TGA 测试数据解读：食品热失重率怎么算？公式 +

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（Weight Loss Percentage, 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% = [(W₀ - Wₜ) / W₀] × 100%

其中：

* WL%： 在温度 T 时（或温度区间 T1-T2 内）的热失重百分比。

* W₀： 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）。

* Wₜ： 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 W₀：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 W₀。公式演变为：

WL%_{T1-T2} = [(W_{T1} - W_{T2}) / W₀] × 100%

* 区分失重率与剩余率： 剩余质量百分比 = (Wₜ / W₀) × 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： N₂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）：

* W₀ (初始质量, 30°C)： 10.00 mg

* W₁ (100°C 质量)： 9.20 mg (主要失水)

* W₂ (250°C 质量)： 9.15 mg (少量挥发性油脂/低分子量物质)

* W₃ (500°C 质量)： 1.50 mg (有机物大部分分解)

* W₄ (600°C 质量)： 1.50 mg (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} = [(W₀ - W₄) / W₀] × 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} ≈ [(W₀ - W₁) / W₀] × 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} ≈ [(W₁ - W₂) / W₀] × 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} = [(W₂ - W₃) / W₀] × 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、CO₂等小分子气体的主要阶段，失重最大)*

5. 残留物（灰分/碳）比例（600°C）：

剩余率 = (W₄ / W₀) × 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%，最终残留约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。失重率的核心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。