结合水

根据湿物料中水分除去的难易程度来划分，物料中的水分可分为结合水分和非结合水分。

结合水分是指以化学力、物理化学力或生物化学力等与物料结合的水分，由于这种水分与物料的结合力强，而产生不正常的低气压，其饱和蒸气压低于同温下纯水的饱和蒸气压。通常，存在于物料中毛细管内的水分、细胞壁内的水分、结晶水以及物料内可溶固体物溶液中的水分，都是结合水分。

非结合水分是指机械地附着在物料表面或积存于大孔中的水分，它与物料的结合强度较弱，其饱和蒸气压等于同温下纯水的饱和蒸气压。

显然，在干燥过程中，非结合水分容易除去，结合水分难除去，甚至是对于一定湿度的干燥介质而言有一部分结合水是不能除去的。

在一定温度下，平衡水分与自由水分的划分是根据湿物料的性质以及与之接触的空气的状态而定，而结合水分与非结合水分的划分则完全由湿物料自身的性质而定，与空气的状态无关。对于一定温度下的一定湿物料，结合水分不会因空气的相对湿度不同而发生变化，它是一个固定值。结合水与非结合水都难于用实验方法直接测得，根据它们的特点，可将平衡曲线外延与同温下φ=100%线相交，在交点之下的水分皆为各物料的结合水。就是说在φ=100%下各物料的平衡水分，即为各物料的结合水。因为凡在平衡曲线之下的水分都是与φ<100%的空气成平衡，表明所产生的燕汽压低于纯水饱和蒸汽压。平衡曲线与φ=100%轴交点以上的水分，即为非结合水。

物料中几种水分的关系可通过上图来说明，从图中可以看出，平衡水分随湿空气的相对湿度的变化而变化，结合水分则为常数。

当物料与空气接触时，若物料中水分所产生的蒸汽压大干空气中水蒸汽分压时，则物料中的水分将被汽化而除去，直至物料中的水分所产生的蒸汽压等于空气中水蒸汽的分压时，此时物料中的水分与空气中的水分达到平衡，物料中的水分不再减少，这时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够通过干燥除去的水分，称为自由水分（其中一部分是非结合水）。

几种水分的关系，可以说明如下：

物料的水分主要包含自由水分和平衡水分（不能除去的结合水分）两大类，其中自由水分又包含非结合水去除首先除去的水分和能除去的结合水。

由于物料中所含水分的性质不同，故湿物料在整个干燥过程中分为两个不同的阶段，如下图所示：

1.恒速干燥阶段又称为干燥的第一阶段，在此阶段中物料的干燥速率保持恒定；其值不随物料含水量多少而变，空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量，物料表多面的温度始终保持为空气的湿球温度。图中AB为物料预热段，此段所需时间很短，往往忽略不计。

2.降速干燥阶段干燥速率曲线的转，折点（C点）称为临界点，与该点对应的物料含水量，称为临界含水量X。当到达此点时开始了降速阶段，物料的干燥速率亦逐渐降低。此时空气传给物料的热量大于水分汽化所需要的热量，物料表面的温度不断上升，而接近了空气的温度。

干燥速率曲线与横坐标轴的交点E所表示的含水量，是平衡含水量，用符号Xˊ表示，此时干燥速率等于零，这也说明平衡水分是不能除去的水分。

综上所述，当物料中的含水量大于临界含水量Xˊ时，属于等速阶段，而当物料含水量小于Xˊ时，属于降速阶段，而当到达平衡水分Xˊ时，则干燥速率为零。

在动植物食品组织中存在的水分按其存在形式和特性的不同，基本上可以分为两种，即游离水和结合水。食品中的水分没有和胶体物质(如蛋白质、淀粉等)结合者，其性质与普通水相同。0℃或稍低于0℃即能结冰，在干燥情况下，通过细管作用可以散发而减少，在潮湿情况下，因吸水而增加。经常随着所处的条件而发生变化的这部分水称为游离水或自由水。食品中还有一部分水是以氢键与食品中的胶体物质结合在一起的，称为结合水。这部分结合水的含量约相当于胶体成分的50%左右。结合水在0℃时不结冰，甚至在一20℃以下也难结冰；它比重大于普通水，不能溶解可溶性的物质。由于它被胶体物质所束缚，在一般的干燥和潮湿条件下，很少会发生变化。在幼小的动植物内，由于蛋白质的含量较多，所以结合水也相应有所增加。食品不适当地干燥，会使食品中结合水破坏，使干燥食品的复水性受到影响，而降低食品的质量 。