物質の水分含有量と平衡相対湿度の関係は、いわゆる水分吸着等温線と呼ばれる曲線でグラフ化することができます。各湿度値に対して、吸着等温線は所定の温度における対応する水分含有量を示します。物質の組成や品質が変化すると、その吸着挙動も変化します。吸着プロセスの複雑さから、等温線は計算によって明確に決定することはできず、各製品について実験的に記録する必要があります。[1]
水分含量と水分活性（a w ）の関係は複雑です。a wの増加は通常、水分含量の増加を伴いますが、その増加は非線形です。特定の温度における水分活性と水分含量の間のこの関係は、水分吸着等温線と呼ばれます。これらの曲線は実験的に決定され、食品システムの指紋を構成します。[2]
BET理論（ブルナウアー・エメット・テラー理論）は、固体表面への気体分子の物理吸着を記述する計算を提供します。吸着過程の複雑さのため、この計算の精度は中程度にとどまっていますが、スティーブン・ブルナウアーは図2に示すように、吸着等温線を5つの一般的な形状に分類することに成功しました。
彼は、タイプIIとタイプIIIの等温線には、最初に単層吸着、次に多層吸着、最後に毛細管凝縮に至る高度に多孔質の材料または乾燥剤が必要であり、これらの材料が高相対湿度で高い水分容量を持つことを説明していることを発見した。[3]
等温線からデータを抽出する際には注意が必要です。各軸の表記は異なる場合があるからです。ブルナウアーは、縦軸に吸着されたガスのモル数を乾燥物質のモル数で割った値を用い、横軸にはサンプル直上のガスの分圧を飽和時の分圧で割った値を用いました。水蒸気の吸着を示すより現代的な等温線では、縦軸に吸着された水の重量を乾燥重量で割った値、あるいはその比率をパーセンテージに変換した値を用います。横軸には、物質に接する空気の相対湿度または水分活性を示します。
吸着等温線は、平衡が一定温度で確立されなければならないため、そのように名付けられています。通常、物質は温度が高いほど水分を保持しにくく、温度が低いほど水分を保持しやすくなります。時折、異なる温度における各曲線を示す複数の等温線が1つのグラフ上に示されることがあります。図3は、DiniがタイプVシリカゲルを用いて測定した吸着等温線の一例です。[4]
参照
参考文献
- ^ Cohen, Alan P. (2003). 「乾燥剤」.カーク・オスマー化学技術百科事典. doi :10.1002/0471238961.0405190903150805.a01.pub2. ISBN 978-0-471-48494-3。
- ^ Bell, LN, Labuza, TP 2000.「水分吸着等温線の測定と利用の実際的側面」第2版 AACC Eagan Press, イーガン, MN
- ^ ブルーナウアー、S.「ガスと蒸気の吸着、第1巻」オックスフォード大学出版局、1943年、49ページ
- ^ Dini, S.、「クロスクールデシカント冷却システムの分析」、イリノイ工科大学博士論文、1981年
