平衡水分

食品貯藏的水分,是隨著空氣中溫、濕度的變化而變化。當糧食從周圍環境中吸收水分的速率相等於糧食從周圍環境中散失水分的速率時，則食品處於與環境平衡狀態，這種處於平衡狀態時的水分，叫做平衡水分或濕度平衡。

即平衡水分指食品與周圍空氣處於平衡狀態的水分含量。

基本介紹

• 中文名：平衡水分
• 外文名：equilibrium water content
• 英文縮寫：EMC

食品的水分活度

根據熱力學原理，在一定的溫度和相對濕度(RH)下，當食品內的蒸汽壓與外界空氣的蒸氣壓達到平衡時，食品中的含水量。

大多數新鮮食品中都含有較多的水分，例如一般情況下果實的含水量為70%～90%，蔬菜為75%～90%，肉類為50%～80%，當空氣的相對濕度低於食品的蒸氣壓時，這些食品就會失水萎蔫。

煤炭平衡水分

煤在規定溫度與規定相對濕度相平衡時的水分。

所屬學科：煤炭科技（一級學科）；煤炭加工利用（二級學科）；煤化學及煤質分析（三級學科）

糧食平衡水分的概念

糧食在貯藏期中的水分，是隨著空氣中溫、濕度的變化而變化。當糧食從周圍環境中吸收水分的速率相等於糧食從周圍環境中散失水分的速率時，則糧食處於與環境平衡狀態，這種處於平衡狀態時的水分，叫做平衡水分或濕度平衡。與糧食周圍空氣相平衡的相對濕度叫做平衡相對濕度。各種糧食的平衡水分含量隨著溫度和相對濕度而變化，它可用濕基或乾基表示。用於數學上計算時，通常用乾基表示。

在各種溫度下，各種糧食的含水量和平衡相對濕度之間的關係，可用平衡曲線來表示。有時，這種曲線被涉及到等溫線，因為每一條曲線的效用，常常與某種特殊的溫度相一致。

影響糧食平衡水分的因素有糧食的種類、等級、成熟度、溫度和濕度。在一定溫度下，同一含水量的糧食放置在不同的相對濕度中，將隨著放置日數而逐漸達到平衡。相對濕度愈大，糧食平衡水分愈大；相對濕度愈小，平衡水分亦小。在相對濕度相同時，溫度愈高夕平衡水分愈低，溫度愈低，平衡水分反而變大。

糧食及其加工產品的平衡水分

由於平衡水分含量在糧食貯藏實踐上的重要性，許多糧種的平衡水分含量業已用實驗方法進行側定。根據不同文獻所查得其特點值，分別以穀類、油料類、薯類、成品糧、加工製品與付產品進行敘述由於不同種類或不同品種的糧食，其組織結構與化學成分或多或少有所差異。因而，在同狀況下所達到的平衡水分亦有不同。歸納有如下幾點。

由於穀類、薯類中的薯乾所含親水物質較多，油料類所含疏水物質較多。其平衡水分就明顯的表現了油料類小於穀類、薯乾。如在20℃時,相對濕度70%的空氣中，小麥平衡水分為14.8%，大豆為11.5%，蓖麻籽僅為6.10%，其平衡水分幾乎比穀類要少一半。但大豆在相對濕度接近於90%以上時，又呈現了幾乎反常的平衡水分。

在同一溫度下，空氣相對濕度愈大，糧食平衡水分愈大，而在同一相對濕度下，則糧溫與平衡水分呈現負相關。這種關係與吸附過程的熱化學式有關，可用勒夏泰列原理解釋。

糧食加工製品，在相同狀況下，平衡水分顯然小於穀類及其加工產品，如麵包、餅乾等。這種現象可能與澱粉外露的極性分子數目減少有關。由於具有相應低的相對平衡值，所以易於貯藏。而加工付產品如糠裁、亞麻仁餅等，在同一狀況下，顯然，平衡值高於其他糧食,特別是在飽和狀態時,可達38一40多，而穀類一般為20%左右。所以，加工付產品在高水分時，易於發熱，不好貯藏。

不同糧食品種,其化學分析稍有差異。這可能是不同成熟度的糧食被看成同樣的緣故。糧食作物化學成分或生長曆程的變化，對平衡水分含量影響極大。在糧粒溫度達到60℃以上進行乾燥的過程中，由於稍有化學變化，這種人工千燥會使玉米的平衡水分含量減少0.5一1%。糧食平衡水分含量還取決於以往其解吸和吸附經歷。吸附過程平衡水分含量與解吸過程平衡水分含量之間有所差別。

平衡含水分的測定

測定平衡水分常常有二種方法。一種是靜態法，即是糧食在一定狀態下達到平衡不用空氣或糧粒的機械震動而完成的。一種是動態法，即是糧食在一定狀態下達到平衡是用空氣或糧粒的機械震動而完成的，其中動態法測定很快，通常用的是濕糧，乾燥至平衡狀態為止，在第二天或更少時間，就可得到數據，但在設計上和裝備上還有問題。所以，靜態法已經更加廣泛的套用著。但靜態法需用時間長達幾個星期。

當用靜態法測定時，一種是飽和鹽溶液，一種是酸溶液。由於糧食及其加工產品需要長時間才能達到平衡夕因而相對濕度約80%以上時，黴菌發育很快，如果沒有特殊處理，所得平衡值常常不夠正確。

用飽和鹽溶液保持相對濕度

在一個密閉容器中，套用飽和鹽溶液，可以從試驗開始到終了獲得同樣的相對濕度。

在一定濃度的溶液下的相對濕度由於溫度變化而有不同，在一定濃度下，當溫度增高時,相對濕度往往減少。

在某一溫度下，每種鹽類都有它相應的飽和溶液。超過一定數值，就要成為過飽和狀態。過飽和的鹽類，當溶液冷卻後，它將從溶液中結晶出來。所需要的飽和溶液的溶解數，取決於溶液所用藥劑達到平衡的變化和容器的大小。

在一定溫度下，同時試驗兒種不同的相對濕度，其試驗樣品，一般支撐在一個有飽和鹽溶液的密閉容器的網眼籃子裡。為防止生鏽可外塗銀粉。測定時置放小樣品的數量為10一15顆穀粒。穀粒的表面積不要超過鹽溶液所暴露的表面積。同時樣品在溶液上應有足夠遠的某一距離，使容器移動時，鹽溶液不致濺濕糧粒為原則。

在恆溫箱內置放天平。測定前後及在整個試驗過程中的稱重，可在恆溫箱內連同支撐網眼籃子的細銅絲一起進行。達到平衡時間約為7一12天。但有的記載要經過幾個星期。

用酸溶液保持相時濕度

在密閉容器中，由於酸的百分比的變的是硫酸。其酸的局部蒸氣壓比水的局部蒸氣壓較小。其硫酸的局部蒸氣壓與水比較，比其他酸類更低，在更低濃度和更低的溫度下，其硫酸的分壓力更小，因而就有可能到實際工作中。

將糧粒放在硫酸溶液上面1.5一2個月，達到平衡後，再來測定其含水量。在我國有人試驗僅放14天。

如果將糧粒放在玻璃管或特製的吸收劑里用預先通過硫酸溶液的空氣來進行，可以很快地測定平衡含水量。一般的測定時間為5一7天。

從以前測定資料來看，小麥和玉米已乾燥至8%的平衡含水量，與糧粒使其重新再濕至16%比較,水分大約減少0.5%。其含水量的不同，由於滯後作用的結果。關於達到平衡的時間，在實際觀測中，上述有的測定可能有時過短，糧粒在4一8星期將會接近平衡。低溫之下，平衡更慢。

此外，測定糧食平衡水分含量更為正確的方法是直接測量置於預先抽成真空容器內的糧食水蒸氣壓。這時水蒸氣分子將由糧粒擴散直至平衡。測定容器中的水蒸氣壓和溫度以及處於平衡狀態下的糧食水分含量，可求得該試祥的平衡水分含量。這種方法快速而且精確。但所需要實驗費用較大。需要一台真空汞，一個精密的壓力計以及一套密閉的玻璃管道裝置。

平衡水分的套用

平衡水分含量一溫度一相對濕度三者之間的關係十分密切，在生產實際上具有重要意義。通過日曬、烘乾方法來乾燥糧食，運用自然通風與人工通風來降溫除濕，化學成分不同的糧食在相同貯藏條件下對於水分大小的要求，都是遵循吸濕平衡的原理來實現的。

多管自然通風法就是利用冬春季節自然通風引入於冷空氣使含水量在25%以下的玉米和18%的高粱降低溫度、水分至安全標準進行長期貯藏的方法，目前已經在東北地區遼寧、黑龍江等省試驗成功。這種方法具有減輕勞動強度，節省人力物力、降低保管費用，避免糧食污染等優點。它的依據就是由於冬春季節空氣乾冷，相對濕度很低,據據平衡水分理論，高水分糧食就會在乾冷空氣條件下，通過通風管道和糧堆孔隙逐步向空氣中放出水分並降低溫度，從而在較長時間內把糧食水分降低到相對安全標準，並保持糧食處於低溫狀態。

糧食乾燥大都採用空氣做介質。乾燥空氣起著兩種作用：(1)排除糧食蒸發出來的水分；(2)提供使糧食水分蒸發的熱量。糧食水分的蒸發主要是糧食的表面水分，糧食通過解吸作用使糧食內的水分逐漸向表面擴散，最終達到均勻乾燥的目的。