Активность воды пишут строчной a с подстрочной строчной w — от слова water: a_w. Это безразмерное число от 0 до 1. Его часто пишут в процентах как равновесную относительную влажность, ERH: a_w = 0,7 соответствует 70 %.
Активность воды и влажность продукта — разные числа. Влажность говорит, сколько воды в продукте по массе. Активность говорит, насколько эта вода свободна. В мёде воды около 17 %, а в зерне около 14 %, но a_w у них почти одинаковая: сахар держит воду так же крепко, как крахмал.
В стеклянной банке лежит ломтик хлеба, на дне банки — вода. Синие капли поднимаются от воды к мякишу. Сквозь буквы a_w на хлебе разрастаются три колонии плесени, от них поднимаются споры. Под крышкой то появляется, то пропадает туман. Справа стрелка гигрометра идёт по шкале и доходит до красной отметки 0,70 — с неё начинается зелёная зона плесени.
Паспорт величины
микология ред. 2026-10Активность воды a_w
Безразмерная величина · отношение давления пара над образцом к давлению пара над чистой водой
Почему сухарь лежит годами, а хлеб плесневеет за неделю
Положите ломтик свежего хлеба в закрытую банку. Через пять—семь дней на нём появятся зелёные пятна. Сухарь из того же хлеба пролежит в той же банке год и не изменится. Споры плесени есть на обоих. Разница только в воде, которую они могут взять.
Доступность воды меряют активностью воды a_w. Это давление водяного пара над продуктом, делённое на давление пара над чистой водой при той же температуре. У чистой воды a_w = 1. У свежего хлеба около 0,96, у сухаря — около 0,3.
Большинству плесеней нужна a_w не ниже 0,8. Самые стойкие начинают расти около 0,7. Ниже 0,6 не растёт почти ничего. Поэтому зерно хранят сухим, архивы держат при влажности воздуха около 50 %, а варенье варят с большим количеством сахара.
01 · Определение
давление пара · изотерма · порог ростаВода в продукте бывает свободной и связанной. Связанную держат крахмал, белок, сахар и соль. Чем крепче держат, тем меньше молекул воды уходит в воздух над продуктом. Поэтому давление пара над продуктом меньше, чем над чистой водой. Их отношение и есть активность воды.
Если продукт полежит в закрытом объёме, воздух над ним придёт в равновесие с ним. Тогда относительная влажность воздуха станет равна a_w, умноженной на 100. Этим и пользуются: a_w меряют гигрометром в маленькой камере над пробой.
Связь между влажностью продукта и его a_w называют изотермой сорбции. У каждого материала она своя. Зерно с влажностью 14 % и бумага с влажностью 8 % могут иметь одну и ту же a_w. А плесени важна именно a_w: она решает, сможет ли гриб забрать воду.
Когда появятся первые пятна
Сверху — стеклянная банка с образцом: хлеб, зерно, книга или варенье. Ползунком задайте влажность воздуха в банке, у варенья — долю сахара. Образец постепенно приходит в равновесие с воздухом, и его a_w показывает гигрометр. Время идёт по дням. Три плесени ждут своего порога: аспергилл-ксерофил растёт от 0,70, пеницилл — от 0,80, мукор — от 0,90. Когда a_w выше порога, споры прорастают, и колонии разрастаются. Синим показана вода, зелёным — плесень, красным — пороги. Внизу три вида. «a_w по дням» — как меняется активность образца и когда появились колонии. «Изотерма» — сколько воды в материале при каждой a_w. «Время до плесени» — сколько дней ждать первую колонию при разной a_w.
Банка держит влажность самого хлеба
В закрытой банке хлебу некуда отдать воду. Немного воды уходит в воздух, и воздух быстро становится таким же влажным, как хлеб — около 95 %. Дальше хлеб почти не сохнет, и плесени хватает воды. Если банку открыть или положить рядом силикагель, воздух станет суше, и хлеб отдаст воду. Когда его a_w опустится ниже 0,7, плесень расти перестанет. Так получается сухарь.
02 · Пересчёт
влажность воздуха · продукты · пороги микробовИз активности воды во влажность материала
Введите a_w, относительную влажность воздуха или давление пара. Первая вкладка покажет давление пара, влажность хлеба, зерна и бумаги при этой a_w и какие микробы могут расти. Вторая собирает a_w обычных продуктов и вещей. Третья — пороги роста микробов.
Сама a_w от температуры меняется слабо. Но при охлаждении воздух у холодной стенки может дойти до точки росы. Тогда на стекле банки или на стене архива выпадает вода, и там a_w равна единице. Поэтому влажные вещи нельзя ставить к холодной стене.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Приборы измерения
камера с датчиком · охлаждаемое зеркало · влагомер · логгерАктивность воды меряют по воздуху над пробой
Анализатор активности воды
Пробу кладут в пластиковую чашку и задвигают в маленькую закрытую камеру. Воздух в камере приходит в равновесие с пробой за несколько минут. Ёмкостный датчик меряет влажность воздуха, а термометр — температуру. Прибор показывает a_w и температуру, при которой она снята. Метод описан в стандарте ISO 18787.
Охлаждаемое зеркало
Над пробой стоит маленькое зеркальце, его охлаждает элемент Пельтье. Луч света отражается от зеркала в фотоприёмник. Когда на зеркале выпадает роса, отражённый луч слабеет, и прибор запоминает температуру зеркала — точку росы. По точке росы и температуре пробы считают давление пара и a_w. Это самый точный способ, до ±0,003.
Влагомер зерна
На элеваторе меряют не a_w, а влажность зерна. Зерно засыпают в ячейку между двумя пластинами, и прибор меряет её электрическую ёмкость: вода сильно меняет её. По изотерме влажность пересчитывают в a_w. Для пшеницы 14 % влажности соответствуют a_w около 0,7 при 20 °C, поэтому зерно сушат до 13—14 %.
Логгер в архиве
Бумага сама по себе почти не плесневеет, пока воздух вокруг сухой. В архивах и библиотеках на полках ставят маленькие логгеры, которые каждый час записывают влажность и температуру. Если влажность воздуха долго держится выше 65—70 %, бумага приходит к той же a_w, и на корешках появляются пятна. Хранилища держат влажность около 45—55 %.
05 · Правила записи
доля единицы · температура · отличие от влажностиa_w пишут долей единицы и с температурой
Активность воды пишут числом от 0 до 1 с двумя-тремя знаками после запятой, без единицы. Рядом указывают температуру, при которой её измерили. Влажность продукта пишут отдельно и в процентах, с пометкой, на сырую или сухую массу.
Активность — доля единицы, а 72 % — это уже относительная влажность воздуха в равновесии. «0,72 %» путает обе записи. 14 % — влажность зерна, а не его активность. Порог 0,70 относится к a_w, а не к влажности материала. Пять знаков после запятой прибор не даёт. И влажность воздуха без температуры неполна: при охлаждении тот же воздух может дать росу.
06 · Соседние единицы
микология · давление · растворАктивность воды — отношение двух давлений пара, поэтому её ближайший сосед — паскаль. Сахар и соль снижают её через концентрацию раствора, а её меряют в молях на литр. Как быстро растёт плесень, когда воды ей хватает, показывает лист о росте мицелия.
Давление пара: 3169 Pa над водой при 25 °C.
MЧем крепче сироп, тем ниже a_w.
K_rСкорость колонии, когда воды хватает.
07 · Исторический раздел
архив · от волосяного гигрометра до ISO 18787Как поняли, что микробам важна не вода, а её активность
{title}
{text}
a_w имеет смысл только в равновесии
Человеческий волос удлиняется, когда воздух влажнеет, и укорачивается, когда сохнет. На этом построен гигрометр Соссюра 1783 года: волос натянут пружинкой и через рычажок поворачивает стрелку. Он показывает влажность воздуха, а не продукта. Но если продукт долго лежит рядом в закрытом объёме, эти числа совпадают.
Ключевое слово — «долго». Свежий хлеб, только что положенный в сухую комнату, отдаёт воду, и воздух у его поверхности влажнее, чем в комнате. Пока идёт обмен, a_w на корке и в середине мякиша разная. Поэтому стандарт требует ждать равновесия и держать постоянную температуру.
Справа — что бывает без равновесия. Стрелка датчика сначала прыгает к влажности комнаты и только потом медленно подходит к a_w пробы. Записывают то значение, на котором она останавливается.
Семь основных единиц СИ
Каталог величин
Микология и вода · 12 паспортов
Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.
Открыть указатель →