Activitatea apei se scrie cu a mic și cu w mic ca indice — de la cuvântul water: a_w. Este un număr adimensional de la 0 la 1. Se scrie adesea în procente, ca umiditate relativă de echilibru, ERH: a_w = 0,7 corespunde la 70 %.
Activitatea apei și umiditatea produsului sunt numere diferite. Umiditatea arată câtă apă este în produs, ca masă. Activitatea arată cât de liberă este această apă. În miere sunt circa 17 % apă, iar în cereale circa 14 %, dar a_w lor este aproape la fel: zahărul ține apa la fel de strâns ca amidonul.
Într-un borcan de sticlă se află o felie de pâine, iar pe fundul borcanului este apă. Picături albastre se ridică de la apă spre miez. Printre literele a_w de pe pâine cresc trei colonii de mucegai, de la care se ridică spori. Sub capac ceața apare și dispare. În dreapta, acul higrometrului merge pe scară și ajunge la semnul roșu 0,70 — de la el începe zona verde a mucegaiului.
Fișa unității
micologie rev. 2026-10Activitatea apei a_w
Mărime adimensională · raportul dintre presiunea vaporilor deasupra probei și presiunea vaporilor deasupra apei pure
De ce pesmetul stă ani, iar pâinea mucegăiește într-o săptămână
Puneți o felie de pâine proaspătă într-un borcan închis. După cinci până la șapte zile vor apărea pe ea pete verzi. Pesmetul din aceeași pâine va sta în același borcan un an și nu se va schimba. Sporii de mucegai sunt pe amândouă. Diferența este doar apa pe care o pot lua.
Disponibilitatea apei se măsoară prin activitatea apei a_w. Aceasta este presiunea vaporilor de apă deasupra produsului împărțită la presiunea vaporilor deasupra apei pure, la aceeași temperatură. Pentru apa pură a_w = 1. Pentru pâinea proaspătă este circa 0,96, pentru pesmet — circa 0,3.
Majoritatea mucegaiurilor au nevoie de a_w de cel puțin 0,8. Cele mai rezistente încep să crească în jur de 0,7. Sub 0,6 nu crește aproape nimic. De aceea cerealele se păstrează uscate, arhivele se țin la o umiditate a aerului de circa 50 %, iar dulceața se fierbe cu mult zahăr.
01 · Definiție
presiunea vaporilor · izoterma · pragul de creștereApa din produs poate fi liberă sau legată. Cea legată este ținută de amidon, proteine, zahăr și sare. Cu cât este ținută mai strâns, cu atât mai puține molecule de apă ajung în aerul de deasupra produsului. De aceea presiunea vaporilor deasupra produsului este mai mică decât deasupra apei pure. Raportul lor este chiar activitatea apei.
Dacă produsul stă într-un volum închis, aerul de deasupra lui ajunge la echilibru cu el. Atunci umiditatea relativă a aerului devine egală cu a_w, înmulțit cu 100. Se folosește acest lucru: a_w se măsoară cu un higrometru într-o cameră mică deasupra probei.
Relația dintre umiditatea produsului și a_w se numește izotermă de sorpție. Fiecare material are izoterma lui. Cerealele cu umiditate de 14 % și hârtia cu umiditate de 8 % pot avea aceeași a_w. Iar mucegaiului îi contează tocmai a_w: ea decide dacă ciuperca poate lua apa.
Când apar primele pete
Sus se vede un borcan de sticlă cu o probă: pâine, cereale, o carte sau dulceață. Cu cursorul se stabilește umiditatea aerului din borcan, iar la dulceață — proporția de zahăr. Proba ajunge treptat la echilibru cu aerul, iar a_w lui o arată higrometrul. Timpul trece pe zile. Trei mucegaiuri își așteaptă pragul: Aspergillus xerofil crește de la 0,70, Penicillium — de la 0,80, Mucor — de la 0,90. Când a_w depășește pragul, sporii germinează și coloniile cresc. Cu albastru este arătată apa, cu verde mucegaiul, cu roșu pragurile. Jos sunt trei vederi. „a_w pe zile” — cum se schimbă activitatea probei și când au apărut coloniile. „Izoterma” — câtă apă este în material la fiecare a_w. „Timp până la mucegai” — câte zile trebuie așteptat prima colonie la diferite a_w.
Borcanul păstrează umiditatea pâinii însăși
În borcanul închis pâinea nu are unde să cedeze apa. O parte mică de apă trece în aer, iar aerul devine repede la fel de umed ca pâinea — circa 95 %. Mai departe pâinea aproape că nu se mai usucă, iar mucegaiului îi ajunge apa. Dacă deschideți borcanul sau puneți alături silicagel, aerul se usucă, iar pâinea cedează apa. Când a_w a pâinii scade sub 0,7, mucegaiul nu mai crește. Așa se obține pesmetul.
02 · Conversie
umiditatea aerului · produse · praguri pentru microbiDe la activitatea apei la umiditatea materialului
Introduceți a_w, umiditatea relativă a aerului sau presiunea vaporilor. Prima filă arată presiunea vaporilor, umiditatea pâinii, a cerealelor și a hârtiei la această a_w și ce microbi pot crește. A doua adună a_w produselor și lucrurilor obișnuite. A treia — pragurile de creștere ale microbilor.
Însăși a_w se schimbă puțin cu temperatura. Dar la răcire aerul de lângă un perete rece poate ajunge la punctul de rouă. Atunci pe sticla borcanului sau pe peretele arhivei se depune apă, iar acolo a_w este egală cu unu. De aceea lucrurile umede nu se pun lângă un perete rece.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Instrumente de măsură
cameră cu senzor · oglindă răcită · umidometru · loggerActivitatea apei se măsoară după aerul de deasupra probei
Analizor de activitate a apei
Proba se pune într-o cupă de plastic și se introduce într-o cameră mică, închisă. Aerul din cameră ajunge la echilibru cu proba în câteva minute. Un senzor capacitiv măsoară umiditatea aerului, iar un termometru — temperatura. Aparatul arată a_w și temperatura la care a fost măsurată. Metoda este descrisă în standardul ISO 18787.
Oglindă răcită
Deasupra probei se află o oglinjoară mică, răcită de un element Peltier. Un fascicul de lumină se reflectă de la oglindă într-un fotodetector. Când se depune rouă pe oglindă, fasciculul reflectat slăbește, iar aparatul reține temperatura oglinzii — punctul de rouă. Din punctul de rouă și din temperatura probei se calculează presiunea vaporilor și a_w. Este cea mai exactă metodă, până la ±0,003.
Umidometru pentru cereale
La siloz nu se măsoară a_w, ci umiditatea cerealelor. Cerealele se toarnă în celula dintre două plăci, iar aparatul le măsoară capacitatea electrică: apa o schimbă puternic. Pe baza izotermei, umiditatea se recalculează în a_w. Pentru grâu, 14 % umiditate corespund la a_w aproximativ 0,7 la 20 °C, de aceea cerealele se usucă până la 13—14 %.
Logger în arhivă
Hârtia singură aproape că nu mucegăiește cât timp aerul din jur este uscat. În arhive și biblioteci se pun pe rafturi loggere mici, care înregistrează în fiecare oră umiditatea și temperatura. Dacă umiditatea aerului rămâne mult timp peste 65—70 %, hârtia ajunge la aceeași a_w, iar pe cotoare apar pete. Depozitele păstrează umiditatea în jur de 45—55 %.
05 · Reguli de scriere
fracție de unitate · temperatură · deosebirea de umiditatea_w se scrie ca fracție de unitate și cu temperatura
Activitatea apei se scrie ca număr de la 0 la 1, cu două sau trei zecimale, fără unitate. Alături se indică temperatura la care a fost măsurată. Umiditatea produsului se scrie separat și în procente, cu mențiunea dacă este raportată la masa umedă sau la cea uscată.
Activitatea este o fracție de unitate, iar 72 % este deja umiditatea relativă a aerului la echilibru. „0,72 %” încurcă ambele notații. 14 % este umiditatea cerealelor, nu activitatea lor. Pragul de 0,70 se referă la a_w, nu la umiditatea materialului. Aparatul nu dă cinci zecimale. Iar umiditatea aerului fără temperatură este incompletă: la răcire, același aer poate da rouă.
06 · Unități vecine
micologie · presiune · soluțieActivitatea apei este raportul a două presiuni de vapori, de aceea vecinul ei cel mai apropiat este pascalul. Zahărul și sarea o scad prin concentrația soluției, care se măsoară în moli pe litru. Cât de repede crește mucegaiul când are destulă apă arată fișa despre creșterea miceliului.
Presiunea vaporilor: 3169 Pa deasupra apei la 25 °C.
MCu cât siropul este mai concentrat, cu atât a_w este mai mică.
K_rViteza coloniei când apa este suficientă.
07 · Secțiune istorică
arhivă · de la higrometrul cu păr la ISO 18787Cum s-a înțeles că pentru microbi contează nu apa, ci activitatea ei
{title}
{text}
a_w are sens doar la echilibru
Părul uman se alungește când aerul se umezește și se scurtează când se usucă. Pe aceasta este construit higrometrul lui Saussure din 1783: părul este întins de un resort și rotește un ac printr-o pârghie. El arată umiditatea aerului, nu a produsului. Dar dacă produsul stă mult timp alături, într-un volum închis, aceste numere coincid.
Cuvântul cheie este „mult”. Pâinea proaspătă, pusă de curând într-o cameră uscată, cedează apă, iar aerul de la suprafața ei este mai umed decât cel din cameră. Cât timp are loc schimbul, a_w este diferită pe coajă și în mijlocul miezului. De aceea standardul cere să se aștepte echilibrul și să se mențină o temperatură constantă.
În dreapta se vede ce se întâmplă fără echilibru. Acul senzorului sare mai întâi la umiditatea camerei și abia apoi se apropie încet de a_w a probei. Se notează valoarea la care se oprește.
Cele șapte unități fundamentale SI
Catalogul mărimilor
Micologie și apă · 12 fișe
O picătură de acid schimbă culoarea sucului, sarea colorează flacăra, apa îngheață la o lovitură. Sub ele, toate fișele Simetrium, pe discipline și în ordine alfabetică.
Deschide indexul →