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수분활성도와 상대습도 그리고 수분활성도 구하는 공식

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  • 2022-02-18 17:48:00
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수분활성도와 상대습도 (평형상대습도=수분활성도*100 )

종래 식품중의 수분은 단순히 양적인면에서 전체 수분량으로 논하였으나 학문의 진보와 더불어 자유수-결합수라는 개념이 도입되어 양적문제를 질적으로도 취급하게 되었다.

최근에는 또한 수분활성도라는 개념이 도입되어 수분을 동적인 측면에서 논하게 되었다

식품중의 수분량은 대기중의 습도 등 그 식품이 놓여 있는 환경 조건에 의하여 영향을 받아 변동되기 쉽다. 즉, 어떤 식품의 수분 함량은 완전하게 밀폐된 용기 속에 있지 않는 한 장기간 방치하는 동안에 식품중의 수분과 대기 중의 수분 사이의 출입이 생긴다.

예를 들면, 대기 중의 습도가 낮은 경우는 식품에서 수분이 증발하고 습도가 높은 경우는 흡습한다.

이 수분의 이동은 대기중의 습도와 식품중의 수분이 평형을 이룰 때까지 계속된다. 이와 같이 식품의 수분은 동적인 것이므로 그 상태를 보다 잘 나타내기 위해서는 식품중의 수분함량을 일반적으로 사용하는 %로 표시하기보다는 대기 중의 상대 습도까지 고려한 수분함량으로 표시하는 것이 타당하다. 또한 미생물의 활동과 식품중의 수분 함량과의 관계에 있어서도  

실제로 미생물의 생육번식에 영향을 주는 식품의 수분 량은 미생물이 실제로 이용 가능한 수분 량이며, 전체의 수분 함량은 별로 문제가 되지 않는다.

따라서 이상의 두 가지 경우를 고려하여 볼 때 식품중의 수분의 상태는 전체 수분 함량보다도 그 식품의 수분 활성도라는 개념을 사용하는 것이 바람직하다.

한 식품의 수분활성도는 어떤 임의의 온도에 있어서 그 식품이 나타내는 수중기압(p)에 대한 같은 온도에 있어서의 순수한 물의 최대 수중기압(Po)의 비로 정의 된다. 또 식품의 수증기압은 그 식품 속의 수분에 녹아 있는 용질의 종류와 양에 의하여 영향을 받는다.

Raoult의 법칙에 의하여 설탕이나 소금과 같은 용질의 용해에 의한 순수한 물의 수증기압의 상대적인 감소는 용질의 몰분율에 직접적으로 비례한다. 즉 물의 몰수를 Mw, 용질의 몰수를 Ms라 하면 다음과 같이 표시할 수 있다.

 예를 들어, 30%의 수분과, 20%의 설탕을 함유하고 있는 어떤 식품의 수분활성도 (Aw)는위의 식에 의하면 0.996이 된다.

또 같은 식에 의해 식품 속의 수분에 1몰의 설탕이 함유된 경우 수분활성도는 0.9823이 되며,1몰의 소금이 함유된 경우에는 1몰의 소금은 물속에서 이론적으로 2몰의 이온을 형성하므로 그 식품의 수분활성도는 0.9644가 된다. 일반적으로 한 식품의 수분활성은 그 속에 함유된 용질의 종류와 그 양에 따라 다르게 되며 P는 pO보다 적어서 Aw는 1보다는 작은 값을 나타낸다.

수분활성도와 상대 습도와의 관계를 보면, 상대 습도는 실질적으로 식품에 있어서 수분활성도의 정의와 같으므로 상대습도는 바로 그 상대습도와 평형을 이루고 있는 식품의 수분활성도의 100배와 같다

수분활성도 구하는 공식

1)공식
Aw(수분활성도)=P/Po= N₁/ N₁+N₂
[N₁= 용매의 몰 (mole)수 N₂= 용질의 몰 수]

2) %(백분율)라는것은 전체를 100 으로 하였을때 얼마가 있느냐는 말이지요
그러니까 10%설탕물이라는말은 10%는 설탕이고 나머지 90%는 물이 되겠지요
전체를 다 합하였을때는 반드시 100이 되는겁니다.

3) 분자량을 알아야한다

설탕의 분자량=342  물의 분자량=18

4)용매(N₁)는 녹이는거 용질(N₂)은 녹은물질

(그냥 쉽게 설명한것입니다.그럼 용매는 물이되고 ,용질은 설탕이 되겠지요 )

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그럼 문제로 들어갈께요
ⓐ10% 설탕물의 Aw (설탕의 M.W(분자량)=342)

10%설탕과 90%의 물 존재 (설탕분자량 342, 물분자량18)

N₁=90/18=5
N₂=10/342= 0.029

Aw= [N₁/(N₁+N₂)]=[5/(5+0.029)]= 0.994


ⓑ30% 설탕물의 Aw (설탕의 M.W(분자량)=342)

30%설탕과 70%의 물 존재 (설탕분자량 342, 물분자량18)
N₁=70/18= 3.889
N₂=30/342= 0.088

Aw= [N₁/(N₁+N₂)]=[3.889/(3.889+0.088)]= 0.977

 

ⓒ50% 설탕물의 Aw (설탕의 M.W(분자량)=342)

50%설탕과 50%의 물 존재 (설탕분자량 342, 물분자량18)

N₁=50/18= 2.778
N₂=50/342= 0.146

Aw= [N₁/(N₁+N₂)]=[2.778/(2.778+0.146)]= 0.950

 

ⓓ70% 설탕물의 Aw (설탕의 M.W(분자량)=342)
70%설탕과 30%의 물 존재 (설탕분자량 342, 물분자량18)

N₁=30/18= 1.667
N₂=70/342= 0.205

Aw= [N₁/(N₁+N₂)]=[1.667/(1.667+0.205)]= 0.890

 

ⓔ90% 설탕물의 Aw (설탕의 M.W(분자량)=342)
90%설탕과 10%의 물 존재 (설탕분자량 342, 물분자량18)

N₁=10/18= 0.555
N₂=90/342= 0.263

Aw= [N₁/(N₁+N₂)]=[0.555/(0.555+0.263)]= 0.678

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