Vesikiinnittyvyys

Vesikiinnittyvyys, eli water binding capacity, on termi, jolla kuvaillaan materiaalin kykyä sitoa vettä sekä sen sisäosiin että pintaan sitoutuneena. Käytännössä vesikiinnittyvyys viittaa siihen, miten suuri osa kosteudesta pysyy sitoutuneena ja ettei se haihdu helposti pois, sekä siihen, miten vettä sitovia vuorovaikutuksia materiaalissa syntyy. Termiä käytetään erityisesti elintarviketieteessä, maatalous- ja ympäristötieteissä sekä materiaali- ja polymerialalla.

Vesikiinnittyvyys syntyy moninaisista vuorovaikutuksista ja rakenteellisista tekijöistä. Vesi voi sitoutua hydroksyyliryhmien tai muiden polaarien ryhmien kautta, muodostua vedynsitoja sekä imeytyä kapillaarisesti materiaalin huokosrakenteeseen. Sitoutuneen veden osuus voi vaihdella perifeerisestä kosteudesta tiukkaan sidottuun veden tilaan. Huokoisuus, pinta-ala, polymerien tai proteiinien ja muiden komponenttien polarity sekä lämpötila vaikuttavat merkittävästi vesikiinnittyvyyteen.

Faktoreita vesikiinnittyvyyteen vaikuttavat sekä materiaali- että ympäristötekijät. Esimerkiksi maaperässä vesikiinnittyvyys riippuu koostumuksesta (hiesu, sora, humus), orgaanisen aineen määrästä ja mikoporojen rakenteesta; elintarvikkeissa koostumus proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien välillä sekä lämpötila ja suolapitoisuus ohjaavat sitoutumista; muoveissa ja kapaleissa vesikiinnittyvyys määräytyy polaarisuuden ja huokosrakenteen perusteella.

Mittausmenetelmät vaihtelevat sovelluksesta riippuen. Yleisimmät lähestymistavat ovat kosteuden desorptio- ja isothermimittaukset, jotka kuvaavat sitoutuneen veden ja vapaan kosteuden välistä tasapainoa; kuivaus- ja painomittaukset sekä differatiivinen skannauskalorimetria (DSC) voivat erottaa sidotun veden määrää. Maaperä- ja elintarvikealalla voidaan käyttää myös vesimäärän erottelua ja gravimetrisiä mittauksia sekä NMR- tai syklisiä mittauksia sidotun veden luonteen arvioimiseksi.

Vesikiinnittyvyydellä on keskeinen rooli muun muassa veden säilyvyydessä, tekstuurissa ja käyttösovellusten vakaudessa. Sen ymmärtäminen auttaa arvioimaan kosteudenhallintaa, prosessointia sekä tuotteen tai maanparannusinfrastruktuurin suorituskykyä eri ympäristöolosuhteissa.