济源示差扫描量热分析-中森检测(推荐商家)

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，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。

在热重分析（TGA）中分析食品油脂的挥发分含量，主要是通过解读热重（TG）曲线及其导数（DTG）曲线上的失重台阶和特征峰来实现的。以下是关键步骤和解读方法：1.理解挥发分组成：*食品油脂的“挥发分”在TGA语境下通常指在加热过程中，在油脂主要热分解发生之前或同时挥发出的相对低分子量、低沸点的组分。*这主要包括：*吸附水/游离水：在较低温度（通常*低沸点溶剂/添加剂：如残留的萃取溶剂、香精香料中的挥发性成分。*易分解小分子：如某些游离脂肪酸、短链甘油酯、氧化产物（醛、酮等）在较低温度下分解或挥发。*油脂本身的热分解初产物：在主要分解温度区间内产生的挥发性裂解产物（如脂肪酸、等）。2.识别TG曲线上的失重台阶：*观察整个温度范围（通常室温至600-800°C）：TG曲线记录了样品质量随温度（或时间）的变化。*定位主要失重区间：*低温失重区（~50-150°C）：这个台阶主要对应水分和极低沸点挥发物的损失。该台阶结束时的质量损失百分比可以近似视为水分含量。挥发分的一部分在此体现。*主要分解失重区（~200-500°C）：这是油脂主要的热分解区间，对应甘油三酯分子链的断裂，产生大量挥发性裂解产物（脂肪酸、醛、酮、烃类等）。这个宽泛的失重台阶是挥发分的主体。在惰性气氛（如N?）下，此阶段失重可达95%以上（残留焦炭），在氧化气氛（如空气）下，后续会燃烧失重（残留灰分）。*（可选）氧化/燃烧失重区（>~400°C，通常在空气气氛下）：如果实验在空气中进行，在主要热分解之后会有一个陡峭的失重台阶，示差扫描量热分析公司，对应残留焦炭的燃烧。3.利用DTG曲线定位：*DTG曲线（质量变化率dm/dt或dm/dTvs.T）是TG曲线的导数，能更清晰地显示质量损失的速率和峰值温度。*识别DTG峰：*在低温区（~100°C附近）出现的峰通常对应水分/低沸点物挥发的大速率。*在主要分解区（~300-400°C）出现的宽峰或肩峰，对应油脂热分解产生挥发分的大速率。这个峰的面积（或高度，结合TG台阶）反映了该过程挥发分的量。*多个峰的意义：如果DTG曲线在主要分解区出现多个峰（如肩峰），可能表明油脂中含有不同热稳定性的组分（如不同链长的脂肪酸、饱和/不饱和脂肪酸、氧化程度不同的组分），或者分解过程包含多个连续/并行的反应步骤。每个峰代表一个特定的挥发/分解事件。4.计算挥发分含量：*总挥发分含量：通常指从室温加热到主要分解结束温度（即在惰性气氛下达到质量平台，或氧化气氛下燃烧开始前）的总质量损失百分比。这包含了水分、低沸点物和热分解产生的所有挥发分。`总挥发分(%)≈100%-主要分解结束时的残余质量百分比`*特定挥发分（如水分）：*将TG曲线上低温失重台阶结束点（如150°C）的质量损失百分比视为水分含量。*或者，通过DTG上~100°C峰的特征来界定水分挥发的温度范围，计算该温度区间的失重。*油脂分解挥发分：*从水分挥发结束点（如150°C）到主要分解结束点（如450°C或达到焦炭平台）的质量损失百分比，示差扫描量热分析价格，近似代表油脂本身分解产生的挥发分含量（不包括水分）。`油脂分解挥发分(%)≈主要分解结束点残余%-水分挥发结束点残余%`总结关键点：*TG曲线台阶：直观显示不同温度区间的累计质量损失，台阶的垂直跨度对应挥发分的含量。*DTG曲线峰值：定位质量损失速率快的温度点，峰的位置反映挥发/分解的难易程度（热稳定性），峰的面积（或与TG台阶结合）反映该步骤挥发分的相对量。*挥发分含量计算：通过确定TG曲线上关键转折点（平台起点和终点）对应的质量百分比，计算差值即可得到特定温度区间（对应特定挥发组分）或整个加热过程（总挥发分）的质量损失百分比，即挥发分含量。因此，通过仔细分析TG曲线的失重台阶位置和幅度，并结合DTG曲线的峰位置和形状，就能清晰地解读出食品油脂中不同类别挥发分（尤其是水分和油脂热分解挥发分）的含量及其挥发的温度特征。注意：实际解读时需结合具体实验条件（升温速率、气氛、样品量、坩埚类型）和油脂样品的特性（如精炼程度、氧化状态、脂肪酸组成）进行综合分析。

在食品热分析（如DSC、TGA、TMA）中，“基线漂移”是一个经常困扰实验人员的现象。它指的是在理想情况下应保持平稳（DSC、TGA）或线性（TMA）的基线信号，示差扫描量热分析多少钱一次，在实验过程中出现缓慢、持续的上漂或下漂（或两者兼有），偏离了预期的水平或线性轨迹。这种漂移会严重影响数据的准确性和可重复性，特别是对微小的热效应（如玻璃化转变、小峰）的识别和定量分析构成挑战。为什么“先查样品是否受潮”至关重要？在食品热分析中，样品吸湿（受潮）是导致基线漂移常见、直接的原因之一，尤其是在DSC和TGA中：1.水分蒸发吸热(DSC)：如果样品含有吸附水或结合不紧密的水分，在升温过程中，这些水分会蒸发。蒸发是一个吸热过程，会在DSC曲线上产生一个向下的吸热漂移（基线持续下移）。这个漂移可能覆盖一个较宽的温度范围（尤其是从室温到100-150°C），与真正的热事件（如熔融、玻璃化转变）叠加，干扰判断。2.质量损失(TGA)：在TGA中，水分的蒸发直接表现为质量损失。如果基线（通常是质量或质量变化率曲线）在升温初期就持续下降，且未达到预期的平台（即失重未完成），这本身就是漂移的表现，影响后续失重台阶的起始点、斜率和平台高度的判断。3.物理状态变化与热容变化：水分的存在会影响样品的物理状态（如塑化、促进无定形化）和热容。干燥过程本身伴随着样品结构和性质的变化，这些变化本身就会引起热流（DSC）或尺寸（TMA）基线的变化。4.非均匀性：样品内部或表面水分分布不均，可能导致蒸发过程不平稳，加剧基线的波动和不规则漂移。除了样品受潮，基线漂移的其他常见原因还包括：*仪器因素：*坩埚/样品池密封不良：盖子未盖紧或密封圈老化，导致挥发性成分（包括水汽）在实验过程中持续缓慢逸出（DSC、TGA下漂）或外界气体渗入（可能引起氧化反应导致上漂）。*仪器未充分预热/平衡：开机后未达到稳定的热平衡状态就开始实验。*传感器污染/老化：传感器表面积累污染物（如上次实验残留物、氧化层）或性能衰减。*吹扫气体不稳定：流速或纯度波动（如水分含量变化）影响热传导和反应环境。*炉体温度分布不均/控温精度问题：温度梯度或控温波动引起基线漂移。*实验参数：*升温速率过快：仪器热响应跟不上，导致基线失真。*样品量过大：样品内部存在显著温度梯度，热传递滞后，影响基线稳定性。*样品本身特性：*缓慢化学反应/分解：在升温过程中发生缓慢的氧化、交联、分解等反应，持续释放或吸收热量（DSC），或持续失重（TGA）。*样品在测试温度范围内发生物理松弛：如高分子材料的物理老化恢复过程，可能导致缓慢的吸热或放热（DSC）或尺寸变化（TMA）。*样品与坩埚/支架发生反应：如某些金属坩埚可能催化样品反应。如何处理基线漂移问题？1.首要排查：样品受潮！*充分干燥样品：根据样品性质选择合适的干燥方法（真空干燥、烘箱干燥、干燥器储存）和时间。确保干燥后样品在低湿度环境中快速制样和密封。*使用密封性好的样品池/坩埚：确保盖子压紧，密封圈完好。*空白实验对比：在相同条件下运行一个空坩埚（或仅含干燥惰性参比物）的实验作为基线。然后将样品+空坩埚的曲线减去这个空白基线，可以有效消除仪器本身和密封坩埚内微量水分等因素引起的漂移。这是且有效的校正方法。2.检查仪器状态：*确保仪器已充分预热和稳定。*定期清洁炉体、传感器和样品支架。*检查并更换老化或损坏的密封圈。*确保吹扫气体（如N2）纯净、干燥且流速稳定。3.优化实验参数：*适当降低升温速率。*减少样品用量，确保样品均匀平铺。4.选择合适的坩埚/支架：*确保坩埚材质与样品兼容，济源示差扫描量热分析，避免反应。*对于易挥发或易氧化样品，务必使用耐压密封坩埚。5.基线校正：*在数据处理软件中，利用空白基线进行减法运算，或使用软件提供的线性/多项式拟合基线校正功能（需谨慎使用，避免过度校正掩盖真实信号）。总结：基线漂移是食品热分析中需要高度重视的问题。当遇到漂移时，“先查样品是否受潮”是一条非常实用的经验法则。通过严格干燥样品、使用密封性好的坩埚并进行空白基线扣除，通常能有效解决大部分由水分引起的漂移问题。同时，也要系统排查仪器状态、实验参数和样品本身特性等其他可能因素，才能获得准确可靠的热分析数据。