核磁共振測(cè)定食品水分分布
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一、核磁共振測(cè)定食品水分分布的原理
低場(chǎng)磁共振(NMR)技術(shù)可以用于非破壞性地測(cè)定食品中的水分分布。其原理基于食品中的水分分子和固體分子在磁場(chǎng)中的不同行為,即水分子和固體分子對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)不同。
當(dāng)食品樣品放入核磁共振儀中時(shí),樣品中的氫原子會(huì)受到外加磁場(chǎng)的影響,并產(chǎn)生共振信號(hào)。水分子中的氫原子(即水分子中的兩個(gè)氫原子)具有不同的磁共振頻率,因此可以通過(guò)測(cè)定氫原子的磁共振信號(hào)來(lái)確定水分子的存在和數(shù)量。
核磁共振蘑菇干燥過(guò)程水分遷移圖譜
利用核磁共振技術(shù)可以在食品樣品中制作磁共振圖像,該圖像可以顯示水分分布情況。通過(guò)分析這些圖像,可同時(shí)獲取樣品在時(shí)域和空間上的信息,可獲得樣品整體的不同狀態(tài)水分的弛豫時(shí)間分布及內(nèi)部任意層面的圖像,方便食品樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性。
核磁共振蘑菇干燥過(guò)程水分遷移偽彩圖
二、核磁共振測(cè)定食品水分分布的方法的優(yōu)勢(shì)
1.非破壞性:核磁共振技術(shù)可以在不破壞食品樣品的情況下獲取水分分布信息,因此不會(huì)影響樣品的質(zhì)量和口感,也不需要對(duì)食品樣品進(jìn)行預(yù)處理。
2.精確性高:核磁共振技術(shù)可以精確測(cè)定食品中水分的分布情況和含量,相對(duì)于傳統(tǒng)的重量法和干燥法等方法,更加準(zhǔn)確。
3.高效性:核磁共振技術(shù)可以快速制作磁共振圖像,從而快速獲取食品樣品中水分分布信息,大大提高了分析效率。
4.可重復(fù)性好:核磁共振技術(shù)具有良好的可重復(fù)性,可以保證在不同的實(shí)驗(yàn)條件下獲得相似的結(jié)果。
核磁共振測(cè)定食品水分分布的方法廣泛應(yīng)用于食品中的水分含量測(cè)定、水分分布及流動(dòng)性變化情況研究,并與其食用品質(zhì)、加工貯藏特性間的進(jìn)行了相關(guān)性研究,可實(shí)現(xiàn)快速、動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)和控制食品的質(zhì)量品質(zhì)。隨著國(guó)產(chǎn)化低場(chǎng)核磁共振設(shè)備日趨成熟和快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)同行使用儀器成本大大降低,低場(chǎng)核磁共振技術(shù)將在食品水分分析中起著越來(lái)越重要的作用。
推薦儀器:核磁共振成像分析儀NMI20-040V-I
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- 核磁共振測(cè)定食品水分分布
一、核磁共振測(cè)定食品水分分布的原理
低場(chǎng)磁共振(NMR)技術(shù)可以用于非破壞性地測(cè)定食品中的水分分布。其原理基于食品中的水分分子和固體分子在磁場(chǎng)中的不同行為,即水分子和固體分子對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)不同。
當(dāng)食品樣品放入核磁共振儀中時(shí),樣品中的氫原子會(huì)受到外加磁場(chǎng)的影響,并產(chǎn)生共振信號(hào)。水分子中的氫原子(即水分子中的兩個(gè)氫原子)具有不同的磁共振頻率,因此可以通過(guò)測(cè)定氫原子的磁共振信號(hào)來(lái)確定水分子的存在和數(shù)量。
核磁共振蘑菇干燥過(guò)程水分遷移圖譜
利用核磁共振技術(shù)可以在食品樣品中制作磁共振圖像,該圖像可以顯示水分分布情況。通過(guò)分析這些圖像,可同時(shí)獲取樣品在時(shí)域和空間上的信息,可獲得樣品整體的不同狀態(tài)水分的弛豫時(shí)間分布及內(nèi)部任意層面的圖像,方便食品樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性。
核磁共振蘑菇干燥過(guò)程水分遷移偽彩圖
二、核磁共振測(cè)定食品水分分布的方法的優(yōu)勢(shì)
1.非破壞性:核磁共振技術(shù)可以在不破壞食品樣品的情況下獲取水分分布信息,因此不會(huì)影響樣品的質(zhì)量和口感,也不需要對(duì)食品樣品進(jìn)行預(yù)處理。
2.精確性高:核磁共振技術(shù)可以精確測(cè)定食品中水分的分布情況和含量,相對(duì)于傳統(tǒng)的重量法和干燥法等方法,更加準(zhǔn)確。
3.高效性:核磁共振技術(shù)可以快速制作磁共振圖像,從而快速獲取食品樣品中水分分布信息,大大提高了分析效率。
4.可重復(fù)性好:核磁共振技術(shù)具有良好的可重復(fù)性,可以保證在不同的實(shí)驗(yàn)條件下獲得相似的結(jié)果。
核磁共振測(cè)定食品水分分布的方法廣泛應(yīng)用于食品中的水分含量測(cè)定、水分分布及流動(dòng)性變化情況研究,并與其食用品質(zhì)、加工貯藏特性間的進(jìn)行了相關(guān)性研究,可實(shí)現(xiàn)快速、動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)和控制食品的質(zhì)量品質(zhì)。隨著國(guó)產(chǎn)化低場(chǎng)核磁共振設(shè)備日趨成熟和快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)同行使用儀器成本大大降低,低場(chǎng)核磁共振技術(shù)將在食品水分分析中起著越來(lái)越重要的作用。
推薦儀器:核磁共振成像分析儀NMI20-040V-I
- 低場(chǎng)核磁共振研究草莓水分分布
低場(chǎng)核磁共振研究草莓水分分布
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
通過(guò)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)獲得四個(gè)干燥草莓樣品水分分布信息。
2、實(shí)驗(yàn)材料
客戶提供4個(gè)干燥草莓樣品,分別編號(hào)為空白、80℃-1.5h、80℃-3h 、80℃-4.5h 。
3、實(shí)驗(yàn)儀器
紐邁低場(chǎng)核磁共振成像分析儀,磁體強(qiáng)度0.5T,線圈直徑為60mm,磁體溫度為32.00℃
4、樣品制備
將樣品放入核磁儀器線圈中,進(jìn)行測(cè)試。稱量得到樣品的質(zhì)量如下表所示。
5、實(shí)驗(yàn)參數(shù)
采用CPMG序列進(jìn)行T2弛豫分析,參數(shù)(略)。
6、實(shí)驗(yàn)方法
采用CPMG序列及sirt反演得到樣品水分分布曲線。
7、分析及結(jié)果
T2弛豫分析
使用迭代尋優(yōu)的方法將采集到的T2衰減曲線代入弛豫模型中擬合并反演得到樣品的T2弛豫信息,包括弛豫時(shí)間及其對(duì)應(yīng)的弛豫信號(hào)分量,橫坐標(biāo)為范圍從10-2 ms到10000 ms對(duì)數(shù)分布的200個(gè)橫向弛豫時(shí)間分量T2,縱坐標(biāo)為各弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)分量A2i(為便于定量分析,該信號(hào)分量經(jīng)質(zhì)量的歸一化處理),已知信號(hào)量與其組分含量成正比關(guān)系,積分面積A即為樣品的信號(hào)量。
T2弛豫時(shí)間反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境,與氫質(zhì)子所受的束縛力及其自由度有關(guān),而氫質(zhì)子的束縛程度又與樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密不可分的關(guān)系。氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小,T2弛豫時(shí)間越短,在T2譜上峰位置較靠左;反之則T2弛豫時(shí)間越長(zhǎng),在T2譜上峰位置較靠右。
三個(gè)峰分別代表不同弛豫時(shí)間的質(zhì)子分布,峰面積代表該組分質(zhì)子含量。
從上面可以看出:
1. 從峰個(gè)數(shù)來(lái)看,樣品都有三個(gè)峰;而且根據(jù)峰的弛豫時(shí)間,應(yīng)該歸為結(jié)合水(T21a)、次結(jié)合水(T21b)和不易流動(dòng)水(T22)。
2. 從峰比例來(lái)看,樣品的結(jié)合水比例均較大,說(shuō)明樣品中水的自由程度都很低,表現(xiàn)出來(lái)的橫線弛豫時(shí)間很小。
3. 樣品之間峰的弛豫時(shí)間變化不大,峰比例的區(qū)別也較小,但是略有區(qū)別。樣品80℃-1.5h的結(jié)合水比例略小于其他組樣品。
8、結(jié)論
四個(gè)樣品中水分都主要以結(jié)合水形式存在,水的自由程度都很低,表現(xiàn)出來(lái)的橫線弛豫時(shí)間很小,且樣品80℃-1.5h的結(jié)合水比例略小于其他組樣品。
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- 塑料粒子行業(yè)測(cè)定水分的重要性
一、塑料粒子行業(yè)水分含量影響
水分含量是影響諸如聚酰胺和 聚 碳 酸 酯(PC)等樹(shù)脂加工工藝、產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品特性的一個(gè)重要因素,而注塑過(guò)程中如果使用水分含量過(guò)多的塑料粒子會(huì)產(chǎn)生一些加工問(wèn)題,并Z終影響成品質(zhì)量,如:產(chǎn)品表面開(kāi)裂、反光、抗沖擊性能和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能的降低。此外,許多塑料產(chǎn)品在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中容易吸收一定的水分。因此,水分含量的控制對(duì)于生產(chǎn)高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品是至關(guān)重要的。
二、塑料粒子水分測(cè)定的重要性
塑料粒子是用來(lái)生產(chǎn)和注塑塑料制品的原料,廣泛應(yīng)用于各類塑料制品。塑料粒子的產(chǎn)品質(zhì)量、色澤及表面水分,直接影響塑料粒子的注塑后塑料制品的質(zhì)量。特別是塑料粒子的表面水分是影響其產(chǎn)品的重要因素。由于注塑過(guò)程是一個(gè)高溫成型的過(guò)程,如果粒子表面含有一定水分,在高溫成型過(guò)程中,表面的水分就會(huì)氣化產(chǎn)生氣泡。
而存在于塑料制品內(nèi)部,也有可能造成塑料制品厚薄不均勻,從而影響塑料制品的外觀及強(qiáng)度。所以實(shí)際測(cè)定粒子表面的水分含量成為塑料粒子及塑料制品一道關(guān)鍵程序。為了獲得準(zhǔn)確、可靠的測(cè)定結(jié)果,上海禾工科學(xué)儀器有限公司專業(yè)研發(fā)推出了AKF-PL2015C塑料粒子專用水分測(cè)定儀!AKF-PL2015C采用測(cè)量分辨率達(dá)到1ppm的庫(kù)倫法卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀,精度有保證,進(jìn)樣方式采取卡氏加熱爐進(jìn)樣方式,避免了除水分外的其他揮發(fā)性成分以及外界環(huán)境水分的影響,測(cè)量結(jié)果重復(fù)性好,精度高,是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的測(cè)量塑料粒子水分的經(jīng)典方法。
AKF-PL2015C塑料粒子(樹(shù)脂)含水量專用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀適用多種塑料粒子的生產(chǎn)及注塑,實(shí)現(xiàn)塑料粒子的水分含量檢測(cè)??蓽y(cè)定ABS、聚丙烯酰胺(PAM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(亞克力、PMMA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、硅橡膠塞等等。
- 塑料粒子行業(yè)測(cè)定水分的重要性
一、塑料粒子行業(yè)水分含量影響
水分含量是影響諸如聚酰胺和 聚 碳 酸 酯(PC)等樹(shù)脂加工工藝、產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品特性的一個(gè)重要因素,而注塑過(guò)程中如果使用水分含量過(guò)多的塑料粒子會(huì)產(chǎn)生一些加工問(wèn)題,并Z終影響成品質(zhì)量,如:產(chǎn)品表面開(kāi)裂、反光、抗沖擊性能和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能的降低。此外,許多塑料產(chǎn)品在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中容易吸收一定的水分。因此,水分含量的控制對(duì)于生產(chǎn)高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品是至關(guān)重要的。
二、塑料粒子水分測(cè)定的重要性
塑料粒子是用來(lái)生產(chǎn)和注塑塑料制品的原料,廣泛應(yīng)用于各類塑料制品。塑料粒子的產(chǎn)品質(zhì)量、色澤及表面水分,直接影響塑料粒子的注塑后塑料制品的質(zhì)量。特別是塑料粒子的表面水分是影響其產(chǎn)品的重要因素。由于注塑過(guò)程是一個(gè)高溫成型的過(guò)程,如果粒子表面含有一定水分,在高溫成型過(guò)程中,表面的水分就會(huì)氣化產(chǎn)生氣泡。
而存在于塑料制品內(nèi)部,也有可能造成塑料制品厚薄不均勻,從而影響塑料制品的外觀及強(qiáng)度。所以實(shí)際測(cè)定粒子表面的水分含量成為塑料粒子及塑料制品一道關(guān)鍵程序。為了獲得準(zhǔn)確、可靠的測(cè)定結(jié)果,上海禾工科學(xué)儀器有限公司專業(yè)研發(fā)推出了AKF-PL2015C塑料粒子專用水分測(cè)定儀!AKF-PL2015C采用測(cè)量分辨率達(dá)到1ppm的庫(kù)倫法卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀,精度有保證,進(jìn)樣方式采取卡氏加熱爐進(jìn)樣方式,避免了除水分外的其他揮發(fā)性成分以及外界環(huán)境水分的影響,測(cè)量結(jié)果重復(fù)性好,精度高,是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的測(cè)量塑料粒子水分的經(jīng)典方法。
AKF-PL2015C塑料粒子(樹(shù)脂)含水量專用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀適用多種塑料粒子的生產(chǎn)及注塑,實(shí)現(xiàn)塑料粒子的水分含量檢測(cè)??蓽y(cè)定ABS、聚丙烯酰胺(PAM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(亞克力、PMMA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、硅橡膠塞等等。
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實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
應(yīng)用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)檢測(cè)的胡蘿卜在不同條件下紅外干燥過(guò)程中水分相態(tài)的變化。
實(shí)驗(yàn)材料
不同條件下干燥不同時(shí)間的胡蘿卜。
實(shí)驗(yàn)儀器
PQ001低場(chǎng)核磁共振分析儀,線圈直徑為25mm,磁體溫度為32℃。
樣品制備
共有如表1所示15種不同處理或不同干燥條件的樣品,將樣品置于紅外干燥設(shè)備中干燥不同時(shí)間后,取出,稱取一定質(zhì)量放入25mm探頭線圈進(jìn)行T2弛豫分析檢測(cè)。
實(shí)驗(yàn)參數(shù)
T2測(cè)試: TR=3000ms, TE=0.6ms, NECH=8000。
實(shí)驗(yàn)方法
T2測(cè)試:使用紐邁低場(chǎng)核磁共振分析測(cè)量軟件及CPMG序列采集樣品信號(hào),并進(jìn)行反演。
分析及結(jié)果
不同切片厚度胡蘿卜的T2弛豫分析
胡蘿卜樣品干燥不同時(shí)間的T2弛豫圖譜如下所示:
圖1 胡蘿卜干燥不同時(shí)間的T2弛豫圖譜
由圖1可知,胡蘿卜在干燥過(guò)程中產(chǎn)生了3~4個(gè)峰,根據(jù)峰出現(xiàn)的時(shí)間先后分別命名為T21峰、T22峰、T23峰與T24峰,其中T21峰與T22峰(0.1~10ms)為結(jié)合水峰,T23峰(10~100ms)為不易流動(dòng)水峰,T24峰(>100ms)為自由水峰。在干燥初期或前期,樣品產(chǎn)生了三個(gè)峰,繼續(xù)干燥,樣品產(chǎn)生了四個(gè)峰,峰個(gè)數(shù)改變可能是干燥程度的加深,樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,一部分結(jié)合水發(fā)生遷移,使得結(jié)合水峰個(gè)數(shù)為兩個(gè)。
結(jié)論:
不同切片厚度、不同物料厚度、不同干燥溫度、不同輻射距離及不同功率密度對(duì)胡蘿卜干燥過(guò)程的水分相態(tài)的遷移及變化存在不同程度的影響和差異,具體變化詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告正文。
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