湿度及其在食品行业的重要性

我们经常有这样的体验，当空调开启的时候，会有皮肤干燥的感觉，而当梅雨季节来临的时候，衣服又总是晾不干，这些都是由于空气湿度导致的，通常来说，空气湿度大，人就会感觉潮湿，而当空气湿度小的时候，人的体感是干燥的。水分广泛分布在自然界，物体的水分含量与空气中的湿度会达到一个平衡或者说会被环境的湿度所影响，一些贵重物品的存放条件都需要考虑湿度的影响，比如博物馆，书籍等等。那么除了通过感受描述湿度以外，在一些应用场景下，我们其实对湿度有着科学的衡量，比如在工业领域，食品行业等需要关注湿度的行业。

湿度的物理原理

湿度，是指空气或物体表面所含水分的程度。大气中始终含有相对大量的水蒸汽。其含量会随时间和地点而变化，该含量被称为空气湿度（湿度）。水蒸汽的分压不能超过与温度有关的最大值（饱和蒸汽压）。在任何温度下，特定体积的空气所含有的水蒸气最大数量都是固定的。

对于室内湿度来说，主要来自于以下因素

• 房间中湿气的产生
• 空气与室外空气的交换，以及它们的温度和湿度
• 墙和设备的吸湿能力
• 外置的排湿装置

湿度的测量参数和它们的单位：

最大湿度

最大湿度f max（饱和数量）是指特定温度下1 m³空气中水蒸汽的最大含量：

f max = 空气中水蒸汽的最大含量/潮湿空气体积

最大湿度的SI单位 ：

[f max] = Kg/m³或（g/m³）

在多数情况下，空气中的水蒸汽数量少于最大含量，因而无法达到饱和数量。

绝对湿度

绝对湿度[g/m³]是指1 m³密闭体积中的水分含量。

绝对湿度 = 水重量/空气体积[g/m³]

相对湿度

相对湿度φ是指空气中实际含有的水蒸汽质量与空气中水蒸汽的最大含量的比值：

Φ = 绝对湿度 / 最大湿度（一般以百分比表示）。如：

φ 相对湿度

f 绝对湿度

f max最大湿度，饱和数量则：

φ = f / f max *100 %

由于最大湿度f max与温度有关，相对湿度会随温度而变化，即使在绝对湿度保持不变的情况下。当温度降至露点时，相对湿度将升至100%。

那么什么是露点呢？露点温度td [℃]是指水开始从空气中凝结出来时的温度，即当前水蒸汽压力p等于水蒸汽饱和压力pw时的温度。空气与水结合的能力会随温度下降而减小。

常见的测量湿度的方法有很多，比如

1.利用长度变化的纤维湿度计：利用纤维（比如毛发）在不同湿度下长度发生变化这一特性，得到与之相对应的电信号，这种湿度计的特点是廉价，结构简单，但是精度不高，在一些高精度的应用场合，是无法满足要求的。

2.温度变化的干湿球温度计，采用两只完全一样的温度计，一支温度计的球泡暴露在环境空气中，测量环境的温度，另一只用脱脂棉包裹，并且保持其一直含水，由于水分挥发会带走热量，降低温度，则两只温度计测得温度有一个温度差，空气湿度与温度差之间存在一个函数关系，利用此函数关系即可得到湿度。干湿球温度计法的精度较高，是一种应用比较广泛的方法。

3.电子传感器方法：陶瓷传感器、电阻式传感器、薄膜传感器。电子式湿度传感器的核心元件是湿敏元件，例如高分子薄膜（聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等），当湿度变化时，表面的吸附的水分发生变化，其电容或者电阻发生变化。电子式湿度传感器的精度比干湿球法高，但是其抗污染性差，由于湿敏材料长期暴露在空气中，容易被污染从而影响准确性，这一点不如干湿球法。Testo的电容传感器技术达到了较高的精度和稳定性，是行业的可靠选择。

其他一些湿度的测量方法还包括露点镜等。

在食品行业里，如食品的保存、加工、包装和运输等，都可能会受到环境湿度的影响，举个简单的例子，如果加工间的湿度过高，会导致霉菌的生长繁殖，从而引起食品的腐败和变质。在粮食存储的环境中，湿度控制非常重要，一旦没有控制好湿度，则会导致大量的粮食浪费。因此，在食品行业中，湿度的控制非常重要。当然从另外一个角度来说，比如一些初级农产品需要保持一定的湿度才能避免水分大量流失导致的品质下降。

小德：Wide先生，对于严格的质量管理体系来说，湿度的测量为何如此重要？

Wide先生：我们的奶酪在加工过程中需要保证其环境的湿度控制在合适的范围内，如果是环境湿度过高，会影响到产品的口感，我们的工艺工程师对产品的质量有着非常严格的要求，所以对于湿度这个参数也格外关注。

小德：那么我们怎么来确保湿度符合要求呢？

Wide先生：我们会采用便携式的湿度计以及固定安装的湿度探头来对环境的湿度进行测量。

湿度对食品行业的重要性主要体现在以下几个方面：

1. 湿度会影响食品的品质和口感。如果湿度过高，食品容易变质，导致口感变差、气味变异、色泽变深等问题。如果湿度过低，食品则容易变得干燥，口感不佳，且容易产生异味。因此，控制湿度可以保持食品的质量。
2. 湿度会影响食品的保存时间。如果食品处于高湿度环境中，细菌和霉菌会更容易繁殖，导致食品更快地变质。如果食品处于低湿度环境中，食品会变得干燥，容易变质。因此，控制湿度可以延长食品的保存时间。当相对湿度>60%时，霉菌即可生长；相对湿度>65%时，生长加快；相对湿度80%-95%时，霉菌的高发环境。
3. 在食品工厂的生产车间和仓储部门，对湿度控制的要求非常高。湿度过高会导致原材料和成品的细菌滋生和腐坏，从而严重影响食品的品质和保质期。因此，为了确保食品的质量和安全，食品工厂需要采取措施来严格控制生产过程中的湿度。一种有效的控制湿度的设备是除湿机。除湿机能够将车间和仓储环境中的湿度降低到适宜的水平，有效防止细菌滋生和腐坏。在生产车间中，除湿机的使用可以确保生产环境的卫生和安全，防止产品受到污染。而在仓储部门中，除湿机的使用可以保持库存物品的干燥，避免物品受潮而变质。

因此，湿度控制对于食品行业的生产、加工、储存和销售等环节都至关重要。

我们在湿度控制过程中用到的湿度计常见的问题及注意事项如下：

1. 应当避免在高温、高湿的环境中使用，通常湿度计是用在测量室温下的环境湿度，不适合高温、高湿环境的湿度测量。由于电容性湿度传感器的温度系数不是随温度变化的常数，所以在高温高湿以及负温度高湿情况下测量的准确性需要考虑到温漂的影响。建议按照技术参数给出的指引进行测量：如0~50℃的环境中操作。
2. 避免在潮湿环境下存储，由于湿度传感器的特殊性，无法密封，湿敏元件以及电子元器件长期处于潮湿环境可能会造成腐蚀，影响其正常的工作。
3. 避免接触到腐蚀性的液体/气体，腐蚀性的气体或者液体可能影响传感器的正常工作，长时间接触，仪器将无法正常工作。
4. 定期的校准，湿度计的传感器长期暴露在空气中，必然会受到环境的影响，其稳定性和寿命是有限的，在其管理过程中要注意定期的检定。

综上所述，一款好的湿度产品对于食品行业的湿度控制来说是非常重要的，湿度产品在使用过程中要综合考虑其自身性能，选择合适的湿度产品并正确使用，才能保证测量的准确性，对过程进行科学的管理和管控。