稱取其干燥后的重量,并進行計算得出樣品的含水量。
由于烘箱干燥法利用的是空氣對流熱,其熱效率相對較低,因此該方法檢測速度慢,一個測量需要幾個小時甚至更長,隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,人們需要快速知道生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的水分含量,因此烘箱干燥法已不能滿足這種快速測量的要求,應(yīng)運而生了紅外快速水分儀、微波干燥水分儀等,這些儀器檢測速度更快,可將一個測量時間縮短到幾分鐘,甚至幾十秒鐘。
1.2 紅外快速水分儀:
紅外快速水分儀是指通過紅外線加熱干燥的方式直接測量水分,遵循熱重法原理,樣品通過吸收紅外輻射能量并加熱排除易揮發(fā)份,
與此同時,內(nèi)置稱重系統(tǒng)在水分分析的起點和終點測量樣品重量,通過計算初始和最終樣品量間的差值得出樣品的水分含量。
紅外快速水分儀包含了加熱部分和稱重部分,并將兩者有機的結(jié)合起來,由于利用的是紅外輻射能加熱樣品,因此測量時間短、測量速度快,具有測量準確、操作簡便的優(yōu)勢。其中精度最高的,如右下圖的MA100。
1.3 微波超快速水分儀LMA200PM:
類似于紅外水分儀,微波水分儀指通過微波干燥直接測量水分,遵循熱重法原理,分析時,樣品通過微波輻射能量加熱,內(nèi)置稱重系統(tǒng)在水分分析的起點和終點測量樣品重量,通過計算初始和最終樣品量間的差值得出熱失重值,
并以絕對值或百分比表示水分。
微波輻射干燥與紅外輻射干燥相比的最大差異在于:微波僅作用于偶極分子,換句話說,輻射能量透過樣本在樣品內(nèi)部加熱。因此,一方面,從理論上,微波干燥法也能稱為水選擇法,微波干燥器不會加熱揮發(fā)性成分(如脂肪,油等),對于這類樣品,微波干燥器比紅外干燥器更適用且更準確;
另外,測量速度非?欤麄測量時間僅需2分鐘即可完成。
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