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糖生产商在储存和运输过程中经常面临结块和结团的问题。这些不可逆的变化会降低糖的流动性，引起客户不满，并且当散装糖不得不重新加工或报废时，还会造成高昂的损失。
传统上，人们一直通过水分含量来监测稳定性。但仅凭水分含量无法解释糖在实际环境中的行为。水分活度 aw）能更清晰地预测结块风险。
为什么水分活度
- 水分与水分活度：水分含量指存在的总水量，但无法反映水的行为特性。水分活度 水的能量，与平衡相对湿度（ERH）相关。由于糖在相对湿度变化时会结块，因此水分活度（aw）才是真正的决定因素。
- 潮解：如图1所示，结晶蔗糖在约82–83%的有效含水率（aw≈ 0.82）下保持稳定。超过此值，蔗糖便开始溶解或潮解。
- 结块：在较低的水活度（aw）和相对湿度（RH）条件下，可能会发生结块和结团现象，且受温度及储存湿度变化等多种因素的影响。
- 预测能力：通过监测水分活度 ，质量保证团队水分活度 出现肉眼可见的结块之前就发现问题——这是仅靠水分含量无法做到的。
结块是如何发生的
研究表明，这一过程分为四个阶段：
- Pendular– 干燥、自由流动的晶体。
- 缆车– 水膜变薄；颗粒开始附着。
- 毛细现象——水桥变长；流量减小。
- 降解——由溶解/再结晶引起的不可逆结块（图2）。
主要驱动因素：
- 细颗粒物吸附的水更多。
- 温度和相对湿度的波动会导致结露。
- 储存压力将颗粒挤压在一起，导致水桥增加。
一旦结块，就无法恢复——原本的流动性便不复存在。
利用吸湿等温线
吸湿等温线展示了糖在不同湿度和温度下如何吸附或释放水分。高分辨率动态露点等温线（DDI）揭示了稳定性的临界点。
应用：
- 稳定性：精确定位结块点和/或潮解点（图1和图2）。
- 包装：选择能将相对湿度（aw）控制在不希望达到的临界点以下，或维持在特定范围内的阻隔膜，以最大限度地减少或防止结块。
- 储存：确定安全的相对湿度和温度范围。
- 运输：需预先防范因港口潮湿、热带气候或集装箱内冷凝水可能带来的风险。
结块的成本
- 全球约5%至10%的食糖存在严重的吸湿问题，从而导致结块、装卸故障及客户投诉。
- 结块的糖产生的剪切应力是普通糖的3至4倍，这使得卸货和包装变得非常困难。
- 对于一家大型炼油厂而言，单个结块的筒仓（5万至10万吨）就可能造成数百万美元的损失。
面向质量保证/质量控制团队的实用建议
- 在储存或发货前，使用水分活度 对批次进行筛选。
- 利用吸湿等温线数据验证包装方案。
- 监控筒仓的固化过程，以确保在发货前达到安全平衡状态。
- 确保糖保持松散流动，从而减少客户投诉。
结论
水分活度 是一个学术指标——它水分活度 糖类质量控制的关键环节。结合水分吸附等温线，它为包装、储存和运输提供了科学依据。
忽视水分活度 不可逆的结块、利润损失以及信任受损。控制水分活度 产品质量和品牌声誉。
联系方式
直接联系AQUALAB的科学家：
扎卡里·卡特赖特，博士
首席食品科学家
[email protected]
玛丽·加洛韦
实验室主任
[email protected]
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