• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi20. 02. 2024 | Heidi Thode

Vandaktivitet i frosne fødevarer under faseomdannelse

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi20. 02. 2024 | Heidi Thode

Vandaktivitet i frosne fødevarer udtrykkes relativt til vandaktiviteten af underafkølet vand ved samme temperatur og ikke relativt til vandaktiviteten af is, som ellers er vands stabile form. Det leder til et tilsyneladende paradoks for vandaktiviteten under udkrystallisation af is. Begrebet vandaktivitet bliver brugt upræcist i fødevarekemien, men Gibbs faselov hjælper med til at afklare begreberne.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1/2024 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Leif Skibsted, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet

Vand er den vigtigste enkeltkomponent i de fleste fødevarer, og vands egenskaber er afgørende for forarbejdning og konservering af fødevarer. I vandige opløsninger afviger den målte vandaktivitet fra, hvad der forventes for ideale opløsninger på grund af binding af vand til opløste molekyler. Vandaktivitet giver derfor en bedre beskrivelse af vands indflydelse på kemiske ligevægte og omdannelser af betydning for fødevarens holdbarhed ved forskellige temperaturer end vands koncentration [1]. Vandaktivitet måles normalt som forholdet mellem vands damptryk over fødevaren og damptrykket af vand i standardtilstanden, se figur 1.

Valg af standardtilstand
For konstant tryk er det kemiske potentiale af vandmolekyler, μw, defineret som

μw(T) = μ°w(T) + RTlnaw            (1)

hvor μ°w(T) er det kemiske potentiale af vand i standardtilstanden. Valg af standardtilstand er vigtig for anvendelse af begrebet vandaktivitet, aw. For temperaturer over vands frysepunkt er standardtilstanden rent flydende vand som den stabile form af vand ved de enkelte temperaturer [2]. For frosne fødevarer vælges derimod underafkølet flydende vand traditionelt som standardtilstand og ikke is, som ellers er den stabile form [3].
Valg af underafkølet vand som standardtilstand betyder, at aw bestemt ved damptryksmåling af frosne fødevarer, pff, og af underafkølet vand, p°uw:

aw = pff/ p°uw = pis/ p°uw             (2)

falder med faldende temperatur, da is er i ligevægt med vand i frosne fødevarer, og pff derfor har samme værdi som pis ved samme temperatur [1]. Den faldende værdi af aw ved lavere temperaturer bekræfter forestillingen om, at frysning mindsker reaktiviteten af vand og dermed øger holdbarheden af næringsstoffer i frosne fødevarer, se tabel 1. Vandaktivitet afhænger kun af temperaturen og ikke af sammensætningen af den frosne fødevare, når der er udkrystalliseret is i fødevaren.
Valg af is som standardtilstand, som umiddelbart kan forekomme mere logisk, ville derimod medføre, at aw af frosne fødevarer ville være 1,00 for alle temperaturer under frysepunktet. Vandaktivitet ville dermed ikke beskrive de faldende temperaturers positive effekt på frosne fødevarers holdbarhed.

Vandaktivitet af frosne fødevarer
Som det fremgår af tabel 1, falder vandaktiviteten væsentligt med faldende temperatur, når standardtilstanden er underafkølet vand. Valg af flydende vand som standardtilstand for temperaturer under vands frysepunkt er ikke i overensstemmelse med normal termodynamisk praksis, men dikteret af ønsket om at gøre begrebet vandaktivitet mere praktisk anvendeligt. Det sker dog ved at sammenligne standardtilstande ved forskellige temperaturer for systemer ikke i ligevægt.
Valg af underafkølet vand som standardtilstand for vandaktivitet bør altid præciseres som vandaktivitet af underafkølet vand på vands iskurve for at undgå tvetydighed. Vandaktivitet har samme numeriske værdi som ligevægtskonstanten mellem is og vand

H2O(is)  H2O(flydende)       K(T)                (3)

Smeltning af is er en typisk endoterm faseomdannelse i frosne fødevarer i modsætning til glasovergange også typiske for frosne fødevarer, se tabel 2.
Ved dybfrysning falder vandaktiviteten i fødevarer til omkring 0,85, hvilket er nogenlunde det samme som vandaktiviteten i mættet vandig natriumchlorid ved stuetemperatur, som anvendes til tøndesaltning af sild. Denne sammenligning tydeliggør problemet med valg af en stabil og en ikke-stabil form af vand som standardtilstand for fødevarer under forskellige temperaturbetingelser.

Vandaktivitet af ikke-frosne fødevarer
For betingelser over vands frysepunkt med valg af flydende vand som standardtilstand er vandaktivitetens afhængighed af temperaturen uproblematisk. Kolligative egenskaber af simple vandige opløsninger kan forklares alene som en fortynding af opløsningsmidlet. Opløste stoffer fortynder opløsningsmidlet. Opløste stoffer skaber ikke spændinger i opløsningsmidlet, som det ellers har været foreslået for at forklare kolligative egenskaber som osmotisk tryk [4]. I ethvert system i ligevægt med eller uden faseomdannelser eller opløste stoffer, bevares derfor alle lokale ligevægte på grund af det kemiske potentiales konstante værdi for solventet gennem opløsningen [4].
Det fremgår af figur 1, at vandaktivitet kan omregnes fra aw ved en temperatur til en anden temperatur, når enthalpi for desorption af vand er kendt. Tilsvarende beregninger kan foretages for vandabsorption. Ændringerne i enthalpi for udtørring eller befugtning afhænger af fødevarens vandindhold og mindre af temperaturen. Da ΔHDESORP for alle fødevarer er større end ΔH°VAP for vand, vil aw øges med stigende temperatur.

Gibbs faselov
For underafkølede flydende fødevarer under indfrysning eller tørring leder de forskellige valg af standardtilstand til et paradoks. Ved alle temperaturer under 0°C vil udkrystallisation af is resultere i et fald i vandaktiviteten til en væsentlig lavere værdi. Et sådant fald i vandaktivitet vil kunne accelerere hastigheden af kemiske reaktioner som for eksempel ikke-enzymatisk bruning [5].
Det tilsyneladende paradoksale fald i vandaktivitet ved dannelse af is i underafkølet vand, i underafkølede vandige opløsninger eller i underafkølede fødevarer er en konsekvens af Gibbs faselov gældende for konstant tryk:

F = C-P+1       (4)

Antallet af frihedsgrader, F, falder fra F=1 for underafkølet vand som et én-komponentsystem med C=1 med én fase, P=1, til F=0, når antal faser øges til P=2 ved udkrystallisation af is. Tab af en frihedsgrad giver sig til kende ved tilpasning af vandaktiviteten til en værdi under 1,00 som et invariant punkt ved den aktuelle temperatur på vands iskurve [6]. Denne værdi afhænger af ligevægtstemperaturen og bliver mindre ved faldende temperatur.
Vandaktivitet af fødevarer under indfrysning har vist sig at kunne beregnes ud fra de enkelte produkters frysepunktssænkning. Vandaktiviteten kan dog kun beregnes ved fødevarens frysepunkt og ikke ved lavere eller højere temperatur end ved det sænkede frysepunkt [7]. Natriumchlorid er et vigtigt konserveringsmiddel. En 20 procent vandig opløsning af natriumchlorid har frysepunktet -16,5°C, hvilket svarer til en vandaktivitet på aw=0,84 i god overensstemmelse med forholdet mellem pw og p°w, som det fremgår af tabel 1. Ved lavere temperaturer falder aw. Ved højere temperaturer stiger aw.

Konklusion
Med valg af underafkølet vand som standardtilstand ved temperaturer under vands frysepunkt giver vandaktivitet en fornemmelse af temperaturens effekt på fødevarens holdbarhed under frysning. Det sker dog ved at anvende og sammenligne standardtilstande ved forskellige temperaturer for systemer ikke i termisk ligevægt. Det er i modsætning til valg af standardtilstand for ikkefrosne fødevarer, hvor standardtilstanden ved forskellige temperaturer anvendes og sammenlignes for systemer i termisk ligevægt. Ved opvarmning af alle former for dybfrosne fødevarer stiger vandaktiviteten op til aw=1,0 ved 0°C, hvor diskontinuiteten for vandaktiviteten til ikkefrosne fødevarer afhænger af produkttypen.

E-mail:
Leif Skibsted: ls@food.ku.dk

Litteratur
1. Miyawaki, O. (2018). Water and Freezing in Food. Food Science and Technology Research, 24, 1-21.
2. Sippola, H. & Taskinen, P. (2018). Activity of Supercooled Water on the Ice Curve and other Thermodynamic Properties of Liquid Water up to the Boiling Point at Standard Pressure. Journal of Chemical Engineering Data 63, 2986-2998.
3. Schnewberger, R., Voilley, A., Weiser H. (1978). Activity of Water in Frozen Systems. International Journal of Refrigeration 1, 201-206.
4. Andrews, F.C. (1976). Colligative properties of Simple Solutions. Science 194, 567-571.
5. Labuza, T.P. (1980). The Effect of Water Activity on Reaction Kinetices of Food Deterioration. Food Technology 34, 36.
6. Hedegaard, R.V. & Skibsted, L.H. (2024). Shelf-life of Food Powders. Handbook of Food Powders: Chemistry and Technology, Second Edition, Elsevier Ltd. 335-354.
7. Chen, C.S. (1987). Relationship between Water Activity and Freezing Point Depression of Food Systems. Journal of Food Science 52, 433-435.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Fødevarekemi

Seneste nyt fra redaktionen

Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

Artikler fra Dansk KemiBioteknologiTop19. 10. 2026

Forskere undersøger, hvordan mælkesyrebakterier fra honningbier kan bruges til at udvikle næste generation af plantebaserede fødevarer. Ved hjælp af avanceret droplet microfluidics kan tusindvis af bakteriestammer hurtigt screenes for deres evne til at fermentere plantebaserede råvarer og producere

Ny metode kan reparere fejl i gener

AktueltBioteknologiMedicinalkemi19. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har vist, at en ny form for genbehandling kan rette fejl i patienters stamceller. På sigt kan metoden måske bruges til behandling af sjældne, arvelige sygdomme, som påvirker vores immunforsvar. Nogle mennesker bliver født med en fejl i deres genetiske

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

AktueltBranchenytMedicinalkemiOrganisk kemi12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Holm & Halby

    Autoklave Kørekort i Aarhus – sikker sterilisering i praksis

  • Holm & Halby

    Holm & Halby på Cleanroom EXPO 2026

  • Holm & Halby

    Frysetørringsseminar – få styr på teorien bag den gode proces

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Besøg Busch Vakuumteknik på FoodTech 2026

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Tilbud på GreenTips pipettespidser fra nerbe plus

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Forudkonfigurerede R&D-pakker fra Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions til forenklet opsætning af undersøgelser

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

    19.10.2026

  • Ny metode kan reparere fejl i gener

    19.10.2026

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}