TGA测试数据解读：食品热失重率怎么算？公式+案例演示。以下是TGA测试中食品热失重率的计算方法和案例演示，清晰易懂：一、热失重率计算公式：热失重率（WeightLossPercentage，WL%）是指在特定温度区间（T1到T2）内，样品损失的质量占初始质量的百分比。计算公式为：WL%=[(W?-W?)/W?]×100%其中：*WL%：在温度T时（或温度区间T1-T2内）的热失重百分比。*W?：样品在测试开始（室温或设定起始温度，通常已扣除空坩埚重）的初始质量（单位：mg或g）。*W?：样品在目标温度T（或温度区间T1-T2的终点T2）时的剩余质量（单位：mg或g，dsc差式扫描量热仪技术，同样扣除坩埚重）。关键点：*分母始终是初始质量W?：这是计算失重率的基础。*计算区间失重：要计算某个温度范围（如250°C到500°C）的失重率，就是用该区间起点温度（250°C）的质量减去终点温度（500°C）的质量，再除以初始质量W?。公式演变为：WL%_{T1-T2}=[(W_{T1}-W_{T2})/W?]×100%*区分失重率与剩余率：剩余质量百分比=(W?/W?)×100%；失重率=100%-剩余率。二、案例演示：薯片成分模拟物分析*样品：模拟薯片（主要含淀粉、少量蔗糖、水分）。*TGA条件：N?气氛，室温升温至600°C，升温速率10°C/min。*关键质量数据（假设值）：*W?(初始质量，30°C)：10.00mg*W?(100°C质量)：9.20mg(主要失水)*W?(250°C质量)：9.15mg(少量挥发性油脂/低分子量物质)*W?(500°C质量)：1.50mg(有机物大部分分解)*W?(600°C质量)：1.50mg(残留灰分/碳)计算不同温度区间的热失重率：1.总失重率（30°C-600°C）：WL%_{total}=[(W?-W?)/W?]×100%=[(10.00-1.50)/10.00]×100%=(8.50/10.00)×100%=85.0%2.水分蒸发失重率（估算区间：30°C-100°C）：WL%_{水分}≈[(W?-W?)/W?]×100%=[(10.00-9.20)/10.00]×100%=(0.80/10.00)×100%=8.0%*(说明：此区间失重主要归因于自由水和部分结合水)*3.挥发性有机物/油脂失重（估算区间：100°C-250°C）：WL%_{挥发性}≈[(W?-W?)/W?]×100%=[(9.20-9.15)/10.00]×100%=(0.05/10.00)×100%=0.5%*(说明：此区间失重较小，可能来自少量油脂或热不稳定小分子)*4.主要有机物分解失重（关键区间：250°C-500°C）：WL%_{分解}=[(W?-W?)/W?]×100%=[(9.15-1.50)/10.00]×100%=(7.65/10.00)×100%=76.5%*(说明：此区间是淀粉、蔗糖等碳水化合物发生剧烈热解、焦化并释放CO、CO?等小分子气体的主要阶段，失重)*5.残留物（灰分/碳）比例（600°C）：剩余率=(W?/W?)×100%=(1.50/10.00)×100%=15.0%*(说明：600°C后质量基本不变，此残留物代表样品中的无机矿物质（灰分）和高温下未完全分解的碳渣)*解读：通过TGA曲线和上述计算，可清晰量化该模拟薯片在不同热分解阶段的失重情况：约含8%水分，在250°C-500°C高温区间发生主要成分（淀粉、糖）的热分解，失重高达76.5%，终残留约15%的无机灰分和碳渣。这有助于理解食品的热稳定性、主要成分分解温度范围及灰分含量。失重率的在于揭示样品在受热过程中特定组分（如水分、有机物）的损失程度及其对应的温度区间。热分析vs常规检测：食品水分测定，哪个效率更高？对比说透。1.单次测试速度：热分析*热分析法(如卤素/红外水分仪)：这是其的优势。利用红外或卤素灯快速加热样品，配合精密天平实时监测失重。大多数食品样品（尤其水分含量适中的）能在10-30分钟内完成测试，部分简单样品甚至只需几分钟。速度极快。*常规烘箱法(105℃恒重法)：过程漫长。需要将样品放入烘箱，在105℃（或特定温度）下干燥数小时（通常3-4小时起步），dsc差式扫描量热仪机构，然后取出冷却至室温（通常需30-60分钟），再称重。往往需要重复干燥-冷却-称重步骤直至“恒重”，单次测试总耗时通常在4-8小时以上。2.人力投入与操作便捷性：热分析更优*热分析法：高度自动化。操作员通常只需称取样品放入仪器，选择或设定程序，按开始键。仪器自动完成加热、实时称重、计算、显示并存储结果。几乎不需要人工值守，大大节省人力。*常规烘箱法：手动操作密集。需要手动称量样品（干燥前后）、放入/取出烘箱、转移干燥器冷却、多次称重记录。整个过程需要频繁的人工干预和记录，占用大量有效工作时间。3.样品通量：烘箱法在批量处理上占优*热分析法：绝大多数仪器是单样品位设计。一次只能测试一个样品。虽然速度快，但面对大批量样品时，需要逐个测试。*常规烘箱法：烘箱的优势在于大容量。一个标准烘箱可以同时放入几十个甚至上百个样品（在样品皿允许的情况下）。虽然单个测试周期长，但一次可以处理海量样品。对于需要每天测定大量平行样或不同种类样品的实验室，烘箱法在总吞吐量上可能更。4.综合效率考量：场景决定胜负*快速决策、过程控制、少量样品：热分析效率碾压。在生产线快速抽检、来料快速验收、研发过程快速反馈等场景下，周口dsc差式扫描量热仪，热分析法能在极短时间内提供结果，指导生产决策，效率。人力节省显著。*大批量常规检测、成本敏感、法规仲裁：烘箱法效率更综合。当每天需要检测数十上百个样品，且对设备成本敏感（烘箱价格远低于水分仪），dsc差式扫描量热仪公司，或者结果需要作为仲裁依据（法地位），烘箱法利用其高并行处理能力，虽然单样时间长，但单位时间内完成的总样品数可能更高，且设备折旧和能耗成本更低。人力成本是其劣势。5.其他效率相关因素：*样品前处理：两者都需要代表性取样和粉碎（如适用），这部分效率相当。*数据记录与管理：现代热分析仪通常自动存储数据，甚至连接LIMS系统，效率更高。烘箱法依赖手动记录，易出错且效率低。*校准与维护：热分析仪（尤其精密天平部分）可能需要更频繁的校准和维护。烘箱维护相对简单。这对长期运行效率有影响。结论：哪个效率更高？看具体需求！*追求单一样品的极速结果、减少人力操作、自动化程度高？热分析法（卤素/红外水分仪）效率显著更高。它是快速检测场景的。*需要同时处理海量样品、预算有限、结果需严格符合？常规烘箱法在总吞吐量和合规性上效率更优。利用其并行处理能力，在批量任务中综合效率更高。简单说：热分析是“快马”，适合冲刺（单样快、自动化）；烘箱是“重卡”，适合拉货（批量大、成本低）。现代实验室常将两者结合：用热分析进行快速监控和过程控制，用烘箱法进行大批量终检测或仲裁，以达到的整体效率。在热重分析（TGA）中测试食品的吸湿性（主要是吸附水的含量和脱附行为），将温度范围设置为0-100℃通常是足够的，甚至是更优的选择。理由如下：1.吸湿水脱附温度范围：食品中物理吸附的“吸湿水”（或称自由水、吸附水）主要通过氢键等弱作用力结合，其脱附（蒸发）主要发生在相对较低的温度区间。对于绝大多数食品材料：*显著失重通常始于室温以上（~30-50℃）。*主要失重峰（代表大量吸湿水的蒸发）通常出现在50-90℃之间。*在常压或接近常压的TGA测试条件下（通常使用惰性气体如N?），吸湿水在100℃之前基本可以完全脱附。将终点设为100℃可以确保覆盖绝大部分吸湿水的脱附过程。2.避免热分解干扰：食品是复杂的有机混合物，包含蛋白质、碳水化合物、脂肪、有机酸等。这些组分的热分解（如美拉德反应初期、糖的焦化、蛋白质变性分解、脂肪氧化分解等）通常起始于100℃以上（常见于150-250℃甚至更高）。如果温度范围设置过高（如超过150℃），在吸湿水脱附完成后，样品开始发生热分解反应，导致额外的失重。这会严重干扰对吸湿水含量的准确测定，因为失重曲线不再单纯反映水分的损失，还包含了其他挥发性分解产物的损失。3.关注目标-吸湿性：吸湿性测试的目标是量化样品在特定环境条件下吸附的水分含量及其脱附行为（如起始脱附温度、大失重速率温度等）。0-100℃的范围正是吸湿水脱附发生的温区，完全聚焦于目标。4.升温速率的影响：虽然100℃上限足够，但升温速率的选择至关重要：*推荐使用较慢的升温速率（如2℃/min，5℃/min）。较慢的升温有利于吸附水有充分的时间脱附，使失重峰更清晰、分离度更好，能地反映不同结合强度水分的脱附过程（尽管TGA对水的结合状态区分能力有限）。*过快的升温速率（如10-20℃/min或更高）可能导致水分脱附峰变宽、前移或重叠，甚至可能因样品内部蒸汽压快速升高导致微爆裂，影响测量精度和重复性。5.等温段的价值：在动态升温到100℃后，保持一个短暂的等温段（如5-15分钟）非常有益。这可以确保所有在升温过程中未能及时脱附的残留吸附水（特别是结合稍强或在材料内部扩散较慢的水分）在100℃下充分蒸发，使失重曲线达到平台，从而地确定终失重量（即吸湿水总量）。6.实际应用与标准参考：许多与食品水分含量测定相关的标准方法（如烘箱法，通常设定在100-105℃）的原理就是在略高于水沸点的温度下驱除水分。TGA在0-100℃动态扫描结合100℃等温，本质上是对这一过程的更、连续的在线监测。总结与建议：*温度范围：0-100℃对于食品吸湿性（吸附水含量）的TGA测试是完全足够的。这个范围有效覆盖了吸湿水脱附的主要温区，同时避免了更高温度下热分解反应的干扰。*关键参数：*升温速率：优先选择慢速升温（2-5℃/min）以获得更清晰、准确的失重峰。*终点等温：强烈建议在100℃设置一个短时等温段（如5-15min），确保水分完全脱附，失重达到稳定平台。*气氛：使用干燥的惰性气体（如高纯N?），流速稳定。*样品量：适量（通常几毫克），均匀铺平，避免堆积。*注意事项：对于某些含有特殊高沸点溶剂或极其耐热的成分（这种情况在食品中很少见）的样品，或者需要研究结合水（这部分水可能需要在稍高温度下脱附，但仍远低于分解温度）的行为，可酌情将终点温度略微提高至105-110℃。但对于绝大多数食品吸湿性研究，0-100℃（含等温）是标准且可靠的选择。因此，在您的研究中，将TGA温度范围设定为0-100℃，并采用慢速升温和终点等温的策略，是准确测定食品吸湿性的合理且推荐的方法。这能确保您获得的数据主要反映目标水分的变化。周口dsc差式扫描量热仪-中森检测免费咨询由广州中森检测技术有限公司提供。广州中森检测技术有限公司在技术合作这一领域倾注了诸多的热忱和热情，中森检测一直以客户为中心、为客户创造价值的理念、以品质、服务来赢得市场，衷心希望能与社会各界合作，共创成功，共创辉煌。相关业务欢迎垂询，联系人：陈果。)