食品中水分含量人工檢測法和新型自動化設備檢測法之比較

    食品中的水分存在形式有兩種，一種是結合水—與食品以氫鍵結合的水；另外一種是自由水—不被細胞內膠體顆粒或大分子所吸附、能自由移動、並起溶劑作用的水。其中，自由水是食品中微生物代謝繁殖的必要條件，其含量越多，微生物越容易滋長，從而引起食物腐敗，使產品保質期大大縮短。除此之外，自由水含量也會對食品的色澤、口感、成分、氣味產生影響。不同的食品，其自由水含量有很大差別，使自由水含量控製在合適的範圍內，對於食品的良好感官、品質、組分的平衡關係和保質期的延長具有積極作用。因此，自由水含量是大部分食品質量控製的必測項目之一，不僅能通過檢測食品中含水量的值來預估食品保質期，還能作為判定非法注水食品的一個重要標準。
食品水分含量測試方法—直接幹燥法
    根據GB 5009.3-2016《世界杯赛程预测 國家標準 食品中水分的測定》中的規定來看，食品中水分的測試方法包括直接幹燥法、減壓幹燥法、蒸餾法與卡爾·費休法。每種方法的適用範圍並不相同，以“直接幹燥法”為例，其適用於101~105℃下蔬菜、穀物及其製品、水產品、豆製品、乳製品、肉製品、鹵菜製品、糧食（水分含量低於18%）、油料（水分含量低於13%）、澱粉及茶葉類等食品中的水分測定。通過比較其他3種方法發現，“直接幹燥法”的適用範圍最為廣泛，其原理是利用食品中水分的物理性質,在101.3kPa(一個大氣壓)，溫度為101~105℃的條件下采用揮發方法測定樣品中幹燥減失的重量,包括吸濕水、部分結晶水和該條件下能揮發的物質,再通過幹燥前後的稱量數值計算出水分的含量。
直接幹燥法的人工測試和自動化設備測試比較
    隨著檢測技術的發展，“直接幹燥法”食品含水量測試方式經曆了由人工向設備自動化的轉變，但目前依舊有一定數量的操作人員仍采用人工測試的方式。以下是利用傳統人工檢測方法和全自動高效檢測儀器測試3種不同水分含量的食品的水分，對比分析測定結果和測試過程，以驗證儀器自動化測試方法的可靠性和可行性。
1 設備與樣品
1.1 傳統人工檢測方法
    SL101型電熱鼓風幹燥箱：控溫範圍室溫~250℃，精度為±1℃；BSA423S電子分析天平：量程220g，精度為0.1mg；幹燥器：以變色矽膠為幹燥劑。
1.2 新型自動化檢測方法
    濟南蘭光機電技術有限公司C830遷移量及不揮發物測定儀：測試範圍0.3~80000mg，分辨率為0.1mg；測試溫度範圍為室溫~130℃，控溫精度為±0.5℃；集蒸發、烘幹、稱重於一體，能夠自動精密稱重，測試過程不需人工參與；9個工位設計，測試過程中相互獨立，試驗效率高。
1.3 樣品
    麵包、餅幹、小麥粉。
2 試驗過程
2.1 空稱量瓶恒重
2.1.1 傳統人工檢測方法
    變色矽膠加熱脫水：將幹燥箱的溫度設置為110℃，達到設置溫度後，將變色矽膠置於幹燥箱中脫水2h，取出放入幹燥器中待用。
    恒重：將幹燥箱的溫度設置為102℃，達到溫度後，將空的稱量瓶放入烘箱中幹燥，1h後取出，盡快置於幹燥器中冷卻0.5h，取出稱重，重複幹燥、冷卻、稱重，直至前後兩次質量差不大於2mg。
2.1.2 新型自動化檢測方法
    將空的稱量瓶放置在設備中對應編號的托盤架上，關閉試驗腔門，不啟用蒸發模塊，直接進入試驗，選擇差值模式，差值設置為2mg，試驗溫度設置為102℃，稱重時間間隔設置為60min，啟動試驗。設備自動根據設置參數進行幹燥、間歇稱重，當前後兩次稱量結果差值不超過2mg時，設備自動停止試驗。
2.2 製備試樣
    將麵包、餅幹樣品磨細，小麥粉樣品混合均勻，然後分別用已幹燥至稱重的稱量瓶精確稱取一定量的麵包、餅幹、小麥粉樣品。
2.3 裝樣稱量瓶恒重
2.3.1 傳統人工檢測方法
    將裝有3種試樣的稱量瓶放入102℃的幹燥箱中，2h後取出，置於幹燥器中冷卻0.5h，然後稱重，再次放入幹燥箱中，1h後取出，冷卻0.5h，稱重，重複幹燥1h—冷卻0.5h—稱重過程，直至前後兩次的質量差不超過2mg為止。
2.3.2 新型自動化檢測方法
    與空稱量瓶的恒重操作過程相同，放入裝樣稱量瓶、設置參數、啟動試驗。
3 結果與討論
    本文采用兩類檢測方法所測試的3種樣品中水分含量的試驗結果見表1。     從測試結果來看，3種樣品中，麵包樣品的含水量較多，小麥粉樣品的水分居中，餅幹樣品的水分最低。另外，傳統人工檢測與新型自動化檢測的結果偏差均較小，麵包、小麥粉、餅幹樣品兩類檢測方法測試結果的差值分別為0.2g/100g、0.3g/100g、0.01g/100g，相對偏差為0.6%、3%、0.3%，符合GB 5009.3-2016中規定測試結果偏差不超過10%的要求，這說明在測試高、中、低不同含水量類食品中的水分時，兩種方法的測試結果是一致的。
從相對偏差來看，新型自動化檢測所測試的3種樣品各單次測試值與平均值間的相對偏差分別為：麵包樣品0.6%、2.8%、2.5%，小麥粉樣品3.7%、0.9%、5.6%，餅幹樣品1.3%、1.0%、0.7%，均在10%以內，表明測試結果的重複性與穩定性均較好。
    從測試用時來看，傳統人工檢測、新型自動化檢測3種樣品的用時分別為7.6h、5.1h，傳統人工檢測試驗過程中需要人工進行間隙性挪動稱量杯，進行稱量操作，新型自動化檢測則在啟動試驗後設備自動進行操作，無需人工幹預，這說明新型自動化檢測設備在測試食品中水分方麵具有試驗效率高、操作簡單等特點。
    從誤差產生幾率來看，人工操作方式的試驗過程需要電熱恒溫幹燥箱、幹燥器和分析天平3台設備。盛裝測試食品的稱量瓶需操作人員手動在3款設備間移動，依次進行幹燥、冷卻、稱量，並重複操作，直至恒重，試驗過程繁瑣，人工操作對試驗結果影響較大，稱量瓶在取出烘箱後，稍有不慎就會導致測試食品吸濕而影響試驗結果，如幹燥器中幹燥劑幹燥能力減弱、稱量操作用時較長等。采用自動化設備測試方式則可在一台設備內自動完成幹燥、稱重，無需經過冷卻過程，避免試驗人員進行重複性試驗操作，試驗效率也有所提高。
4 結論
    采用自動化設備檢測食品含水量可智能化完成檢測全程，測試結果準確可靠，穩定性好，試驗效率高，避免了人為操作及試驗環境頻繁變化對試驗的影響。自動化設備可代替烘箱、幹燥器、電子分析天平組成的傳統試驗設備。除了幹燥功能外，該自動化設備還配置有蒸發功能及揮發試劑回收功能，可用於食品中脂肪、固形物。食品包裝材料中總遷移量等性能的測試，並能夠將試驗過程中揮發的溶劑進行回收，降低試驗對操作人員及環境產生的危害。