Wilgotność Względna Powietrza w Procesie Suszenia: Definicja i Znaczenie
- Szczegóły
Wilgotność jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na rozwój roślin. Wilgotność odnosi się do ilości wody w powietrzu w postaci pary wodnej, a nie mgły czy kropel. Temperatura odgrywa kluczową rolę w wilgotności, ponieważ cieplejsze powietrze jest w stanie pomieścić więcej pary wodnej.
Definicja Wilgotności Względnej
Wilgotność względna, którą opisuje Wikipedia jako: "stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do ciśnienia nasycenia nad płaską powierzchnią czystej wody, określającego maksymalne ciśnienie cząstkowe pary wodnej w danej temperaturze". Ile tej wody jest w stanie się rozpuścić w powietrzu zależy od temperatury oraz ciśnienia powietrza. Im cieplejsze powietrze tym więcej wody jest w stanie się rozpuścić w tym powietrzu.
Wilgotność względną łatwo mierzyć za pomocą higrometrów, które można kupić w sklepach ogrodniczych.
Jak Odczytać Wilgotność Względną?
W życiu codziennym jesteśmy przyzwyczajeni do przyjmowania wielkości bezwzględnych jako punktu odniesienia. Ponadto jesteśmy przyzwyczajeni do kumulowania wielkości fizycznych. Zacznijmy od tego, że w powietrzu, którym oddychamy, może rozpuścić się zmienna ilość pary wodnej. Ilość pary wodnej zawartej w powietrzu nie może jednak rosnąć w nieskończoność, lecz ma swoją granicę.
Aby zrozumieć, o czym mówimy, wyobraźmy sobie, że mamy szklankę pełną wody i dodajemy do niej trochę soli. Początkowo sól rozpuszcza się w wodzie. Jeśli jednak nie przestajemy jej dodawać, na dnie zaczyna osadzać się biała warstwa.
Przeczytaj także: Wpływ wilgotności na trwałość produktów spożywczych
Z technicznego punktu widzenia sytuacja ta nazywa się nasyceniem i jest to ten sam stan, który występuje w przypadku powietrza i pary wodnej, gdy wilgotność względna osiąga 100%.
Po przekroczeniu tego punktu cząsteczki pary wodnej nie są już w stanie pozostawać w zawieszeniu w powietrzu, więc zaczynają powracać do stanu ciekłego, kondensując się w krople. Jest to zjawisko, które dobrze znamy i które często występuje w różnych sytuacjach naszego życia, w których występuje wysoki poziom wilgotności.
- W łazience, po wzięciu prysznica, lustra zaparowują.
- W piwnicy, w najciemniejszych zakamarkach, ściany wydają się mokre.
- W pewnych warunkach pogodowych trawa rano jest wilgotna, nawet jeśli nie pada.
We wszystkich tych przypadkach obecność kondensacji wskazuje, że został przekroczony próg nasycenia parą wodną. Wilgotność powietrza osiągnęła więc 100%.
Dlaczego Używamy Wilgotności Względnej?
W większości przypadków dane dotyczące wilgotności bezwzględnej byłyby bezużyteczne. W rzeczywistości ilość pary wodnej, jaką może pomieścić powietrze, zależy od dwóch warunków:
- Temperatura. Im wyższa temperatura, tym więcej cząsteczek pary wodnej jest w stanie zatrzymać powietrze.
- Ciśnienie. Im niższe ciśnienie, tym więcej cząsteczek pary wodnej jest w stanie zatrzymać powietrze.
Dlatego w tej samej ilości powietrza można rozpuścić więcej lub mniej pary wodnej, w zależności od temperatury i ciśnienia. Utrudniłoby to stosowanie wilgotności bezwzględnej jako miernika, ponieważ w zależności od sytuacji miałaby ona różną wartość praktyczną.
Przeczytaj także: Wilgotność względna: definicja i zastosowanie
Dlatego właśnie bardzo przydatne jest posiadanie odniesienia do wilgotności względnej.
Wilgotność Względna a Deficyt Ciśnienia Pary (VPD)
Kiedy zrozumiesz, czym jest deficyt ciśnienia pary (VPD), wszystkie czynniki środowiskowe, które starasz się kontrolować, nabierają sensu. Wszystkie gazy, w tym para wodna, wywierają ciśnienie. W warunkach wysokiej wilgotności powietrza ciśnienie pary jest wyższe, co oznacza większe ciśnienie na liście roślin, utrudniające im transpirację.
Deficyt ciśnienia pary (VPD) to różnica między maksymalnym ciśnieniem pary, jakie mogłoby wystąpić w nasyconym powietrzu (100% RH przy danej temperaturze), a rzeczywistym ciśnieniem pary w powietrzu. Dla roślin VPD jest odczuwalną różnicą ciśnienia między parą wodną wewnątrz liścia a ciśnieniem w powietrzu.
VPD można interpretować jako „zapotrzebowanie atmosferyczne na wodę” lub „siłę suszenia” powietrza. Przy wysokiej wilgotności względnej VPD jest niskie, natomiast przy niskiej wilgotności względnej VPD jest wysokie, co intensyfikuje parowanie wody z rośliny.
Utrzymanie odpowiedniej wilgotności w uprawie wewnętrznej pozwala na zachowanie zdrowej transpiracji, która jest kluczowa dla wzrostu roślin. Zdrowe rośliny transpirują w sposób naturalny, chłodząc się i zwiększając pobór składników odżywczych.
Przeczytaj także: Wilgotność względna i bezwzględna: kompleksowy przewodnik
Przy wysokiej wilgotności względnej (niski VPD) aparaty szparkowe otwierają się szerzej, pozwalając na większą absorpcję CO₂, co wspiera fotosyntezę. Wraz ze wzrostem VPD (niska wilgotność), aparaty szparkowe zaczynają się zamykać, by ograniczyć utratę wody. Gdy wilgotność jest zbyt niska, rośliny mają trudności z rozwojem. Przy wysokim VPD rośliny ograniczają transpirację, zwijając liście od krawędzi do wewnątrz, aby zredukować narażenie na światło i zmniejszyć powierzchnię parowania.
Wysoka wilgotność względna sprzyja wzrostowi roślin, jednak nadmiernie niska transpiracja (niski VPD) ogranicza transport minerałów, szczególnie wapnia. Jeśli wilgotność względna osiąga 95-100%, rośliny nie są w stanie transpirować, co zwiększa ciśnienie wewnętrzne. Połączenie wysokiego ciśnienia korzeniowego i wilgotnej strefy korzeniowej prowadzi do procesu zwanego gutacją - wypychania wody z liści przez specjalne struktury zwane hydatodami.
Ryzyko Związane z Wysoką Wilgotnością
Wysoka wilgotność powietrza zwiększa ryzyko chorób grzybowych. W warunkach wysokiej wilgotności para wodna może się skraplać na liściach, co tworzy idealne środowisko do rozwoju grzybów, takich jak szara pleśń i mączniak prawdziwy.
Wilgotność Względna a Proces Suszenia Termicznego
Suszenie to oddzielanie wody od ciała stałego (zazwyczaj proces ten odbywa się poprzez odparowywanie). Od czasów starożytnych jednym z głównych wyzwań cywilizacji ludzkiej jest konserwacja żywności. W rzeczywistości wiele potraw ulega dość szybkiemu zepsuciu, zwłaszcza owoce, warzywa i mięso. Człowiek szybko nauczył się, że te same produkty pod wpływem źródeł ciepła tracą zawartą w nich wodę i mogą być dłużej przechowywane. W ten sposób narodził się proces suszenia.
W wyniku suszenia żywność traci całą zawartą w niej wodę. Ponieważ woda jest podstawą procesów metabolicznych wszystkich organizmów żywych, środowisko, w którym jest jej bardzo mało, jest nieprzyjazne dla większości z nich. Z oazy żywność zamienia się w pustynię dla mikrobów, ale zachowuje swoją jadalność dla ludzi.
Suszenie termiczne polega na suszeniu żywności poprzez podwyższenie temperatury. W tym przypadku ogrzewany jest nie sam produkt, ale strumień gazu skierowany na produkt, który ma być suszony. Kontakt między cząsteczkami gazu a produktem pomaga usunąć z niego wilgoć.
Jeśli suszenie polega na usuwaniu wody z produktu, wynika z tego, że wilgotność jest istotnym parametrem, który należy monitorować podczas całego procesu.
Pomiar Wilgotności Względnej Podczas Procesu Suszenia
Na początku widzimy, że wilgotność względna wzrasta proporcjonalnie do temperatury, osiągając 100%. Jest to normalne, ponieważ wysokie temperatury sprzyjają zatrzymywaniu wilgoci.
Po przekroczeniu 100°C zauważamy dziwną rzecz. Zauważamy, że wilgotność względna powietrza stale spada.
Aby lepiej zrozumieć, co się dzieje, musimy skupić się na dwóch rodzajach ciśnień:
- Ciśnienie parcjalne (Pw), czyli ciśnienie cząsteczek pary wodnej w mieszaninie powietrza.
- Ciśnienie nasycenia (Ps), czyli ciśnienie pary wodnej niezbędne do zachowania równowagi między wodą w stanie ciekłym a wodą w stanie gazowym.
Gdy wilgotność względna wynosi 100%, ciśnienie parcjalne pary wodnej jest identyczne z ciśnieniem względnym pary wodnej.
RH = (Pw / Ps) * 100
Jednak gdy temperatura wzrośnie powyżej 100°C, woda przechodzi w stan gazowy. Oznacza to, że nie może się już skraplać. A raczej nie może się skraplać w normalnych warunkach ciśnienia atmosferycznego.
Aby ponownie zaobserwować tworzenie się kropelek kondensacyjnych w temperaturze powyżej 100°C, należy zwiększyć ciśnienie.
Wiemy zatem, że ciśnienie cząstkowe pary (Pw) pozostaje niezmienione, ale wzrasta ciśnienie nasycenia.
Jeśli ponownie zastosujemy ten wzór, aby otrzymać wilgotność względną, zauważymy, że powyżej 100°C ciśnienie nasycenia jest zawsze wyższe niż ciśnienie cząstkowe pary.
W związku z tym, im wyższa temperatura, tym niższa będzie maksymalna granica wilgotności względnej.
W tych ekstremalnych warunkach przyrządy pomiarowe zwiększają niepewność obliczania wilgotności względnej w sposób liniowy wraz ze wzrostem temperatury.
Specjalistyczne Rozwiązania Pomiarowe
Firma specjalizująca się w produkcji maszyn do suszenia twardego makaronu, zwróciła się do nas z konkretnym zapytaniem. Chodziło o pomiar wilgotności podczas standardowego procesu suszenia w celu sprawdzenia z dużym przybliżeniem, czy z makaronu została całkowicie usunięta woda. Warunek ten jest niezbędny do zapewnienia długiego okresu przydatności do spożycia w procesie pakowania i dystrybucji.
Niektóre z procesów wymagały wysokich temperatur, które mogły przekraczać 100°C. W naszym katalogu mieliśmy różne rejestratory danych do pomiaru wilgotności, ale żaden z nich nie był w stanie wytrzymać tak wysokich temperatur. Co więcej, dziwne zachowanie wilgotności względnej w temperaturze powyżej 100°C zmusiło nas do poszukiwania nowych rozwiązań.
Po fazie badań, testów i wyboru najlepszych dostępnych na rynku mierników wilgotności odpornych na wysokie temperatury, powstał nowy rejestrator. Jest nim RHTemp125. Jest to rejestrator wilgotności zdolny do monitorowania wilgotności względnej w zakresie temperatur od -40°C do 125°C. Zarządzany jest przez oprogramowanie dostępne na platformę Windows.
Produkt ten doskonale spełniał swoje zadanie. Obecnie rejestratory danych RHTemp125 monitorują czynności związane z suszeniem makaronu, umożliwiając produkcję zgodną ze ściśle określonymi standardami.
To doświadczenie doprowadziło nas do stworzenia kolejnego rejestratora danych, koncepcyjnie bardzo podobnego do RHTemp125, ale skalibrowanego do monitorowania mniej ekstremalnych środowisk: RHTemp80. Jest on zdolny do pomiaru wilgotności względnej w temperaturze otoczenia do 80°C i został już z powodzeniem wykorzystany w sektorze transportowym do dystrybucji luksusowych samochodów na Bliskim Wschodzie.
RHTemp 125 i RHTemp 80 powstały w odpowiedzi na specjalne potrzeby klientów, którzy dzięki naszemu wieloletniemu doświadczeniu w dziedzinie pomiarów zostali w pełni usatysfakcjonowani poprzez użytkowanie nowych urządzeń.
Integra Boost: Kontrola Wilgotności Suszu Ziołowego
Zaletą stałej wilgotności jest utrzymanie jak najdłużej świeżości suszu ziołowego. Gdy wilgotność w pojemniku jest odpowiednio zrównoważona, zapobiega to wysychaniu czy nadmiernemu nawilżeniu suszu, które mogłyby prowadzić do utraty terpenów roślinnych, a więc aromatu, smaku i przede wszystkim właściwości ziół. Dzięki Integra Boost susz ziołowy pozostaje świeży, zachowując swoje unikalne cechy.
Kolejną zaletą stałej wilgotności jest ochrona przed pleśnią, grzybami i insektami. Wilgoć jest sprzymierzeńcem dla mikroorganizmów, które mogą zniszczyć susz ziołowy. Integra Boost utrzymuje wilgotność na odpowiednim poziomie, minimalizując ryzyko rozwoju pleśni i grzybów, które mogą być szkodliwe dla zdrowia. Ponadto, kontrola wilgotności zapobiega pojawianiu się insektów, które mogą zanieczyszczać susz.
Dodatkową korzyścią jest dłuższa trwałość suszu ziołowego. Stała wilgotność utrzymuje strukturę rośliny w optymalnym stanie, co przekłada się na dłuższe zachowanie jakości i świeżości suszu. Dzięki temu można cieszyć się aromatycznym i pełnowartościowym suszem przez długi czas, nie martwiąc się o utratę składników aktywnych.
Jak Działa Integra Boost?
Saszetka Integra Boost utrzymuje stały poziom wilgoci. To znaczy, że nie tylko pochłania jej nadmiar, ale również uwalnia ją, gdy susz staje się zbyt suchy.
Użycie Integra Boost
Użycie saszetek Integra Boost jest proste i wygodne. Aby skorzystać z ich pełnej funkcjonalności, należy umieścić jedną saszetkę w pojemniku z suszem ziołowym. Ważne jest, aby dobór rozmiaru saszetki był odpowiedni do ilości suszu, który chcesz zabezpieczyć. Dzięki temu wilgotność zostanie utrzymana na stałym poziomie.
Po umieszczeniu saszetki w pojemniku, należy zamknąć go szczelnie, aby zapobiec wymianie powietrza z otoczeniem. Saszetki Integra Boost są samoregulujące, co oznacza, że automatycznie dostosowują się do wilgotności wewnątrz pojemnika, pochłaniając bądź uwalniając wilgoć. Kiedy saszetka przestanie działać, miernik na jej powierzchni zmieni kolor. Będzie to sygnał, że należy ją wymienić. Na szczęście nie jest to zbyt uciążliwy proces - wystarczy wyjąć zużytą i umieścić w pojemniku nową saszetkę.
Optymalne Warunki Przechowywania Suszu
Idealna wilgotność względna, czyli ta określona dla powietrza otaczającego susz konopny, wynosi 58-62%. W takich warunkach zachowuje on odpowiednią strukturę, aromat oraz właściwości terapeutyczne. Jeśli wilgotność spada poniżej 55%, susz może nadmiernie wysychać, stając się kruchy, mniej aromatyczny i potencjalnie mniej skuteczny. Z kolei nadmierna wilgotność, powyżej 65%, stwarza ryzyko rozwoju pleśni i mikroorganizmów, co może stanowić zagrożenie dla zdrowia pacjenta.
Aby zapobiec wysychaniu lub nadmiernemu nawilżeniu, warto przechowywać susz w szczelnych pojemnikach lub stosować saszetki regulujące wilgotność, które pomagają utrzymać optymalne warunki.
tags: #wzgledna #wilgotnosc #powietrza #susz #definicja
