Bildungsleitfäden

Der Leitfaden für Einsteiger zu Haltbarkeit und Verpackung

25. November 2025

Die Haltbarkeitsdauer ist der Zeitraum, in dem ein Produkt begehrt bleibt. Ihr Produkt kann während der Haltbarkeitsdauer einige Veränderungen aufweisen, aber das Ende der Haltbarkeitsdauer ist definiert als der Zeitpunkt, an dem das Produkt für Verbraucher nicht mehr akzeptabel ist. Dieser Leitfaden hilft Ihnen dabei, die richtige Verpackung für Ihr Produkt zu finden, um maximale Qualität und Gewinn zu erzielen.

Überflüssige Verpackungen schmälern den Gewinn

Warum sind Haltbarkeitstests notwendig? Eine unzureichende Verpackung führt dazu, dass die Wasseraktivität in Lebensmitteln im Laufe der Zeit steigt oder sinkt, was zu unerwünschten physikalischen Veränderungen, Feuchtigkeitswanderung, chemischem Abbau und Anfälligkeit für mikrobielles Wachstum führt. Eine übermäßige Verpackung ist hingegen teuer und kann den Gewinn schmälern. Wie können Sie die genaue Menge an Verpackung ermitteln, die Ihr Produkt benötigt? All diese Aspekte werden durch die Wasseraktivität gesteuert. Wenn Sie verstehen, wie Wasseraktivität funktioniert, können Sie Produkte entwickeln und verpacken, die während ihrer gesamten Haltbarkeitsdauer sicher und begehrt bleiben – ohne zu viel Geld auszugeben.

Was genau ist Haltbarkeit?

Die Haltbarkeitsdauer ist der Zeitraum, in dem ein Produkt begehrt bleibt. Ihr Produkt kann während der Haltbarkeitsdauer einige Veränderungen aufweisen, aber das Ende der Haltbarkeitsdauer ist definiert als der Zeitpunkt, an dem das Produkt für Verbraucher nicht mehr akzeptabel ist. Inakzeptable Veränderungen können sensorische Eigenschaften, ein Verlust der chemischen Stabilität, eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften, mikrobielles Wachstum, Vitaminabbau und vieles mehr sein.

Schritt 1: Identifizieren Sie, was die Haltbarkeit beendet

Der erste Schritt zur Bestimmung der Haltbarkeit besteht darin, herauszufinden, was die Haltbarkeit Ihres Produkts beendet. Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Haltbarkeit beeinflussen:

  • Mikrobielle Eigenschaften: Schimmel oder potenziell gefährliche Bakterien, die in Ihrem Produkt zu einem unsicheren Ausmaß wachsen.
  • Chemische Veränderungen: Bräunung, Lipidoxidation, enzymatische Reaktionen und mehr
  • Physikalische Verschlechterung: Veränderungen der Textur, Verklumpungen, Feuchtigkeitswanderung und mehr.

Diese drei Faktoren können im Produkt selbst liegen – also in seiner Zusammensetzung. Oder sie können äußerlich sein – also mit den Lagerbedingungen zusammenhängen, vor allem mit der Luftfeuchtigkeit und Temperatur oder der Art der Verpackung. Alle drei Faktoren hängen mit der Wasseraktivität zusammen und können durch sie beeinflusst werden.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um zu erfahren, wie die Wasseraktivität genutzt wird, um die Faktoren, die die Haltbarkeit beeinträchtigen, vorherzusagen, zu verhindern und zu kontrollieren.

In diesem 20-minütigen Webinar erfahren Sie alles Wesentliche über Wasseraktivitäten. Sie lernen:

  • Was ist Wasseraktivität?
  • Wie es sich vom Feuchtigkeitsgehalt unterscheidet
  • Warum es das mikrobielle Wachstum kontrolliert
  • Wie das Verständnis der Wasseraktivität Ihnen helfen kann, die Feuchtigkeit in Ihrem Produkt zu kontrollieren.

Abbildung 1. Diagramm zur Stabilität der Wasseraktivität (von Dr. Ted Labuza), das den Einfluss der Wasseraktivität auf die Arten des Verderbs zeigt.

Abbildung 1 ist ein Stabilitätsdiagramm, das die Wasseraktivität und den Feuchtigkeitsgehalt zeigt. Die Wasseraktivität wird auf der x-Achse dargestellt, während die y-Achse die Reaktionsgeschwindigkeiten veranschaulicht (stellen Sie sich den Feuchtigkeitsgehalt als erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit vor). Die dunkelblaue Kurve ist eine generische Feuchtigkeitssorptionsisotherme. Eine Feuchtigkeitssorptionsisotherme veranschaulicht die Beziehung zwischen Wasseraktivität und Feuchtigkeitsgehalt in einem Produkt. Die anderen Kurven stellen Fehlermodi dar. Sie können sehen, dass die Wachstumsrate von Schimmel, Hefe und Bakterien exponentiell zunimmt, wenn die Wasseraktivität steigt. Die Enzymaktivität beginnt knapp unter 0,9 deutlich anzusteigen und nimmt mit steigender Wasseraktivität zu. Die Lipidoxidation verhält sich jedoch anders. Bei sehr geringer Wasseraktivität ist sie hoch, aber wenn die Wasseraktivität auf etwa 0,3 bis 0,5 steigt, stabilisiert sie sich. Oberhalb von 0,5 beginnt die Lipidoxidation wieder zu steigen. Bräunungsreaktionen erreichen ihren Höhepunkt bei etwa 0,6. Der blau schattierte Bereich in Abbildung 1 zeigt, dass bei einer Wasseraktivität von 0,3 bis 0,5 physikalische Veränderungen oder Texturveränderungen auftreten können: Verlust der Knusprigkeit, Verklumpung oder Zusammenbruch der Lebensmittelmatrix.

Schritt 2: Ermitteln Sie die kritische Wasseraktivität Ihres Produkts.

Wie oben dargestellt, ist jede Art von Produktfehler mit einer bestimmten Wasseraktivität verbunden. Diese Wasseraktivität wird als kritische Wasseraktivität oder RHc bezeichnet. Eine kritische Wasseraktivität ist genau die Wasseraktivität, bei der eine unerwünschte Veränderung in Ihrem Produkt auftritt. Beispielsweise lassen sich physikalische Veränderungen an einer Veränderung der Sorptionseigenschaften erkennen, die letztendlich zu einer Veränderung der Textur führt. Diese Veränderung tritt bei einer bestimmten, für Ihr Produkt spezifischen Wasseraktivität auf, und Ihr Produkt ist unterhalb dieser kritischen Wasseraktivität am stabilsten. Anhand einer Feuchtigkeitssorptionsisotherme (Abbildung 2) können Sie dieRHc für Ihr Produkt ermitteln.

Abbildung 2. Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen zeigen die kritische Wasseraktivität für drei verschiedene Produkte.

Abbildung 2 ist ein Diagramm, das mehrere verschiedene Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen zeigt, die vom AQUALAB VSA erzeugt wurden. Es stellt die Wasseraktivität auf der x-Achse und den Feuchtigkeitsgehalt auf der y-Achse dar. Die mittelblaue Kurve zeigt, dass Milchpulver eine kritische Wasseraktivität von etwa 0,42 aufweist. Woran lässt sich das erkennen? Bei etwa 0,42 ist ein starker Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts bei einem geringen Anstieg der Wasseraktivität zu beobachten. An diesem Punkt beginnen Verklumpungen und Verbackungen aufzutreten.

Interessanterweise hat Milchpulver eine zweite kritische Wasseraktivität zwischen 0,7 und 0,8, bei der die Kristallisation einsetzt. Bei Getreide (dunkelblaue Kurve) liegt die kritische Wasseraktivität bei etwa 0,5.Die RHc von getreidefreien Trockenfuttermitteln liegt aufgrund des Mikrobenwachstums näher bei 0,7. Tierfutterhersteller müssen unter diesem Wert bleiben. Saccharose hat eine kritische Wasseraktivität von etwa 0,85, bei der es zu einem plötzlichen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts bei nur geringfügiger Erhöhung der Wasseraktivität kommt.

Beachten Sie auch, dass die kritische Wasseraktivität temperaturabhängig ist. Wenn Sie die Temperatur Ihres Produkts erhöhen, sinkt die kritische Wasseraktivität. Daher ist es wichtig, dieRHc und die Lagerbedingungen (Temperatur) Ihres Produkts zu kennen. Sie können dann die Produktformulierung und die Verpackung so kombinieren, dass die kritische Wasseraktivität während der gesamten Produktion und Haltbarkeitsdauer unter dem kritischen Wert bleibt.

Schritt 3: Beschleunigte Haltbarkeitstests durchführen (falls erforderlich)

Bei beschleunigten Haltbarkeitstests müssen Sie zunächst ermitteln, welche Fehlermodi am wahrscheinlichsten sind, und dann beurteilen, wann und warum sie auftreten. Es kann sein, dass es mehr als einen Fehlermodus gibt. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welcher Fehler zuerst auftreten wird, müssen alle potenziellen Fehlermodi während des Tests überwacht werden.  Wenn beispielsweise mikrobielles Wachstum eine Fehlerart ist, müssen Sie die Wasseraktivitätsgrenzen für mikrobielles Wachstum kennen (sehen Sie sich das Video an, um mehr über die Grenzen des mikrobiellen Wachstums zu erfahren).

Wenn Ranzigkeit die Ursache für den Verderb ist, muss der Oxidationsgrad gemessen werden. Wenn eine Veränderung der Textur die Haltbarkeit beeinträchtigt, benötigen Sie eine Feuchtigkeitsaufnahmeisotherme (siehe Abbildung 2). Bei Vitaminabbau müssen Sie den Vitamingehalt messen. Farbveränderungen können mithilfe von Farbbildern (auch Kolorimetrie genannt) bewertet werden. Enzymatische Reaktionen können durch die Untersuchung der Enzymaktivität bewertet werden. Nachdem Sie ermittelt haben, welche Art von Daten Sie sammeln müssen, können Sie beschleunigte Haltbarkeitstests durchführen, um den idealen Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt zu ermitteln. Die folgende Tabelle zeigt einige Szenarien, wie ein beschleunigter Haltbarkeitstest aussehen könnte, nachdem Sie die wahrscheinlichsten Fehlerquellen ermittelt haben.

Abbildung 3. Mögliche Szenarien für beschleunigte Haltbarkeitstests.

Durchführung beschleunigter Haltbarkeitstests

Der Zweck beschleunigter Haltbarkeitstests besteht darin, empirische Daten für Ihr spezifisches Produkt zu erhalten. Und das ist wichtig. Manchmal wird die Haltbarkeit bestimmt, indem man ähnliche Produkte auf dem Markt betrachtet und diese Haltbarkeit auf Ihr eigenes Produkt bezieht. Es ist jedoch am besten, bei der Bestimmung der Haltbarkeit Ihr eigenes Endprodukt zu verwenden. Dazu werden empirische Daten gesammelt und diese Daten dann mit der spezifischen temperaturabhängigenRHc in Beziehung gesetzt, bei der das Produkt versagt.

Unter Verwendung der Wasseraktivität (aw) sind die grundlegenden Schritte zur Beschleunigung der Haltbarkeitsprüfung:

Grundlegende Schritte für Tests unter Verwendung der Wasseraktivität

Hier finden Sie die Details zur Einrichtung eines Tests:

„Beschleunigte“ Tests bedeuten, dass die Temperatur und die Wasseraktivität erhöht werden, damit die Vorgänge schneller ablaufen. Dadie relative Feuchtigkeit mit steigender Temperatur abnimmt, wählen Sie drei verschiedene Wasseraktivitäten und drei verschiedene Temperaturen aus und halten Ihr Produkt bei einer Kombination aus jeweils diesen drei Werten (neun Teilproben), bis das Produkt unerwünscht wird. Während dieser Zeit verfolgen Sie den Fortschritt des gewählten Fehlermodus. Wenn Sie beispielsweise die Lipidoxidation verfolgen, messen Sie den Oxidationsgrad, bis er für den Verbraucher inakzeptabel wird. (Sie entscheiden, was „inakzeptabel“ ist, da einige Veränderungen im Produkt auftreten, wenn es noch akzeptabel ist.) Sammeln Sie im Laufe der Zeit Daten zum Zeit- und Mengenverlauf der Veränderungen, um die Geschwindigkeit zu bestimmen. Modellieren Sie dann die gesammelten Daten unter Berücksichtigung von Zeit, Temperatur und Wasseraktivität. Wenn Sie diese Korrelation erreicht haben, können Sie die Haltbarkeit und die Reaktionsgeschwindigkeiten für Ihre Fehlerart modellieren.

Beispiel 1: Säuglingsanfangsnahrung

Um zu sehen, wie dies funktioniert, untersuchen wir einen bei AQUALAB durchgeführten Test mit Säuglingsnahrung. Diese Studie wurde veröffentlicht und ist im Shelf-Life International Meeting 2017 zu finden. Die Säuglingsnahrung wurde bei drei erhöhten Temperaturen (30, 37 und 45 °C) und drei verschiedenen Wasseraktivitäten (0,43, 0,50 und 0,65) gelagert. Wir haben neun verschiedene Unterproben unter Verwendung einer Kombination dieser Faktoren angelegt. Wir haben das Produkt in versiegelte Behälter mit einer gesättigten Salzlösung darunter gegeben, die die spezifische Wasseraktivität erzeugt, die uns interessierte. Dann haben wir die Behälter in Öfen mit den richtigen Temperaturen gestellt und die Veränderungen beobachtet.

Wir wählten die Lipidoxidation als Versagensmodus für die Säuglingsnahrung und verfolgten die T-Balken, um festzustellen, wann die Oxidation ein inakzeptables Niveau erreicht hatte. Für dieses Experiment lag ein inakzeptables Niveau bei einem Milligramm Malondialdehyd pro Kilogramm. Dann untersuchten wir die Reaktionsgeschwindigkeit für jede dieser Temperatur- und Wasseraktivitätskombinationen. Wir bestimmten dies anhand der Steigung der Zeit im Verhältnis zum T-Balken-Wert, und in diesem Fall handelte es sich um eine lineare Beziehung.

Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Manchmal handelt es sich um eine Reaktion erster Ordnung, was bedeutet, dass sie eher exponentiell verläuft. In unserem Fall handelte es sich jedoch um eine lineare Beziehung, was die Erstellung eines hydrothermalen Zeitmodells für die Säuglingsnahrung sehr vereinfachte (E-Mail [email protected] , um eine Kopie der Studie zu erhalten: „A Hygrothermal Model for Predicting Shelf Life in Infant Formula” von Brady P. Carter, Mary T. Galloway, Gaylon S. Campbell und Shyam S. Sablani).

Beispiel 2: Grünkohlchips

Ein Hersteller von Grünkohlchips stellte fest, dass die Haltbarkeit aufgrund von Texturverlust und Schimmelbildung nur 30 Tage betrug. Aufgrund dieser kurzen Haltbarkeit war es für ihn schwierig, das Produkt über weite Strecken zu transportieren. Wie kann er die Haltbarkeit verlängern?

Dazu muss er feststellen, bei welcher Wasseraktivität die Chips einem Risiko für mikrobielles Wachstum ausgesetzt sind. Gemäß den in der Literatur veröffentlichten Grenzwerten für die Wasseraktivität bei mikrobiellem Wachstum (siehe Tabelle 1) tritt kein mikrobielles Wachstum auf, wenn er die Wasseraktivität seines Produkts unter 0,7 hält. Bei Werten darüber besteht Schimmelrisiko.

Tabelle 1. Grenzen des Mikrobenwachstums einschließlich Schimmelpilzen und Hefen.
Bereich der WasseraktivitätMikroorganismen, die im Allgemeinen durch Wasseraktivität in diesem Bereich gehemmt werden Lebensmittel, die im Allgemeinen in diesen Bereich fallen
0,95–1,00Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Clostridium
perfringens, Clostridium botulinum und Salmonella
Frisches Obst, Obst- und Gemüsekonserven sowie Fisch
0,90–0,95Saccharomyces cerevisiae, Vibrio parahaemolyticus, Serratia,
Lactobacillus, Pediococcus, Bacillus cereus und Listeria monocytogenes
Einige Käsesorten (Cheddar, Schweizer Käse, Provolone, Münster),
und Rohschinken
0,85–0,90Staphylococcus aureus, Micrococcus und viele Hefen (Candida
und Torulopsis)
Salami, Biskuitkuchen, Hartkäse und Margarine
0,85 UND MEHRPOTENZIELL GEFÄHRLICHE LEBENSMITTEL 
0,80–0,85Mykotoxigene Pennicillien (Penicillum expansum, Penicillum islandicum),
und einige Hefen (Saccharomyces bailii und Debaromyces hansenii)
Die meisten Fruchtsaftkonzentrate, Kondensmilch, „
“ und Sirupe
0,75–0,80Halophile Bakterien und mykotoxigene Aspergillen (Aspergillus niger, Aspergillus
gillus ochraceous und Aspergillus candidus)
Marmelade, Konfitüre und Marzipan
0,65–0,75Xerophile Schimmelpilze (Erotium chevalieri, Erotium amstelodami, Wallemia
sebi) und Saccharomyces bisporus
Gelee, Melasse, Rohrohrzucker, Nüsse und einige getrocknete Früchte
0,60–0,70KEINE SCHIMMELBILDUNG 
0,60–0,65Osmophile Hefen (Zygosaccharomyces rouxii) und einige Schimmelpilze
(Aspergillus enchulatus und Monascus bisporus)
Getrocknete Früchte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15–20 %, einige Bonbons „
” und Honig
0,60 UND NIEDRIGERKEIN MIKROBIELLES WACHSTUM 
0,50–0,60Keine Vermehrung von MikroorganismenTrockene Nudeln und Gewürze
0,40–0,60Keine Vermehrung von MikroorganismenKeine Vermehrung von Mikroorganismen
0,30–0,40Keine Vermehrung von MikroorganismenKekse, Cracker und Brotkrusten
0,20–0,30Keine Vermehrung von MikroorganismenGerösteter gemahlener Kaffee und Haushaltszucker

Der nächste Schritt besteht darin, zu bestimmen, bei welcher Wasseraktivität die Chips ihre Textur verlieren. Um dies herauszufinden, benötigt der Hersteller eine Feuchtigkeitsadsorptionsisotherme, die genau angibt, wann diese Veränderung der Textur eintritt (Abbildung 4).

Abbildung 4: Feuchtigkeitsaufnahmeisotherme von Grünkohlchips

Abbildung 4 zeigt eine Isotherme für einen Grünkohlchip mit der Wasseraktivität auf der x-Achse und dem Feuchtigkeitsgehalt auf der y-Achse. Visuell könnte man vermuten, dass der Verlust der Textur an einem Wendepunkt in der Kurve auftritt, an dem die Sorptionseigenschaften dramatisch zunehmen. Es ist jedoch schwierig, diesen Punkt genau zu identifizieren. Am einfachsten ist es daher, eine zweite Ableitung dieser Steigung zu berechnen. Bei einer zweiten Ableitung wird die Steigung untersucht, um festzustellen, wann sich die Steigung ändert, was auf eine Änderung der Feuchtigkeitsaufnahme hinweist (Abbildung 5).

Abbildung 5. Verwendung der zweiten Ableitung zur Lokalisierung von RHc

In der zweiten Ableitung auf der rechten Seite von Abbildung 5 ist der erste Peak derRHc. Wenn man ihn mit der Isotherme auf der linken Seite vergleicht, sieht man, dass er gut korreliert. Wenn der Hersteller von Grünkohlchips also die Chips unter dieser kritischen Wasseraktivität von 0,57 halten kann, behalten sie ihre knusprige Textur und sind nicht mehr anfällig für mikrobielles Wachstum. Die Aufrechterhaltung der richtigen Wasseraktivität ist mit dem Wasseraktivitätsmessgerät AQUALAB 4TE ganz einfach (sehen Sie sich das Video an, um zu erfahren, wie es funktioniert).

Schritte 4 und 5: Bestimmen Sie die gewünschte Haltbarkeit und berechnen Sie die Verpackung.

Sobald Sie die kritische Wasseraktivität ermittelt haben, können Sie Berechnungen zur Haltbarkeit durchführen. Bei den Gleichungen zur Haltbarkeit werden verschiedene Faktoren berücksichtigt. Einer der ersten Faktoren ist die Verpackung Ihres Produkts. Jede Verpackung hat eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (Abbildung 6).

Abbildung 6. Wasserdampfdurchlässigkeit der Verpackung.

In jeder Umgebung ist eine bestimmte Menge Wasser in der Luft vorhanden, die als relative Luftfeuchtigkeit (RH) bezeichnet wird. Die von Ihnen gewählte Verpackung lässt nur eine bestimmte Menge dieses Wassers durch und ermöglicht so eine Wechselwirkung mit Ihrem Produkt. Dies wird in der Regel in Gramm pro Quadratmeter pro Tag gemessen. Ihr Verpackungshersteller testet die Verpackung unter bestimmten Bedingungen (in der Regel bei etwa 38 Grad Celsius und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit). Diese Bedingungen spielen bei der Berechnung der Haltbarkeit eine Rolle. Darüber hinaus müssen Sie die Oberfläche Ihrer Verpackung in Quadratmetern und die Masse Ihres Produkts innerhalb der Verpackung kennen.

Weitere erforderliche Informationen sind die Lagerbedingungen des Produkts: Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Der Luftdruck hängt von Ihrer Höhe über dem Meeresspiegel ab und kann auch je nach Wetterlage variieren.

Schließlich müssen Sie die Wasseraktivität Ihres Produkts kennen. Dazu gehören die anfängliche Wasseraktivität und auch die kritische Wasseraktivität.

Einfache Gleichungen zur Haltbarkeit

Es gibt mehrere Gleichungen zur Berechnung der Haltbarkeit, die den Rahmen dieses Artikels sprengen würden (lesen Sie hier mehr darüber). Es gibt jedoch einen einfacheren Weg.  Ein Softwareprogramm namens Moisture Analysis Toolkit führt diese Berechnungen automatisch für Sie durch**.** Geben Sie einfach die Variablen für ein Produkt ein, und das Toolkit ermittelt die ideale Situation für Ihre Verpackung. Sie können sogar die Analyseparameter variieren und die Verpackung finden, die den besten Return on Investment bietet. Nachfolgend finden Sie Screenshots direkt aus der Software, die Ihnen zeigen, wie sie funktioniert.

Abbildung 7: Toolkit zur Feuchtigkeitsanalyse – Haltbarkeitsrechner

Die Software fordert Sie auf, die Wasserdampfdurchlässigkeit, die Testtemperatur und die Luftfeuchtigkeit einzugeben (in der Regel etwa 38 Grad Celsius bei 90 % Luftfeuchtigkeit). Als Nächstes geben Sie die Lagerbedingungen Ihres Produkts und einige Informationen zum Produkt selbst ein. In Abbildung 7 haben wir das Produkt an einem Ort mit einer Luftfeuchtigkeit von 60 % und einem Luftdruck von 100 Kilopascal platziert. Das Produkt wiegt 454 Gramm und wird bei einer Umgebungstemperatur von 30 Grad Celsius gelagert. Sie berechnen die Oberfläche Ihrer Verpackung und geben dann Ihre anfängliche und kritische Wasseraktivität ein. Mit der Software können Sie schnell Ihre zuvor gespeicherte Isothermdatei auswählen (die Isotherme Ihres Produkts wird automatisch berechnet und mit dem AQUALAB VSA-Gerät in der Software gespeichert).

Nachdem Sie die Informationen eingegeben haben, klicken Sie auf „Berechnen“ und die Software gibt Ihnen eine geschätzte Haltbarkeitsdauer an (in diesem Fall 30 Tage). Um die Haltbarkeitsdauer zu ändern oder zu verlängern, suchen Sie nach einer Verpackung mit einer geringeren Wasserdampfdurchlässigkeit.

Wenn Sie die Haltbarkeit verlängern möchten, können Sie einen anderen Rechner aus dem Feuchtigkeitsanalyse-Toolkit verwenden, der speziell für diesen Fall entwickelt wurde (Abbildung 8).

Abbildung 8. Toolkit zur Feuchtigkeitsanalyse WVTR-Rechner.

Abbildung 8 zeigt, dass Sie für eine Haltbarkeit von 180 Tagen eine Verpackungs-WVTR von 1,3 benötigen. Sie können diese Information an Ihren Verpackungshersteller weitergeben und ihm mitteilen, dass Sie eine Verpackung mit dieser WVTR benötigen, um die gewünschte Haltbarkeit zu erreichen.

Tabelle 2 enthält einen Vergleich einiger gängiger Verpackungsmaterialien.

Tabelle 2. WVTR für gängige Verpackungsmaterialien (Quelle: Mathiouthi, M., Verpackung/Verpackung von Feststoffen, in: Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, Caballero, B., Trugo, L.C., und Finflas, P.M. (Hrsg.).)

Es ist wichtig zu wissen, dass diese Wasserdampfdurchlässigkeitswerte bei 38 °C und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit ermittelt wurden. Das ist jedoch nicht immer der Fall. Manchmal werden sie bei 30 °C und 75 % relativer Luftfeuchtigkeit ermittelt. Beachten Sie auch, dass diese Tabelle metrische Einheiten enthält und die Software die Werte entsprechend berechnet, aber manchmal wird die WVTR in Gramm pro Quadratmeter pro 24 Stunden angegeben. Oder sie könnte in Standardeinheiten wie Quadratzoll angegeben sein. Daher ist es wichtig, dass die Einheiten korrekt sind, wenn Sie die WVTR für Verpackungsmaterial eingeben. Beachten Sie, dass Polypropylen eine WVTR von 8,2 hat, aber bei orientiertem Polypropylen mit einer metallisierten Schicht reduziert sich die WVTR auf 1,0. Es ist gut zu wissen, welche Art von Verpackung Sie benötigen, damit Sie nicht zu wenig verpacken. Am Beispiel der Grünkohlchips zeigt Abbildung 8, dass der Lebensmittelhersteller mit einer Verpackung mit einem WVTR von 7,5 das Produkt nur 30 Tage lang haltbar machen kann. Wenn der Hersteller jedoch eine Verpackung mit einem WVTR von 1,3 wählt, ist das Produkt sechs Monate lang haltbar. Beachten Sie jedoch, dass die Kosten umso höher sind, je niedriger der WVTR ist. Verpacken Sie also nicht zu viel, sonst zahlen Sie für Verpackungen, die Sie nicht benötigen.

Schritt 6: Nach Änderungen an der Rezeptur neu bewerten

Das Toolkit zur Feuchtigkeitsanalyse erleichtert die Berechnung der Auswirkungen von Änderungen der Inhaltsstoffe auf die Haltbarkeit. Sie können die endgültige Wasseraktivität einer Mischung oder eines Rezepts berechnen, ohne das Produkt überhaupt herzustellen. Dazu benötigen Sie eine Isotherme für jeden Ihrer Inhaltsstoffe. Abbildung 9 zeigt, wie das Toolkit zur Feuchtigkeitsanalyse die endgültige Wasseraktivität vorhersagt, wenn dem Endprodukt ein Gewürz hinzugefügt wird.

Abbildung 9. Rechner für die Änderung der Inhaltsstoffe im Toolkit zur Feuchtigkeitsanalyse.

Oben links fügen Sie verschiedene Zutaten hinzu. Unten links sehen Sie die Ergebnisse. Für ein Pfund Grünkohlchips haben wir die anfängliche Wasseraktivität und Masse eingegeben, um herauszufinden, wie sich die Wasseraktivität verändert, wenn fünf Gramm Knoblauchpulver hinzugefügt werden. Nach Eingabe der Informationen klicken Sie auf „Berechnen” und die Software liefert eine neue endgültige Wasseraktivität für die Mischung. In Abbildung 9 ist die Wasseraktivität leicht gesunken. Die Software gibt auch den endgültigen Feuchtigkeitsgehalt für die Grünkohlchips und den Knoblauch an. Das Diagramm auf der rechten Seite zeigt, wie die Isothermen kombiniert werden (die Grünkohlchips sind die blaue Kurve und der Knoblauch ist die grüne Kurve). Die rote Kurve ist eine kombinierte Isotherme, und das Programm gibt auch die Gleichgewichtswasseraktivität (0,449) an, die die endgültige Wasseraktivität der Mischung sein wird.

Schritt 7: Bestätigen Sie die Haltbarkeitsprognosen durch empirische Tests.

Die oben genannten Beispiele veranschaulichen, wie die VSA und das Feuchtigkeitsanalyse-Toolkit Forschungs- und Entwicklungsprozesse beschleunigen und Vorhersagen über die Veränderung der Wasseraktivität in einem Produkt treffen können. Wenn Sie jedoch keine Haltbarkeitstests durchgeführt haben, müssen Sie Ihre Vorhersagen überprüfen. Die Feuchtigkeitsanalyse-Toolkit-Software eignet sich hervorragend zur Manipulation von Parametern und liefert Ihnen schnelle Ergebnisse, aber es handelt sich dabei tatsächlich um Vorhersagen, die auf mathematischen Gleichungen basieren. Sie müssen empirische Tests durchführen, um zu beweisen, dass Ihre Rezeptur und Verpackung genau Ihren Anforderungen entsprechen.

Warum Haltbarkeitstests durchführen?

In der Vergangenheit haben nur sehr wenige Hersteller wissenschaftlich fundierte Entscheidungen hinsichtlich Verpackung und Haltbarkeit getroffen. Viele Unternehmen verpacken ihre Produkte übermäßig, um Probleme zu vermeiden, und nehmen Änderungen erst vor, wenn Probleme auftreten. Übermäßige Verpackung kann jedoch zu erheblichen Gewinneinbußen führen. Wenn also ein geschickter Spagat zwischen Kosten und Qualität erforderlich ist, tragen präzise wissenschaftliche Informationen dazu bei, das Geschäftsergebnis zu verbessern. Zur Erinnerung: Hier sind die Schritte zur Bestimmung der Haltbarkeit und Verpackung.

  1. Identifizieren Sie, was die Haltbarkeit beendet (Fehlerursache: Weitere Informationen hierzu finden Sie im vollständigen Leitfaden zur Haltbarkeit für Lebensmittelhersteller).
  2. Bestimmen Sie die kritische Wasseraktivität (RHc)
  3. Führen Sie bei Bedarf beschleunigte Haltbarkeitstests durch.
  4. Bestimmen Sie die gewünschte Haltbarkeit.
  5. Berechnen Sie die richtige Verpackung
  6. Nach Änderungen an der Rezeptur neu bewerten
  7. Beweisen Sie Haltbarkeitsprognosen durch empirische Tests

Haltbarkeitsressourcen

  • Ein hygrothermisches Modell zur Vorhersage der Haltbarkeit von Säuglingsnahrung von Brady P. Carter, Mary T. Galloway, Gaylon S. Campbell und Shyam S. Sablani
  • Haltbarkeit von Lebensmitteln – Stabilität – Chemische, biochemische und mikrobiologische Veränderungen, herausgegeben von N.A. Michael Eskin
  • Lebensmitteltrocknung Wissenschaft und Technologie Mikrobiologie, Chemie, Anwendungen herausgegeben von Y.H. Hui
  • Frische und Haltbarkeit von Lebensmitteln, herausgegeben von Keith R. Cadawallader und Hugo Weenen
  • Offene Datierung von Lebensmitteln von Theodore P. Labuza und Lynn M. Szybist
  • Haltbarkeit: Briefing zur Lebensmittelindustrie von Dominic Man
  • Bewertung der Haltbarkeit von Lebensmitteln, zweite Auflage, herausgegeben von Dominic Man und Adrian Jones
  • Verständnis und Messung der Haltbarkeit von Lebensmitteln, herausgegeben von R. Steele
  • Stabilität und Haltbarkeit von Lebensmitteln, herausgegeben von David Kilcast und Persis Subramaniam
  • Sous-Vide- und Cook-Chill-Verfahren für die Lebensmittelindustrie, herausgegeben von S. Ghazala
  • Sterilisation von Lebensmitteln in Retortenbeuteln von A.G. Abdul Ghani Al Baali

Cover-Layout mit AQUALAB-Logo von Addium, Titel „Complete guide to water activity“ (Vollständiger Leitfaden zur Wasseraktivität) und gestapelten abstrakten blauen Datenlayer-Symbolen

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