干物质含量（DS含量）

什么是干物质含量

 

干物质 (DS) 含量，也称为干物质含量，是众多科学和工业领域的基本概念。它表示样品中去除所有液体（通常是水）后剩余固体物质的比例。DSC 以原始样品重量的百分比表示，可以精确测量材料成分（不包括挥发性成分）。这种精确的量化对于不同行业的质量控制、工艺优化和材料特性至关重要。

 

从历史上看，即使使用最基本的技术，了解和控制水分含量也至关重要。古代文明采用日晒和风干等方法来保存食物。这些做法虽然简单，但却代表了早期操纵和理解 DSC 的尝试，突显了其与产品稳定性和寿命的内在联系。即使是凭经验测量干燥度的能力，也为储存和利用资源提供了显著的优势。

 

工业革命标志着 DSC 测定的转折点。机械化和热驱动干燥工艺的出现，提供了更可控、更高效的水分去除。这些进步为现代分析方法奠定了基础。工业过程的日益复杂要求 DSC 测量具有更高的精度。这种需求推动了干燥技术和分析技术的进一步创新。

 

DSC 测定方法

 

对准确高效的 DSC 测定的需求推动了各种方法的发展。方法的选择取决于所需的精度、样品特性和可用资源等因素。从基于重量测定的基本方法到当今先进的光谱技术，对精确测量干物质含量的追求推动了各个科学和工业领域的创新。

 

重量法分析

 

重量法分析是水分含量测定的基石，依赖于对样品干燥前后质量的精确测量。该过程通常涉及将样品放入高于 100°C 的干燥箱中加热，以蒸发所有挥发性成分，包括水分。重量差代表水分含量，从而计算干物质含量。该方法因其简便性和准确性而被广泛应用，尤其是在食品和环境分析领域，精确的水分含量对于质量控制、营养标签（例如谷物）和法规遵从性至关重要。详细的操作程序包括精心的样品制备、精确的称量和受控的干燥条件，以最大限度地减少误差。该方法存在多种变体，例如真空烘箱干燥，它可以降低干燥温度，最大限度地降低敏感样品的热降解风险。

 

烘箱干燥

 

另一种传统方法——烘箱干燥，其原理与此类似。样品在恒温下加热，直至达到恒重，表明水分已完全去除。这种方法虽然简单，但可能耗时较长，尤其对于水分含量高或基质复杂的材料而言。它广泛应用于食品加工等各个行业，用于测定谷物、种子和其他农产品的水分含量。烘箱干燥的准确性取决于烘箱温度、干燥时间和样品制备等因素。

 

水分测量技术的进步

 

对更快速、更高效方法的需求推动了先进技术的发展。近红外光谱 (NIRS) 利用近红外光与样品的相互作用来测定水分含量。这种非破坏性方法可在不改变样品完整性的情况下进行快速分析，适用于农业（土壤和饲料分析）以及制药等广泛应用。NIRS 分析仪测量特定波长下近红外光的吸光度或反射率，并通过校准模型将其与水分含量关联起来。

 

如何计算干固含量 (DS)？

 

计算公式

干固含量 (DS) 的计算公式为：

其中：

• 湿重：初始样品的总重量（包括水分）。
• 干重：去除所有水分后的样品重量。

 

计算步骤

• 测量湿重：称量样品的初始重量（包括水分），记为 W_wet。
• 干燥样品：将样品放入烤箱或其他干燥设备中去除水分，直至完全干燥。
• 测量干重：称量干燥后的样品，记为W_dry。

 

计算干固含量：使用上述公式计算干固含量：

 

影响干固含量 (DS) 测量的因素

 

样品预处理的影响

适当的样品预处理对于准确测定 DS 含量至关重要。预处理过程可能包括研磨、均质或过滤，以确保样品具有代表性。如果样品不均匀或预处理不充分，则可能导致 DS 含量测量不准确。

例如，在含有大颗粒的悬浮液中，均质不充分可能导致样品某些部分的固体浓度较高，从而导致测量结果被高估。

 

干燥时间和温度的选择

干燥时间和温度显著影响 DS 含量测量的准确性。

• 温度：较高的干燥温度可以加速水分的去除，但也可能导致挥发性成分的损失，从而导致 DS 含量的低估。另一方面，较低的温度可能无法完全去除水分，从而导致 DS 含量的高估。
• 时间：干燥时间不足会导致样品中残留水分，而干燥时间过长则可能导致某些物质分解。

 

样品均匀性及其对测量结果的影响

确保样品均匀性对于获得可靠的结果至关重要。样品中固含量的变化会导致DS含量测量结果不一致。

样品可以通过搅拌或研磨使样品均匀化，但操作不当仍可能导致测量误差。

 

仪器校准及误差来源

校准：定期校准称重和干燥设备对于最大限度地减少测量误差至关重要。如果天平或干燥箱未校准，则会严重影响DS含量的测量结果。

误差来源：潜在的误差来源包括天平的灵敏度、挥发性物质的蒸发、干燥不完全以及环境因素（例如湿度）。

 

应用

 

食品工业中DS含量的测定

• 乳制品：测量牛奶、奶酪和酸奶生产过程中的DS含量有助于控制产品质量并确保风味的一致性。
• 果汁和饮料：DS含量用于评估浓缩果汁的浓度和饮料的风味一致性。

 

化学加工中的应用

• 在化学制造中，测定DS含量有助于控制溶液浓度、确保化学反应的稳定性以及维持产品质量。
• 例如，在制药行业，测量溶液或悬浮液的DS含量对于药物剂量的准确性至关重要。

 

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