Wilgotność Równowagowa: Definicja, Znaczenie i Zastosowanie
- Szczegóły
Mówiąc o wilgotności, rozróżnia się wilgotność względną i wilgotność bezwzględną. Wilgotność jest wartością, która wskazuje stężenie wody zawieszonej w powietrzu w środowisku, a w szczególności w pomieszczeniu.
W różnych zakresach temperatur powietrze może absorbować różne ilości pary wodnej. Obowiązuje przy tym zasada, że im wyższa jest temperatura, tym więcej pary wodnej może zaabsorbować powietrze. Dodatkowo dla każdej temperatury istnieje taki punkt, w którym powietrze nie może przyjąć więcej pary wodnej. Ten punkt nosi nazwę punktu nasycenia lub punktu rosy. W tym momencie zaczyna się tworzyć kondensat.
W odróżnieniu do wilgotności względnej wilgotność bezwzględna opisuje dokładną ilość pary wodnej zawartej w powietrzu, którą wyraża się w gramach wody na kilogram powietrza. Podczas ogrzewania obserwuje się spadek wilgotności względnej, to jednak wilgotność bezwzględna pozostaje na tym samym poziomie. Osuszone powietrze ma tendencję do absorbowania pary wodnej i pobiera ją z otoczenia, a także od znajdujących się tam osób. Prowadzi to do dolegliwości, takich jak swędzenie skóry, uczucie pieczenia oczu, bólów głowy i zmęczenia.
Przy wilgotności względnej poniżej 30%, wskutek ogrzewania pomieszczeń zimą, występują często objawy odwodnienia wśród ludzi. Wyschnięte śluzówki nie są wtedy w stanie szybko zatrzymać kurzu, zanieczyszczeń i zarazków chorobotwórczych, które przedostają się do dróg oddechowych. Ze względu na ich zdolność do długotrwałego przebywania w układzie oddechowym rośnie niebezpieczeństwo infekcji dróg oddechowych. Typowymi objawami są wtedy kaszel, zapalenie oskrzeli, katar i zapalenie zatok.
Przy zbyt wysokiej wilgotności powietrza powyżej 70% w miejscach o niższej temperaturze może gromadzić się wilgoć. Wtedy jest prawdopodobne, że rzeczy w pomieszczeniu wykonane z materiałów organicznych, mogą wydzielać przykre zapachy od grzybów pleśniowych lub zgnilizny. Ponadto mogą wystąpić szkody budowlane lub materiałowe.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Definicja i Znaczenie Wilgotności Równowagowej
Duża część materiałów w naszym otoczeniu zawiera wodę w większych lub mniejszych ilościach. Wszystkie materiały higroskopijne dążą do równowagi. Dlatego materiał higroskopijny pozostający przez pewien czas w kontakcie z wilgotnym powietrzem powraca do stanu równowagi, w którym wchłania lub oddaje wodę do otoczenia.
Z Encyklopedii Zarządzania wynika, że higroskopijność to zdolność koncentratów spożywczych do adsorbcji wilgoci z otoczenia. Zawartość wody w produkcie, przy której higroskopijny produkt w danych warunkach otoczenia (temperatura i wilgotność względna powietrza) wchłania tyle pary wodnej, ile jej oddaje, nazywa się wilgotnością równowagową.
Równowagowa zawartość wilgoci względnej (ERH - Equilibrium Relative Humidity) to wilgotność względna powietrza w strukturze papieru, która będzie taka sama jak wilgotność wewnątrz sterty lub ryzy papieru. Wilgotność względna równowagowa może być zdefiniowana jako wartość wilgotności względnej otaczającego powietrza, w której to brak wymiany wilgoci z papierem. Jeżeli [%] RH jest taki sam jak ERH, nie występuje jakakolwiek wymiana i wszystkie parametry pozostają stabilne.
ERH jest bardzo pomocnym parametrem dla określenia jakości papieru. Czym większa różnica wilgotności jaką posiada papier w stosunku do wilgotności pomieszczenia, w którym się znajduje tym większe jest niebezpieczeństwo, że podczas druku mogą wystąpić problemy. Poczynając od różnicy 8~10% RH trzeba liczyć się z falowaniem krawędzi arkuszy lub przy niskiej wilgotności z powstawaniem ładunków elektrostatycznych.
Szczególnie w zimnych i mokrych porach roku przed drukiem należy dopasować wilgotność papieru do warunków panujących w pomieszczeniu, w którym się on znajduje. Proces ten uzależniony jest od warunków klimatycznych pomieszczenia i wielkości stosu papieru.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Wilgotność względna jest najczęściej używaną miarą wilgotności. Jest prosta w interpretacji i praktyczna w użyciu. Na przykład jeżeli wilgotność względna kukurydzy wynosi 15% to oznacza, że np. w próbce 100 gram kukurydzy 15 gramów stanowi woda a 85 gramów to sucha masa kukurydzy.
Wpływ Wilgotności na Materiały i Produkty
Zwiększanie wilgotności papieru powoduje zmiany jego właściwości fizycznych, między innymi pogorszenie właściwości wytrzymałościowych, zwiększanie odkształceń liniowych, zwiększanie ściśliwości (wzrost miękkości papieru), zwiększanie szorstkości papieru (zmniejsza się jego gładkość), wzrost grubości (przy pomiarze bez obciążeń). Dopasowanie temperatury stosu papieru do warunków klimatycznych pomieszczenia powinno zawsze odbywać się przy zapakowanym stosie papieru.
Wilgotność ma również wpływ na właściwości elektrostatyczne papieru. Przy suchym papierze lub klimacie pomieszczenia powstające poprzez tarcie ładunki elektrostatyczne w efekcie arkusze papieru przyciągają się. Jako efekt naładowań elektrostatycznych mogą wystąpić: podwójne arkusze, problemy z wykładaniem, brak pasera czy odbijanie świeżej farby.
Jeżeli papier jest narażony na warunki wyższe lub niższe niż te zdefiniowane wartością ERH mogą pojawić się problemy z marszczeniem, wybrzuszeniem, falą na krawędziach oraz zmiana wymiarów. Skutkiem tego jest niska jakość druku a szczególnie druku offsetowego, zerwanie wstęgi papieru, zmiany gramatury itd.
Wilgotność papieru większa niż 60% ERH powoduje, że czas schnięcia farby drukarskiej trwa do trzech razy dłużej niż zwykle. Optymalna wartość przechowywanie i transportu kart papieru to ok. 45% wilgotności względnej (w temperaturach od 10°C do 30°C).
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Wpływ wilgotności na produkty spożywcze:
- Rozwój mikroorganizmów: Aktywność wody wskazuje ilość wody dostępnej dla mikroorganizmów. Każdy rodzaj mikroorganizmów ma swoje własne minimum aw, poniżej którego ich rozwój nie jest dłużej możliwy.
- Trwałość chemiczna: Kontrola aktywności wody jest ważnym czynnikiem dla chemicznej trwałości żywności. Aw ma duży wpływ również na samorzutną autokatalizę rozrywającą łańcuchy molekuł tłuszczu.
- Trwałość enzymatyczna: Większość reakcji enzymatycznych jest spowalniana przy wartościach aw poniżej o.8.
Praktyczne Zastosowania Pomiaru Wilgotności Równowagowej
Znaczenie jakie ma ERH w przemyśle papierniczym jest szeroko wyjaśnione w biuletynie „Papier i klimat”. Jeżeli zarówno ERH i temperatura papieru oraz % rh i temperatura otaczającego powietrza są utrzymywane w stosownych przedziałach, duża ilość problemów może być zminimalizowana lub wyeliminowana zupełnie.
Koncepcja wody „wolnej” jako przeciwieństwo do całkowitej, w tym „wody związanej” zyskała szeroką akceptację w przemyśle przetwórstwa żywności. Aktywność wody ma decydujący wpływ na takie zjawiska jak zmiana koloru, smaku, aromatu, wytwarzanie trucizn pokarmowych, psucie się (termin ważności) czy tracenie witamin etc. (całkowita zawartość wody ma z tym niewiele wspólnego).
Pomiary aktywności wody są coraz częstsze w badaniach żywności przy opracowywaniu nowych technologii jak i przy kontroli jakości.
W przemyśle farmaceutycznym i chemicznym, parametr aktywności wody a nie % H2O powinien być używany do monitorowania i sterowania procesu suszenia ze względu na to, że najważniejszym czynnikiem jest różnica pomiędzy ciśnieniem pary wodnej suszącego powietrza i produktu.
HUMIMETER RH5 z sondą mieczową umożliwia pomiar zarówno wilgotności względnej równowagowej w ryzie jak i wilgotności względnej w otoczeniu. Różnica pomiędzy ERH i wilgotnością otoczenia do ±5% jest akceptowalna. Większa > 8-10% RH, może powodować zbyt szybką wymianę pary wodnej co w konsekwencji prowadzić do deformacji krawędzi papieru i pogarsza jakość druku.
Tabela: Typowe wartości graniczne aw rozwoju mikroorganizmów
| aw | Mikroorganizmy |
|---|---|
| 0.91… 0.95 | Większość bakterii |
| 0.88 | Większość drożdży |
| 0.80 | Większość pleśni |
| 0.75 | Bakteria słonolubne |
| 0.70 | Drożdże |
| 0.65 | Pleśnie kserofityczne |
tags: #wilgotność #równowagowa #definicja
