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温度对吸湿等温线的影响

温度对吸湿等温线的影响分析

摘要:影响食品吸湿和解吸等温线的内部因素有其自身的化学组成、组织形

态，外部因素有环境的温度等，本文着重论述温度对吸湿和解吸等温线以及滞后回

线的影响。关键词:温度吸湿等温线解吸等温线滞后回线

在恒定温度下，食品的水分含量(用每单位干物质质量中水的质量表示)与它的

水分活度之间的关系图称为吸湿等温线(Moisturesorptionisotherms，缩写为

MSI)。另外，由于Aw=ERH/100(ERH是样品周围的空气平衡相对湿度)，因此在恒定

温度下平衡水分与相对湿度的关系图实际上也表示食品的水分含量与水分活度之间

的关系，也是吸湿等温线。从MSI图可以看出食品脱水的难易程度及如何组合食品

才能避免水分在不同物料间的转移。根据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。

在实践中，吸湿等温线作为吸着制品的观察研究用，而解吸等温线是用作调研干燥

过程用的。如果向干燥样品中添加水(回吸作用)的方法绘制吸湿等温线和按解吸过

程绘制的解吸等温线并不完全重叠，这种不重叠性称为滞后现象(hysteresis)。由

解吸制得的食品必须保持更低的a值才能与由回吸制得的食品保w

[1]持相同的稳定性。

温度作为生产工艺中的一个重要参数，其对吸湿和解吸等温线以及滞后回线的

影响有一定的研究意义。

一、温度对吸湿等温线的影响

用扩散平衡法，利用饱和无机化合物溶液产生稳定的相对环境湿度，对两种大

豆蛋白产品脱脂豆粉和组织化大豆蛋白的水吸附进行测定，得到这两种食品在

20?C和30?C的

[2]吸湿等温线。

由图1、2可见，20?C和30?C时脱脂豆粉、组织化大豆蛋白的水分含量和水

活度之间的关系。总体上随着样品所处环境的温度升高，水分含量降低。

二、温度对解吸等温线的影响

以下两图分别为稻谷(华矮837早稻)、油菜籽(华杂三号)的解吸等温线。

图2表示在20?,30?,40?下稻谷的解吸平衡含水量曲线。从图中可以看出:在相

同的

[3]相对湿度条件下,颗粒饲料的解吸平衡含水量随着温度升高而减小。

图8为不同温度时油菜籽(华杂三号)的解吸平衡含水量曲线。从图中可以看出,

随着

[4]温度的升高,平衡含水量减小,反之则增大。

三、温度对滞后回线的影响

如下图，图2和图3分别为油菜籽(华杂三号)在15?和25?时的吸湿和解吸等

温线。

解吸平衡水分比吸湿平衡水分大,即存在“滞后”现象。图4为油菜籽(华从图

中可以看出,

杂三号)在不同温度下解吸和吸湿平衡水分差值即“滞后”范围的变化曲线。

从中可以看出,“滞后”范围随温度的增大而减小,且在相对湿度大约为60%,80%的

范围内“滞后”范

[4]围变化最大。

下图3给出了谷物(以玉米“四单16”为例)的等温吸湿平衡曲线对解吸平衡曲

线滞后的情况。在20?等温平衡时，谷物吸湿平衡水分显著低于解吸平衡水分。而

且滞后现象几乎存在于全部相对湿度范围(0,98,)。温度升高，如在40?时，谷物

吸湿平衡对解吸

[5]平衡滞后显著减小，在相对湿度大于95,时，滞后不明显。

四、分析讨论

1、下面从两个角度来分析温度对吸湿和解吸等温线的影响。

a、物理吸附

由于气体分子间的范德华引由BET多分子吸附层理论,食品表面发生单分子层

吸附后,

力,还可以发生多分子层吸附。当Aw在一定的范围内时,由BET等温吸附方程

式可得平衡含水量EMC,Aw,单分子层完全覆盖饱和值Mm和BET常数之间的关系有:

,

:Mm为吸附水分第1单层覆盖饱和值;C为BET常数;a,b分别为第1层水分子吸

附式中11

速度和解吸速度的比例常数;a,b分别为第二层起以后各层水分子吸附与解吸速

度比例常22

数;θ,θ分别第一层和第二层起以后各层水分子的吸附热;R,T分别为气体常

数和绝对温1L

[3]度。

由式可知,当Aw一定时,环境温度T变化,BET常数C发生变化。随着温度T升

高,常数C则变