Η ενεργότητα του νερού γράφεται με πεζό a και δείκτη πεζό w — από τη λέξη water: a_w. Είναι αδιάστατος αριθμός από 0 έως 1. Συχνά γράφεται σε ποσοστά ως σχετική υγρασία ισορροπίας, ERH: a_w = 0,7 αντιστοιχεί σε 70 %.
Η ενεργότητα του νερού και η υγρασία του προϊόντος είναι διαφορετικοί αριθμοί. Η υγρασία λέει πόσο νερό υπάρχει στο προϊόν κατά μάζα. Η ενεργότητα λέει πόσο ελεύθερο είναι αυτό το νερό. Στο μέλι το νερό είναι περίπου 17 %, και στα σιτηρά περίπου 14 %, αλλά η a_w είναι σχεδόν ίδια: η ζάχαρη κρατά το νερό το ίδιο σφιχτά με το άμυλο.
Σε ένα γυάλινο βάζο βρίσκεται μια φέτα ψωμί και στον πάτο του βάζου υπάρχει νερό. Μπλε σταγόνες ανεβαίνουν από το νερό προς την ψίχα. Μέσα από τα γράμματα a_w πάνω στο ψωμί μεγαλώνουν τρεις αποικίες μούχλας και από αυτές ανεβαίνουν σπόρια. Κάτω από το καπάκι η ομίχλη εμφανίζεται και χάνεται. Δεξιά, η βελόνα του υγρομέτρου κινείται πάνω στην κλίμακα και φτάνει στο κόκκινο σημάδι 0,70 — από εκεί αρχίζει η πράσινη ζώνη της μούχλας.
Φύλλο μονάδας
μυκητολογία αναθ. 2026-10Ενεργότητα νερού a_w
Αδιάστατο μέγεθος · λόγος της τάσης ατμών πάνω από το δείγμα προς την τάση ατμών πάνω από καθαρό νερό
Γιατί το παξιμάδι αντέχει χρόνια και το ψωμί μουχλιάζει σε μια εβδομάδα
Βάλτε μια φέτα φρέσκο ψωμί σε ένα κλειστό βάζο. Σε πέντε έως επτά ημέρες θα εμφανιστούν πάνω της πράσινες κηλίδες. Το παξιμάδι από το ίδιο ψωμί θα μείνει στο ίδιο βάζο έναν χρόνο χωρίς να αλλάξει. Σπόρια μούχλας υπάρχουν και στα δύο. Η διαφορά είναι μόνο στο νερό που μπορούν να πάρουν.
Η διαθεσιμότητα του νερού μετριέται με την ενεργότητα του νερού a_w. Είναι η τάση των υδρατμών πάνω από το προϊόν διαιρεμένη με την τάση ατμών πάνω από καθαρό νερό στην ίδια θερμοκρασία. Για το καθαρό νερό η a_w = 1. Για το φρέσκο ψωμί είναι περίπου 0,96, για το παξιμάδι — περίπου 0,3.
Οι περισσότερες μούχλες χρειάζονται a_w τουλάχιστον 0,8. Οι πιο ανθεκτικές αρχίζουν να αναπτύσσονται γύρω στο 0,7. Κάτω από 0,6 δεν αναπτύσσεται σχεδόν τίποτα. Γι' αυτό τα σιτηρά αποθηκεύονται ξηρά, τα αρχεία διατηρούνται σε υγρασία αέρα περίπου 50 % και το γλυκό του κουταλιού βράζεται με πολλή ζάχαρη.
01 · Ορισμός
τάση ατμών · ισόθερμη · όριο ανάπτυξηςΤο νερό στο προϊόν μπορεί να είναι ελεύθερο ή δεσμευμένο. Το δεσμευμένο το κρατούν το άμυλο, οι πρωτεΐνες, η ζάχαρη και το αλάτι. Όσο πιο σφιχτά το κρατούν, τόσο λιγότερα μόρια νερού περνούν στον αέρα πάνω από το προϊόν. Γι' αυτό η τάση ατμών πάνω από το προϊόν είναι μικρότερη απ' ό,τι πάνω από καθαρό νερό. Ο λόγος τους είναι ακριβώς η ενεργότητα του νερού.
Αν το προϊόν μείνει σε κλειστό όγκο, ο αέρας πάνω από αυτό έρχεται σε ισορροπία μαζί του. Τότε η σχετική υγρασία του αέρα γίνεται ίση με την a_w, πολλαπλασιασμένη επί 100. Αυτό αξιοποιείται: a_w μετριέται με υγρόμετρο σε μικρό θάλαμο πάνω από το δείγμα.
Τη σχέση μεταξύ της υγρασίας του προϊόντος και της a_w του την ονομάζουμε ισόθερμη προσρόφησης. Κάθε υλικό έχει τη δική του. Τα σιτηρά με υγρασία 14 % και το χαρτί με υγρασία 8 % μπορεί να έχουν την ίδια a_w. Και για τη μούχλα έχει σημασία ακριβώς η a_w: αυτή αποφασίζει αν ο μύκητας μπορεί να πάρει νερό.
Πότε θα εμφανιστούν οι πρώτες κηλίδες
Επάνω βρίσκεται ένα γυάλινο βάζο με δείγμα: ψωμί, σιτηρά, βιβλίο ή μαρμελάδα. Με το ρυθμιστικό ορίζετε την υγρασία του αέρα στο βάζο, για τη μαρμελάδα — το ποσοστό ζάχαρης. Το δείγμα έρχεται σταδιακά σε ισορροπία με τον αέρα, και την a_w του τη δείχνει το υγρόμετρο. Ο χρόνος περνά σε ημέρες. Τρεις μούχλες περιμένουν το όριό τους: ο ξηροφιλικός Aspergillus αναπτύσσεται από 0,70, ο Penicillium — από 0,80, ο Mucor — από 0,90. Όταν η a_w ξεπεράσει το όριο, τα σπόρια βλασταίνουν και οι αποικίες μεγαλώνουν. Με μπλε φαίνεται το νερό, με πράσινο η μούχλα, με κόκκινο τα όρια. Κάτω υπάρχουν τρεις προβολές. «a_w ανά ημέρα» — πώς αλλάζει η ενεργότητα του δείγματος και πότε εμφανίστηκαν αποικίες. «Ισόθερμη» — πόσο νερό έχει το υλικό σε κάθε a_w. «Χρόνος έως τη μούχλα» — πόσες ημέρες πρέπει να περιμένουμε την πρώτη αποικία για διαφορετική a_w.
Το βάζο κρατά την υγρασία του ίδιου του ψωμιού
Σε κλειστό βάζο το ψωμί δεν έχει πού να αποδώσει το νερό. Λίγο νερό περνά στον αέρα και ο αέρας γίνεται γρήγορα το ίδιο υγρός με το ψωμί — περίπου 95 %. Από εκεί και πέρα το ψωμί σχεδόν δεν στεγνώνει και η μούχλα έχει αρκετό νερό. Αν ανοίξετε το βάζο ή βάλετε δίπλα σιλικαζέλ, ο αέρας στεγνώνει και το ψωμί αποδίδει νερό. Όταν η a_w του ψωμιού πέσει κάτω από 0,7, η μούχλα σταματά να αναπτύσσεται. Έτσι γίνεται το παξιμάδι.
02 · Μετατροπή
υγρασία αέρα · προϊόντα · όρια μικροβίωνΑπό την ενεργότητα του νερού στην υγρασία του υλικού
Εισάγετε την a_w, τη σχετική υγρασία του αέρα ή την τάση ατμών. Η πρώτη καρτέλα δείχνει την τάση ατμών και την υγρασία του ψωμιού, των σιτηρών και του χαρτιού σε αυτή την a_w και ποιοι μικροοργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν. Η δεύτερη συγκεντρώνει την a_w των συνηθισμένων προϊόντων και αντικειμένων. Η τρίτη — τα όρια ανάπτυξης των μικροοργανισμών.
Η ίδια η a_w αλλάζει λίγο με τη θερμοκρασία. Όμως στην ψύξη ο αέρας δίπλα σε κρύο τοίχο μπορεί να φτάσει στο σημείο δρόσου. Τότε στο γυαλί του βάζου ή στον τοίχο του αρχείου εναποτίθεται νερό και εκεί η a_w ισούται με ένα. Γι' αυτό τα υγρά πράγματα δεν πρέπει να τοποθετούνται δίπλα σε κρύο τοίχο.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Όργανα μέτρησης
θάλαμος με αισθητήρα · ψυχόμενος καθρέφτης · υγρασιόμετρο · loggerΗ ενεργότητα του νερού μετριέται από τον αέρα πάνω από το δείγμα
Αναλυτής ενεργότητας νερού
Το δείγμα μπαίνει σε πλαστικό κυπελλάκι και σπρώχνεται σε έναν μικρό κλειστό θάλαμο. Ο αέρας στον θάλαμο έρχεται σε ισορροπία με το δείγμα μέσα σε λίγα λεπτά. Ένας χωρητικός αισθητήρας μετρά την υγρασία του αέρα και ένα θερμόμετρο τη θερμοκρασία. Η συσκευή δείχνει την a_w και τη θερμοκρασία στην οποία μετρήθηκε. Η μέθοδος περιγράφεται στο πρότυπο ISO 18787.
Ψυχόμενος καθρέφτης
Πάνω από το δείγμα υπάρχει ένας μικρός καθρέφτης που ψύχεται από στοιχείο Πέλτιε. Μια δέσμη φωτός ανακλάται από τον καθρέφτη σε φωτοανιχνευτή. Όταν σχηματιστεί δρόσος στον καθρέφτη, η ανακλώμενη δέσμη εξασθενεί και η συσκευή καταγράφει τη θερμοκρασία του καθρέφτη — το σημείο δρόσου. Από το σημείο δρόσου και τη θερμοκρασία του δείγματος υπολογίζονται η τάση ατμών και η a_w. Είναι ο πιο ακριβής τρόπος, έως ±0,003.
Υγρασιόμετρο σιτηρών
Στο σιλό δεν μετρούν την a_w, αλλά την υγρασία των σιτηρών. Τα σιτηρά ρίχνονται στην κυψελίδα ανάμεσα σε δύο πλάκες και η συσκευή μετρά την ηλεκτρική της χωρητικότητα: το νερό την αλλάζει πολύ. Με βάση την ισόθερμη, η υγρασία μετατρέπεται σε a_w. Για το σιτάρι, υγρασία 14 % αντιστοιχεί σε a_w περίπου 0,7 στους 20 °C, γι' αυτό τα σιτηρά ξηραίνονται μέχρι 13—14 %.
Logger στο αρχείο
Το χαρτί από μόνο του σχεδόν δεν μουχλιάζει όσο ο αέρας γύρω είναι ξηρός. Στα αρχεία και στις βιβλιοθήκες τοποθετούν στα ράφια μικρά logger που κάθε ώρα καταγράφουν την υγρασία και τη θερμοκρασία. Αν η υγρασία του αέρα μένει για πολύ πάνω από 65—70 %, το χαρτί φτάνει στην ίδια a_w, και στη ράχη των βιβλίων εμφανίζονται κηλίδες. Οι αποθήκες διατηρούν υγρασία περίπου 45—55 %.
05 · Κανόνες γραφής
κλάσμα της μονάδας · θερμοκρασία · διαφορά από την υγρασίαΗ a_w γράφεται ως κλάσμα της μονάδας και με θερμοκρασία
Η ενεργότητα του νερού γράφεται ως αριθμός από 0 έως 1 με δύο ή τρία δεκαδικά ψηφία, χωρίς μονάδα. Δίπλα αναφέρεται η θερμοκρασία στην οποία μετρήθηκε. Η υγρασία του προϊόντος γράφεται χωριστά και σε ποσοστά, με σημείωση αν αφορά υγρή ή ξηρή μάζα.
Η ενεργότητα είναι κλάσμα της μονάδας, ενώ το 72 % είναι ήδη σχετική υγρασία του αέρα σε ισορροπία. Το «0,72 %» μπερδεύει και τις δύο γραφές. Το 14 % είναι η υγρασία των σιτηρών, όχι η ενεργότητά τους. Το όριο 0,70 αφορά την a_w, όχι την υγρασία του υλικού. Πέντε δεκαδικά ψηφία η συσκευή δεν δίνει. Και η υγρασία του αέρα χωρίς θερμοκρασία είναι ελλιπής: στην ψύξη ο ίδιος αέρας μπορεί να δώσει δρόσο.
06 · Γειτονικές μονάδες
μυκητολογία · πίεση · διάλυμαΗ ενεργότητα του νερού είναι ο λόγος δύο τάσεων ατμών, γι' αυτό ο πιο κοντινός της γείτονας είναι το πασκάλ. Η ζάχαρη και το αλάτι την μειώνουν μέσω της συγκέντρωσης του διαλύματος, που μετριέται σε mol ανά λίτρο. Πόσο γρήγορα αναπτύσσεται η μούχλα όταν έχει αρκετό νερό δείχνει το φύλλο για την ανάπτυξη του μυκηλίου.
Τάση ατμών: 3169 Pa πάνω από νερό στους 25 °C.
MΌσο πιο πυκνό το σιρόπι, τόσο μικρότερη η a_w.
K_rΤαχύτητα αποικίας όταν υπάρχει αρκετό νερό.
07 · Ιστορικό μέρος
αρχείο · από το υγρόμετρο με τρίχα ως το ISO 18787Πώς κατάλαβαν ότι για τους μικροοργανισμούς μετράει όχι το νερό αλλά η ενεργότητά του
{title}
{text}
η a_w έχει νόημα μόνο σε ισορροπία
Η ανθρώπινη τρίχα επιμηκύνεται όταν ο αέρας υγραίνεται και κονταίνει όταν στεγνώνει. Σε αυτό βασίζεται το υγρόμετρο του Saussure του 1783: η τρίχα τεντώνεται από ένα ελατήριο και μέσω μοχλού γυρίζει μια βελόνα. Δείχνει την υγρασία του αέρα, όχι του προϊόντος. Αν όμως το προϊόν μείνει πολύ ώρα δίπλα σε κλειστό όγκο, αυτοί οι αριθμοί συμπίπτουν.
Η λέξη-κλειδί είναι «πολύ». Το φρέσκο ψωμί, που μόλις μπήκε σε στεγνό δωμάτιο, αποδίδει νερό και ο αέρας στην επιφάνειά του είναι πιο υγρός από τον αέρα του δωματίου. Όσο διαρκεί η ανταλλαγή, η a_w είναι διαφορετική στη φλούδα και στη μέση της ψίχας. Γι' αυτό το πρότυπο απαιτεί αναμονή για ισορροπία και σταθερή θερμοκρασία.
Δεξιά φαίνεται τι συμβαίνει χωρίς ισορροπία. Η βελόνα του αισθητήρα πηδά πρώτα στην υγρασία του δωματίου και μόνο μετά πλησιάζει αργά την a_w του δείγματος. Καταγράφεται η τιμή στην οποία σταματά.
Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Κατάλογος μεγεθών
Μυκητολογία και νερό · 12 δελτία
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →