Beitrage zur Tabakforschung · Band 4 · Heft 7. · Dezember 1968 DOI: 10.2478/cttr-2013-0201

Bestlmmung der Bindungswiirme des Waaaera lm Tabak* von Dimitris I. Zorbalas Laboratorium .der G. A. Keranis AG, Piraeus, Griechenland

EINLEITUNG In der vorliegenden Arbeit wird die Bindungswarme des Wassers im Tabak iiber die Desorptionsisothermen einer griechischen Schnittabakmischung bestimmt. Die Desorptionsisothermen wurden in einer friiheren Arbeit (1) untersucht, bei der die Geltung der Gleichung von Brunauer, Emmet und Teller (2, 3, 4) nachgewiesen wurde. Die Hygroskopizitat des Tabaks ergibt sich aus seinem strukturellen und chemischen Aufbau und den physikalischen Eigenschaften des Wassers. Die Abhangigkeit zwischen Wassergehalt und Dampfdruck bzw. relativer Luftfeuchtigkeit liiBt sich durch die Sorptionsisothermen darstellen (5). Die Bindung von Wasser an Tabak, die Krafte also, die die HygroskQpizitat bewirken, lassen sich in chemische, physikalische und mechanische Krafte unterteilen. Mit jeder Art der Bindung ist wegen der damit verkniipften Verminderung der molekularen Bewegungsmoglichkeiten ein Energieverlust des gebundenen Wassers verkniipft, der sich bei der Bindung in Form von Warme bemerkbar macht. Wird beim Trocknungsvorgang Wasser aus dem Tabak verdampft, so ist zusatzlich zur Verdampfungswarme noch die Bindungswarme zuzufiihren. Fiir die mechanische Bindung des Wassers, die im Bereich von relativen Luftfeuchtigkeiten zwischen 2o 0/o und 700fo erkennbar ist und fiir welche die BET-Gleichung gilt; sind aus der Uteratur Bindungswarmen der GroBenordnung von 100 cal/g gebundenen Wassers bekannt (6). Die Bindungswaime ist von der Tabakqualitat und vom: Wassergehalt bzw. von der relativen Luftfeuchtigkeit abhiingfg. -Fiir tiirkischen Blattabak sind Werte von 40,2 bis 306 cal/g HsO fiir einen Wassergehalt von2o±;Ofo bek~nnt (7). Die Abhangigkeit des Wassergehaltes von der relativen Luftfeuchtigkeit kann durch die umgeformte BET-Gleichung (1) dargestellt werden: X-

y (1

_

x) = a"+ bx,

worin = die relative Luftfeuchtigkeit, x y = der Wassergehalt in Ofo trockener Substanz, und a und b = temperaturabhangige Konstanten

sind. • Eingegangen am 1. August 1968

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Bei konstanter relativer Luftfeuchtigkeit nimmt der Wassergehalt mit steigender Temperatur ab. Die Abhiingigkeit des Wassergehaltes von der Temperatur laBt sich durch folgende Formel darstellen, ·die der Clausius-Clapeyron-Formel ahnlich ist (2): y

-11Hb RT

= C·e

oder log y

-11Hb = - - - + C', •M7T

wobei

Ofo,

y

= der Wassergehalt in

11 Hb

= die Bindungswiirme in cal/mol H20 (negativ),

R = die Gaskonstante = 1,9872, T =·die Gaskonstante = 1,9872 (cal/mol· K), C und C' = Konstanten sind. Zwischen log y und

T

besteht eine lineare Funktion, deren Anstieg gleich

11

Hb ist.

4·57

Die Bindungswiirme laBt sich also bestimmen, wenn die lineare Beziehung zwischen log y und

T

hergestellt wird. EXPERIMENTELLER TElL Feuchter griechischer Schnittabak wurde in einer Klimakammer mit Luftumwiilzung bei 15, 20, 25 und 30° C i.iber geslittigte Salzlosungen wiihrend 48 Stunden klimatisiert. Der MeBbereich lag zwi,.. schen 30 Ofo und So Ofo relativer Luftfeuchtigkeit. Folgende Losungen wurden verwendet, fiir die in der Literatur (8, 9) folgende Luftfeuchtigkeiten ;ptgegeben sind:

Temperatur (0 C)

NH 4CI NaCI SrCI2 NaN02 NH,.N03 Ca(N03)2 KN02 Cr03 CaCh

I

TABELLE 1

15

20

25

0,791 0,760

,0,792 0,757

0,650 0,575

0,660 0,630 0,548 0,450

0,610 0,510

0,323

0,310

0,454

0,793 0,753 0,708

-

I

30 0,795 0,749 0,630 0,590 0,475 0,290

Die relative Luhfeuchtigkeit iiber gesiiHigten Salzlosungen bei venchiedenen Temperaturen

Die Klimakammer befand sich in einem klimatisierten Raum. Die Temperatur wurde mit einer maximalen Abweichung von ± 0,3° C konstant eingehalten. 10-12 g Tabakproben wurden in Wiigegliisem mit Deckel im Trockenschrank (ohne Deckel) mit leichter Luftumwiilzung bei 90° C wiihrend 120 Minuten getrocknet (10). AnschlieBend wurden im Exsikkator iiber gebliiutem Silicagel wiihrend 20 Minuten abgekiihlt und gewogen. Der Wassergehalt in Ofo, berechnet aus dem Gewichtsverlust, wurde auf trockenen Tabak bezogen.

MESSERGEBNISSE Tabelle 2 gibt eine Zus~mmenfassung der MefSergebnisse bei den vier gewiihlten Temperaturen. Auf Grund der Zahlen dieser Tabelle wurden die Desorptionskurven gezeichnet (Abb. 1 bis 4).

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TABELLE 2

Wassergehalt des trockenen Tabaks bei unterschiedlicher relativer Luftfeuchtigkeit und Temperatur A - relative Luftfeuchtigkeit (1/o)

15° c

A 79,1 76,0 65,0 57,5 45,4 36,0

B - Wassergehalt in g/g trocl: