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农产品干燥中的水活度

时间:?2018-06-01 14:45??来源:?未知 ??编辑:?chinagzsb ??点击: ?

      (2)水分活度

      作为吸湿性物料,农产品中的水分束缚在固体品格中,在相同的温度F,水蒸气的分压力是低于纯水的。吸湿性物料表面的水蒸气压力与相同温度下纯水水蒸气压力的比值,称为该物料的水分活度A。如图2-3所示。在干燥过程中,吸湿平衡水分决定在特定干燥条件下物料的最终水分,这些数据也用于估算千燥时问和能耗。在已知物料初始含水率的情况下,生物性物料的吸湿等温线有助于确定解吸的情况。


吸湿性物料

      在等温吸湿线中低含水量范围内,含水量稍增加就会导致水分活度的大幅度増加。把低含水量巨域内的曲线放大,呈一反S形曲线。根据水分活度与含水量的关系可将此曲线分成三个区域,如图2-4所示。

 
      1区Aw=0~0.25,含水量为0~0.07g/g干物质,这是吸湿性物料中与非水物质结合最为紧密的水,吸湿时最先吸入,干燥时最后排除,不能使干物质膨润,更不能起到溶解的作用,1区最高水分活度对应的含水量就是吸湿性物料中的单分子层水。水分活度低于0.25时,由于需要较多能量,水分难于解吸。吸湿等温线也有助于确定在给定的干燥条件下,从水分解吸驱动力方面,可达到最大干燥速率。II区Aw=0.25~0.80,含水量为0.07~0.32g/g干物质,该部分水实际上是多层水,起到膨润和部分溶解的作用,加速化学反应的速率。lll区:Aw=O.80~0.99,在水分活度大于0.8的情况下,束缚能低,水分(称为自由水)解吸相对容易。含水量大干0.40g/g干物质,起到溶解和稀释作用,冻结时可以结冰。

      一般说来,大多数吸湿性物料中的等温吸湿线都呈S形,而含有大量糖分及可溶性小分子但不富含高聚物的水果、咖啡提取物的等温吸湿线呈J形。

      物料的等温吸湿线与温度有关,由于水分活度随温度的升高而増大,所以同一物料在不同温度下具有不同的等温吸湿线,如图2-5所示。
 
吸湿性物料 

      (3)吸湿物料的等温吸湿线方程

      农产品等一般吸湿性物料的等温吸湿线可用BET式(1-5)表示:


公式

      式中口一一一与吸附热有关的常数

      m一样品的含水量,g/g干物质

      m1-BET单层值,即单分子层值

      利用Aw/(l-Aw)对Aw作图,可得一直线,如图2-6所示,此直线的截距为1/(m1 c),斜率为一(c-I)/(m,c),当Aw>0.5时呈直线关系。

      根据BET单层值可以准确推测十燥产品具有最高稳定性时的含水量。

      例如,在某一吸湿性物料中,在一定温度下,当水分活度为0.04,含水量为0.0405g/g干物质当水分活度为0.32,含水量为0、117g/g干物质,可求该食品的单分子层水含量m1=0.0889g/g。图2-7是马铃薯在不同干燥方式中的BET曲线。


单层值的计算

      吸湿性物料中的Aw值是水分和温度的函数,Clausius-Clapeyron方程式(2-6)较好地说明了温度对水分活度Aw的影响。表2-2和表2-3分别给出了几种水果和果粉在不同含水率和温度下的水分活度值,通常情况是,随着温度升高,水分活度值増加,水分吸取量减少。李子干的吸湿平衡典型曲线如图2-8所示,是在不同温度下的吸湿等温线,李子干水分活度随着水分减少而降低。

不同干燥方法的马铃薯曲线
 
      式中△H是吸湿热。影响水果吸湿等温线的它冈素有化学组成、物理结构和预处理方式。只水果的吸湿热与水分关系曲线见图卜台,除了萝无显著变化外,其余三种水果的吸湿热均随含量的増加有不同程度的下降。

几种水果的水分活度

马铃薯AW和M关系曲线
 
      图2-10和图2-11分别是马铃薯葡萄干平衡水分和水分活度的关系曲线。马铃暑和葡萄干平衡含水率随水分活度逐渐増加。随着温度升高铃薯的平衡水分下降,而对于葡萄干的平衡水先是随着温度升高而减少,当水分活度超过0.7~0.8临界范围后,随着温度升高而增加。

公式

几种果粉的水分活度

(责任编辑:chinagzsb)
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