結(jié)合水

根據(jù)濕物料中水分除去的難易程度來(lái)劃分，物料中的水分可分為結(jié)合水分和非結(jié)合水分。

結(jié)合水分是指以化學(xué)力、物理化學(xué)力或生物化學(xué)力等與物料結(jié)合的水分，由于這種水分與物料的結(jié)合力強(qiáng)，而產(chǎn)生不正常的低氣壓，其飽和蒸氣壓低于同溫下純水的飽和蒸氣壓。通常，存在于物料中毛細(xì)管內(nèi)的水分、細(xì)胞壁內(nèi)的水分、結(jié)晶水以及物料內(nèi)可溶固體物溶液中的水分，都是結(jié)合水分。

非結(jié)合水分是指機(jī)械地附著在物料表面或積存于大孔中的水分，它與物料的結(jié)合強(qiáng)度較弱，其飽和蒸氣壓等于同溫下純水的飽和蒸氣壓。

顯然，在干燥過(guò)程中，非結(jié)合水分容易除去，結(jié)合水分難除去，甚至是對(duì)于一定濕度的干燥介質(zhì)而言有一部分結(jié)合水是不能除去的。

在一定溫度下，平衡水分與自由水分的劃分是根據(jù)濕物料的性質(zhì)以及與之接觸的空氣的狀態(tài)而定，而結(jié)合水分與非結(jié)合水分的劃分則完全由濕物料自身的性質(zhì)而定，與空氣的狀態(tài)無(wú)關(guān)。對(duì)于一定溫度下的一定濕物料，結(jié)合水分不會(huì)因空氣的相對(duì)濕度不同而發(fā)生變化，它是一個(gè)固定值。結(jié)合水與非結(jié)合水都難于用實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)得，根據(jù)它們的特點(diǎn)，可將平衡曲線外延與同溫下φ=100%線相交，在交點(diǎn)之下的水分皆為各物料的結(jié)合水。就是說(shuō)在φ=100%下各物料的平衡水分，即為各物料的結(jié)合水。因?yàn)榉苍谄胶馇€之下的水分都是與φ<100%的空氣成平衡，表明所產(chǎn)生的燕汽壓低于純水飽和蒸汽壓。平衡曲線與φ=100%軸交點(diǎn)以上的水分，即為非結(jié)合水。

物料中幾種水分的關(guān)系可通過(guò)上圖來(lái)說(shuō)明，從圖中可以看出，平衡水分隨濕空氣的相對(duì)濕度的變化而變化，結(jié)合水分則為常數(shù)。

當(dāng)物料與空氣接觸時(shí)，若物料中水分所產(chǎn)生的蒸汽壓大干空氣中水蒸汽分壓時(shí)，則物料中的水分將被汽化而除去，直至物料中的水分所產(chǎn)生的蒸汽壓等于空氣中水蒸汽的分壓時(shí)，此時(shí)物料中的水分與空氣中的水分達(dá)到平衡，物料中的水分不再減少，這時(shí)物料中所含的水分叫做平衡水分。自由水分：凡是大于平衡含水量而能夠通過(guò)干燥除去的水分，稱為自由水分（其中一部分是非結(jié)合水）。

幾種水分的關(guān)系，可以說(shuō)明如下：

物料的水分主要包含自由水分和平衡水分（不能除去的結(jié)合水分）兩大類，其中自由水分又包含非結(jié)合水去除首先除去的水分和能除去的結(jié)合水。

由于物料中所含水分的性質(zhì)不同，故濕物料在整個(gè)干燥過(guò)程中分為兩個(gè)不同的階段，如下圖所示：

1.恒速干燥階段又稱為干燥的第一階段，在此階段中物料的干燥速率保持恒定；其值不隨物料含水量多少而變，空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所需的熱量，物料表多面的溫度始終保持為空氣的濕球溫度。圖中AB為物料預(yù)熱段，此段所需時(shí)間很短，往往忽略不計(jì)。

2.降速干燥階段干燥速率曲線的轉(zhuǎn)，折點(diǎn)（C點(diǎn)）稱為臨界點(diǎn)，與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物料含水量，稱為臨界含水量X。當(dāng)?shù)竭_(dá)此點(diǎn)時(shí)開始了降速階段，物料的干燥速率亦逐漸降低。此時(shí)空氣傳給物料的熱量大于水分汽化所需要的熱量，物料表面的溫度不斷上升，而接近了空氣的溫度。

干燥速率曲線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)E所表示的含水量，是平衡含水量，用符號(hào)Xˊ表示，此時(shí)干燥速率等于零，這也說(shuō)明平衡水分是不能除去的水分。

綜上所述，當(dāng)物料中的含水量大于臨界含水量Xˊ時(shí)，屬于等速階段，而當(dāng)物料含水量小于Xˊ時(shí)，屬于降速階段，而當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡水分Xˊ時(shí)，則干燥速率為零。

在動(dòng)植物食品組織中存在的水分按其存在形式和特性的不同，基本上可以分為兩種，即游離水和結(jié)合水。食品中的水分沒有和膠體物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、淀粉等)結(jié)合者，其性質(zhì)與普通水相同。0℃或稍低于0℃即能結(jié)冰，在干燥情況下，通過(guò)細(xì)管作用可以散發(fā)而減少，在潮濕情況下，因吸水而增加。經(jīng)常隨著所處的條件而發(fā)生變化的這部分水稱為游離水或自由水。食品中還有一部分水是以氫鍵與食品中的膠體物質(zhì)結(jié)合在一起的，稱為結(jié)合水。這部分結(jié)合水的含量約相當(dāng)于膠體成分的50%左右。結(jié)合水在0℃時(shí)不結(jié)冰，甚至在一20℃以下也難結(jié)冰；它比重大于普通水，不能溶解可溶性的物質(zhì)。由于它被膠體物質(zhì)所束縛，在一般的干燥和潮濕條件下，很少會(huì)發(fā)生變化。在幼小的動(dòng)植物內(nèi)，由于蛋白質(zhì)的含量較多，所以結(jié)合水也相應(yīng)有所增加。食品不適當(dāng)?shù)馗稍?，?huì)使食品中結(jié)合水破壞，使干燥食品的復(fù)水性受到影響，而降低食品的質(zhì)量 。