[发明专利]水分活度测定方法及仪器

说明书

本发明涉及测定物料水分活度的方法及仪器。

目前测定物料水分活度是将待测物料粉碎置于干燥的密封容器中，待其水分蒸发至平衡时测此密封容器中空气的与湿度有关的性质，如导电度、电介质常数、密度等，以及由于此水分蒸发而引起在此容器中的其他物质的变化，如干燥剂之增重，肠衣、头发丝弹性系数的改变等，借以换算物料水分活度，如NOVASINA水分活度仪就是测量密封容器中气体的导电度，还有各种电湿度计测量水分活度也是借测得有关性质的数据来换算水分活度，这种方法都是静态测定法，其测量比较费时，最快也需要半小时，而所测之水分活度是此物料粉碎粒中水分活度之最大值，同时在测量时还需要用半透膜阻挡水分以外干扰物质的渗透，加之现有测量仪器测值误差较大，而且需要用标准水分活度值样品校正。

本发明的目的之一是提供一种测量迅速、又能测得较高的精度、同时不需要粉碎物料的水分活度测定方法；此外，提供一种实现前述目的之水分活度测定方法的仪器。

本发明是将待测物料置于风道的调湿气流中，首先测量进入风道的气流温度、气流干湿差，随之对风道中的气流进行湿度调节并测量调湿前后的气流温升及气流与物料表面的温差，然后利用上述测得的数据换算为水分活度。根据上述方法可设置一个管筒作为风道，在管筒进气端设置测量气流温度与干湿差的测温测湿器，管筒的中间部分设置对气流进行湿度调节的调湿器，管筒的出气端设置测量气流与物料表面温差的热电偶传感器，测量气流温升的热电偶冷端置于测温测湿器中、热端置于管筒的出气端即待测物料上侧。

由于本发明利用气流之湿热传递速率较快、数分钟即可达到动态平衡的特点，因此测量一个数据仅3分钟，比静态测定方法快捷；根据气流与物料温差愈小、测得数据精度愈高的原理，本发明设置了温湿调节器来控制气流与物料表面的温差，同时直接测量温差避免分别测量气流温度和物料温度再算出温差的多重测量运算，可减少数据转换的误差，而且由於本方法用干湿差法直接测量气流湿度，因此本方法无需标准样品校正，精度即可达到小于0.01AW；本方法将热电偶直接插入物料中，不需粉碎物料、不破坏物料性质，还可进行点测量，因此还具有应用范围广的优点。

下面结合附图说明实现本发明的最好方式：

附图1是实现本发明最好方式的流程图，图中表示空气经增湿之后再送入风道，从干湿板法测湿时以相对湿度Φ→100％为最准表明预先将气流的相对湿度增至96％-100％有利于测量的精确；气流进入风道便可测量气流温度E1及气流干湿差E3，随后对风道中的气流进行湿度调节，调节气流湿度可采用升温减湿的方法，也可采用混入干燥气流的方法，但是以升温减湿较为简便；湿度调节在物料表面温度与气流温差为0时，其时的相对湿度与水分活度相等，因此湿度调节至物料表面温度与气流温差E4＝0或→0为最佳，气流温差E4接近0即表示温差小于0.1℃；从流程图可知本发明把水分活度的测量转变为相应温度的测量，因此只要按流程图测得气流温度E1、气流干湿度E3、气流温升E2、气流与物料表面温差E4即可换算为物料的水分活度。

附图2是包含本发明水分活度测定方法的仪器示意图，图中表示用作风道的管筒前端即进气端连接一个湿气流发生器，设置湿气流发生器可避免对接入外界气流的依赖，湿气流发生器可由风机1、纱布2、加热器3构成，纱布沿气流的走向悬挂在风机的前方，加热器设在纱布的下方，湿气流发生器壳体下部是水槽；湿气流发生器也可由风机与喷雾器构成；为了给湿气流增湿，在湿气流发生器与管筒之间装入一个冷却器10；管筒的进气端设置测量气流干湿差的热电偶干湿板4及测量气流温度的温度计5，和测量气流温升的热电偶7的冷端；管筒的中部均匀设置电热丝6使气流均匀受热，电热丝外接变压器构成调湿器；管筒的出气端设置热电偶传感器8用来测量气流与物料表面的温差，热电偶传感器可以是针状或片状；测量气流温升的热电偶7的热端设在待测物料9的上游近旁。按照本方法及仪器测定水分活度具有快速、精确、不破坏物料结构和具有点测量的优点，本方法及仪器测定物料水分活度的误差小于0.01AW，对于食品加工自动化监控、指导食品加工、保存、包装具有重要意义。