CN110132781A - 一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其可为多组分食品含水率的测定提供较为规范的参考，可提高实验测定结果的规范性和准确性，其包括以下实验步骤：S1实验准备：S11所述实验样品的选取及制备，S12所述实验容器的确定，S13所述实验样品的放置；S2实验样品的质量测量：S21所述实验样品的初步测量，S22所述实验容器及实验样品的放置，S23对所述高水分活度组分样品、低水分活度组分样品的湿度进行处理，S3依据公式Xen=(Men/Mi)(X0+1)‑1计算多组分食品中低水分活度组分含水率。

Description

一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法
技术领域
本发明涉及食品中各组分含水率的测定技术领域，具体为一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法。
背景技术
含水率是食品中一项重要的参数，对于食品的防潮、货架期预测都有着十分重要的作用。含水率的测定主要有干燥法、蒸馏法、滴定法等，对于多组分食品而言，因为各组分的组成成分、结构及容积等的不同，所以水分在各组分间的扩散也更为复杂，研究多组分食品中各组分含水率的变化相应的会有许多限制和约束条件。
目前，对多组分食品低水分活度组分含水率的测定主要基于水分扩散系数模型理论，根据多组分食品低水分活度组分的质量变化进行测定，但是水分扩散系数易受样品的含水率、温度条件等多种因素影响，因此给食品低水分活度组分含水率的测定造成了极大困难；且现有技术中用于多组分食品含水率测定的实验样品及假设条件的确定缺少统一规范，使实验误差和结果存在一定的偶然性，导致实验结果偏差较大的问题出现。因此，提供一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，为假设条件下的多组分食品的含水率的测定提供一个较为规范的参考，从而获得精确、规范的含水率测量结果，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的多组分食品中低水分活度组分含水率的测定较为困难，测定过程不规范，结果偏差大的问题，本发明提供了一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其可为多组分食品含水率的测定提供较为规范的参考，可提高实验测定结果的规范性和准确性。
一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其包括以下实验步骤：S1，实验准备；S2，实验样品的质量测量；S3，多组分食品中低水分活度组分含水率的计算；其特征在于，所述步骤S1中，所述实验准备包括以下具体步骤：
S11，所述实验样品的选取及制备，选取所述多组分食品中的高水分活度组分、低水分活度组分作为所述实验样品，所述实验样品的尺寸符合无限大平板模型；
S12，所述实验容器的确定，选取金属材质容器或有机玻璃容器作为所述实验容器，所述实验容器的尺寸与步骤S11中选取的所述实验样品的尺寸相匹配；
S13，所述实验样品的放置，将所述步骤S11中选取的所述实验样品放置于步骤S12中确定的所述实验容器中，将所述高水分活度组分样品放置于所述低水分活度组分样品的下方，且所述高水分活度组分样品的底端与所述低水分活度组分的顶端充分接触；
所述步骤S2中，所述实验样品的质量测量包括以下具体步骤：
S21，所述实验样品的初步测量，在步骤S14，将所述容器放置于高阻隔性铝塑薄膜前，采用电子天平称量所述实验容器、高水分活度组分样品的总重量MV1，称量所述实验容器、所述低水分活度组分样品、高水分活度组分样品的总重量Mt1；
S22，所述实验容器及实验样品的放置，将所述步骤S21中测量后的所述实验容器及放置于所述实验容器内的实验样品放置于高阻隔性铝塑薄膜中，
S23，对所述高水分活度组分样品、低水分活度组分样品的湿度进行处理，将包裹于所述高阻隔性铝塑薄膜中的所述实验容器、放置于所述实验容器内的实验样品放置于所述恒温恒湿箱中进行湿度处理，预先设定所述恒温恒湿箱的温度条件、相对湿度条件，所述湿度处理包括n个湿度阶段，n为大于等于零的整数，完成每个湿度阶段的湿度处理后称量所述实验容器、高水分活度组分样品的总重量MV2n，采用电子天平称量所述实验容器、低水分活度组分样品、高水分活度组分样品的总重量Mt2n；
所述步骤S3中，相应湿度阶段的所述低水分活度组分样品的含水率依据以下公式进行计算：Xen=(Men/Mi)(X0+1)-1，公式中X0为初始含水率，即当n=0时，未对所述低水分活度组分样品的湿度进行处理时的所述低水分活度组分样品的质量， Mi为所述低水分活度组分样品的初始质量，Mi= Mt1-Mv1，Men为相应湿度阶段的所述低水分活度组分样品的质量，Men=Mt2n-Mv2n。
其进一步特征在于，步骤S1中，所述实验样品的形状为方形或圆形；
所述低水分活度组分指同一种所述多组分食品中的水分活度组分相对于另外一种组分含量较低的成分；
所述实验样品为独立成型的固体或半固体结构；
在步骤S1中，所述实验样品的厚度为2-3mm，所述实验样品的表面积与所述厚度的数值比大于10；
在步骤S23中，n个湿度阶段的相邻两个湿度阶段之间间隔一定的时间T；
所述恒温恒湿箱的温度条件控制在20℃-50℃之间；
所述恒温恒湿箱的湿度条件控制在0%-100%之间；
所述步骤S2中，所述电子天平的精度为0.0001；
在步骤S2中，限定所述实验样品的测量时间，所述测量时间小于等于20s。
采用本发明方法可以达到如下有益效果：通过采用本发明方法，可以实现多组分食品低水分活度组分含水率的准确测定，从而为多组分食品含水率的测定提供较为规范的参考；通过在实验过程中对实验样品的尺寸进行约束，对湿度处理的温度条件、相对湿度条件进行预先设定约束，减少了多组分食品低水分活度组分的测定中的不确定影响因素及偶然性，从而可提高测量结果的准确性。
附图说明
图1为本发明的实验流程图；
图2为本发明的实施例一测得的饼皮的平均含水率的折线图；
图3为本发明的实施例二测得的韧性饼干的平均含水率的折线图。
具体实施方式
见图1，实施例一，以米威化饼干二组分食品在非渗透条件下水分扩散特性研究为例。具体测量步骤包括：
S1，实验准备，S11，选取实验样品，选取米威化饼干二组分食品为实验样品，将米威化饼干分为饼皮、馅料两种组分，两种组分均为方形，其中饼皮为低水分活度组分样品，馅料为高水分活度组分样品，米威化饼干的饼皮、馅料的厚度为2mm，尺寸100mm×100mm×2mm；，本实施例中同时选取三组米威化饼干的饼皮、馅料,实验样品的厚度根据样品特性决定；
S12，选取实验容器，选取有机玻璃容器作为实验容器，玻璃容器的尺寸规格为100mm×100mm×8mm方形玻璃器皿，容器底面为平整的光面；
S13，选取米威化饼干的馅料及饼皮放入到方形有机玻璃容器中，其中米威化饼干的馅料及饼皮接触面的表面积与玻璃容器的底面积应相同，饼皮及馅料在容器中的放置方式为饼皮在馅料的上方，馅料平整的铺在玻璃容器的底面上，与底面紧密接触，并且保证馅料和饼皮的接触面是紧密接触，馅料和饼皮的四周和容器内壁紧密接触；
S2中，实验样品的质量测量，S21，测量有机玻璃容器与馅料的总质量Mv1，再测量放入饼皮后的总质量Mt1；
S22，将步骤S21中已经称量好的3组实验样品加盖装入到体积大小相当的高阻隔性铝塑薄膜中；
S23，然后将其放入到已经调整好温度及相对湿度条件的恒温恒湿箱中，恒温恒湿箱的温度和相对湿度设定根据要求确定，通常温度在20℃-50℃之间，相对湿度在0-100%之间，本试验采用温度23℃，相对湿度为90%。参考水分扩散的规律，刚开始阶段水分扩散较快，中后期水分扩散变得缓慢，故测量时间间隔划分为10个阶段，即n=10，设定恒温恒湿箱的相对湿度为10% 、20%……100%，时间间隔T为1天，因此10个湿度阶段需要10天，第1-2天每2个小时测量一次饼皮及馅料和有机玻璃容器总质量Mt2及馅料和玻璃容器的总质量Mv2n，第3-4天每6个小时测量一次饼皮及馅料和有机玻璃容器总质量Mt2n及馅料和玻璃容器的总质量Mv2n，第5-6天每12个小时测量一次饼皮及馅料和玻璃容器总质量Mt2 n及馅料和玻璃容器的总质量Mv2n，实验中低水分活度组分的测量间隔时间根据实验样品的吸湿特性决定；
在S21、S23测量中，应动作迅速，将带包装的样品迅速拿到电子分析天平出，取出样品后迅速称量，整个称量过程尽可能少于20s；
S3，计算饼皮的含水率，含水率计算公式为：Xen=(Men/Mi)(X0+1)-1
其中Mi= Mt1-Mv1，Men=Mt2n-Mv2n，通过上述3组平行实验，将得到的数值取平均值即为该米威化饼干中饼皮的含水率数值；
将测得数据绘制折线图，如图2所示，横轴表示时间轴，表示10个湿度阶段，竖轴表示与每个湿度阶段相对应的饼皮的含水率，数值范围0g-0.3g之间，从图中的折线可以看出，测得的低水分活度组分饼皮的含水率随每个湿度阶段的恒温恒湿箱的相对湿度值的增加而呈稳定的上升趋势，且通过本测定方法测得的含水率数值与现有的米威化饼干二组分食品中的饼皮的实际含水率的数值较为接近，因此，可以为多组分食品低水分活度组分含水率的测定提供参考。
见图1，实施例二，以韧性饼干及果丹皮二组分食品在非渗透条件下水分扩散特性研究为例。具体测量步骤包括：
S1，实验准备，S11，选取实验样品，选取韧性饼干及果丹皮二组分食品为实验样品，其包括韧性饼干、果丹皮两种组分，两种组分均为圆形，其中韧性饼干为低水分活度组分样品，果丹皮为高水分活度组分样品，韧性饼干、果丹皮的厚度为2mm，尺寸100mm×100mm×2mm；本实施例中同时选取三组韧性饼干、果丹皮，实验样品的厚度根据样品特性决定；
S12，选取实验容器，选取金属容器作为实验容器，金属容器的尺寸规格为100mm×100mm×8mm圆形金属器皿，容器底面为平整的光面；
S13，选取韧性饼干、果丹皮放入到圆形金属器皿中，其中韧性饼干、果丹皮接触面的表面积与金属容器的底面积应相同，韧性饼干、果丹皮在金属容器中的放置方式为韧性饼干在果丹皮的上方，果丹皮平整的铺在金属容器的底面上，与底面紧密接触，并且保证韧性饼干和果丹皮的接触面是紧密接触，韧性饼干和果丹皮的四周和容器内壁紧密接触；
S2中，实验样品的质量测量，S21，测量金属容器与果丹皮的总质量Mv1，再测量放入韧性饼干后的总质量Mt1；
S22，将步骤S21中已经称量好的3组实验样品加盖装入到体积大小相当的高阻隔性铝塑薄膜中；
S23，然后将其放入到已经调整好温度及相对湿度条件的恒温恒湿箱中，恒温恒湿箱的温度和湿度设定根据要求确定，通常温度在20℃-50℃之间，相对湿度在0-100%之间，本试验采用温度23℃，相对湿度为100%。参考水分扩散的规律，刚开始阶段水分扩散较快，中后期水分扩散变得缓慢，故测量时间间隔划分为10个阶段，即n=10，设定恒温恒湿箱的湿度为10% 、20%……100%，时间间隔T为1天，因此10个湿度阶段需要10天，第1-2天每2个小时测量一次韧性饼干和果丹皮和金属容器总质量Mt2及果丹皮和金属容器的总质量Mv2n，第3-4天每6个小时测量一次韧性饼干和果丹皮和金属容器总质量Mt2n及果丹皮和金属容器的总质量Mv2n，第5-6天每12个小时测量一次韧性饼干和果丹皮和金属容器总质量Mt2n及馅料和玻璃容器的总质量Mv2n，实验中低水分活度组分的测量间隔时间根据实验样品的吸湿特性决定；
在S21、S23测量中，应动作迅速，将带包装的样品迅速拿到电子分析天平出，取出样品后迅速称量，整个称量过程尽可能少于20s；
S3，计算韧性饼干的含水率，含水率计算公式为：Xen=(Men/Mi)(X0+1)-1
其中Mi= Mt1-Mv1，Men=Mt2n-Mv2n，通过上述3组平行实验，将得到的数值取平均值即为该米威化饼干中韧性饼干的含水率数值；
将测得的含水率数值绘制成折线图，如图3所示，横轴表示时间轴，表示10个湿度阶段，竖轴表示与每个湿度阶段相对应的饼皮的含水率，数值范围0g-0.25g之间，从图中的折线可以看出，测得的低水分活度组分饼皮的含水率随每个湿度阶段的恒温恒湿箱的相对湿度值的增加而呈稳定的上升趋势，且通过本测定方法测得的含水率数值与现有的米威化饼干二组分食品中的饼皮的实际含水率的数值较为接近，因此，可以为多组分食品低水分活度组分含水率的测定提供参考。
实施例一、二中恒温恒湿箱采用庆生科技有限公司生产的型号为THS-AOC-100AS的湿度处理设备；本发明中选用金属容器与有机玻璃容器的目的是确保水分发生扩散时，与金属容器或玻璃容器内壁接触的样品表面不会有水分扩散至容器材料中，确保水分仅在两组分样品的表面发生单向扩散，从而进一步保证了测量的含水率的准确性；高阻隔性铝塑薄膜的作用是创造密闭环境，是基于非渗透包装条件下保证水分扩散仅发生在多组分之间，外界环境中的水分不会扩散到食品中，进一步保证了通过该方法测得的含水率的准确性。

Claims (10)

1.一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其包括以下实验步骤：S1，实验准备；S2，实验样品的质量测量；S3，多组分食品中低水分活度组分含水率的计算；其特征在于，所述步骤S1中，所述实验准备包括以下具体步骤：
S11，所述实验样品的选取及制备，选取所述多组分食品中的高水分活度组分、低水分活度组分作为所述实验样品，所述实验样品的尺寸符合无限大平板模型；
S12，所述实验容器的确定，选取金属材质容器或有机玻璃容器作为所述实验容器，所述实验容器的尺寸与步骤S11中选取的所述实验样品的尺寸相匹配；
S13，所述实验样品的放置，将所述步骤S11中选取的所述实验样品放置于步骤S12中确定的所述实验容器中，将所述高水分活度组分样品放置于所述低水分活度组分样品的下方，且所述高水分活度组分样品的底端与所述低水分活度组分的顶端充分接触；
所述步骤S2中，所述实验样品的质量测量包括以下具体步骤：
S21，所述实验样品的初步测量，在步骤S14，将所述容器放置于高阻隔性铝塑薄膜前，采用电子天平称量所述实验容器、高水分活度组分样品的总重量MV1，称量所述实验容器、所述低水分活度组分样品、高水分活度组分样品的总重量Mt1；
S22，所述实验容器及实验样品的放置，将所述步骤S21中测量后的所述实验容器及放置于所述实验容器内的实验样品放置于高阻隔性铝塑薄膜中，
S23，对所述高水分活度组分样品、低水分活度组分样品的湿度进行处理，将包裹于所述高阻隔性铝塑薄膜中的所述实验容器、放置于所述实验容器内的实验样品放置于所述恒温恒湿箱中进行湿度处理，预先设定所述恒温恒湿箱的温度条件、相对湿度条件，所述湿度处理包括n个湿度阶段，n为大于等于零的整数，完成每个湿度阶段的湿度处理后称量所述实验容器、高水分活度组分样品的总重量MV2n，采用电子天平称量所述实验容器、低水分活度组分样品、高水分活度组分样品的总重量Mt2n；
所述步骤S3中，相应湿度阶段的所述低水分活度组分样品的含水率依据以下公式进行计算：Xen=(Men/Mi)(X0+1)-1，公式中X0为初始含水率，即当n=0时，未对所述低水分活度组分样品的湿度进行处理时的所述低水分活度组分样品的质量，Mi为所述低水分活度组分样品的初始质量，Mi= Mt1-Mv1，Men为相应湿度阶段的所述低水分活度组分样品的质量，Men=Mt2n-Mv2n。
2.根据权利要求1所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，步骤S1中，所述实验样品的形状为方形或圆形。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，所述低水分活度组分指同一种所述多组分食品中的水分活度组分相对于另外一种组分含量较低的成分。
4.根据权利要求3所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，所述实验样品为独立成型的固体或半固体结构。
5.根据权利要求4所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，在步骤S1中，所述实验样品的厚度为2-3mm，所述实验样品的表面积与所述厚度的数值比大于10。
6.根据权利要求5所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，在步骤S23中，n个湿度阶段的相邻两个湿度阶段之间间隔一定的时间T。
7.根据权利要求1或6任一项所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，所述恒温恒湿箱的温度条件控制在20℃-50℃之间。
8.根据权利要求7所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，所述恒温恒湿箱的相对湿度条件控制在0%-100%之间。
9.根据权利要求8所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述电子天平的精度为0.0001。
10.根据权利要求9所述的一种多组分食品低水分活度组分含水率的测定方法，其特征在于，在步骤S2中，限定所述实验样品的测量时间，所述测量时间小于等于20s。
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