Einführung in die Wasseraktivität (aw): Der Leitfaden für Einsteiger über die Rolle der Wasseraktivität in der Lebensmittelproduktion

Für eine billige Zutat kann Wasser eine Menge teurer Probleme verursachen - mikrobielles Wachstum, Schimmel, Verlust der Textur, Verklumpen, Ranzigkeit und Vitaminverlust. Der beste Weg, Wasser in Ihrem Produkt zu verstehen, besteht darin, zu lernen, wie man die Wasseraktivität misst.

Was ist Wasseraktivität?

Wasseraktivität: Es geht um Energie._Aw ist das Verhältnis zwischen dem Dampfdruck des Lebensmittels selbst, wenn es sich in einem völlig ungestörten Gleichgewicht mit den umgebenden Luftmedien befindet.

Nimm ein Glas mit Wasser und einen trockenen Schwamm. Tauchen Sie die Ecke des Schwamms in das Glas mit Wasser. Das Wasser fließt aus dem Glas in den Schwamm.

Die Wasseraktivität ist die Kraft, die das Wasser dazu bringt, in den Schwamm zu fließen. Um das besser zu verstehen, denke darüber nach, wie sich das Wasser im Schwamm vom Wasser im Glas unterscheidet.

Das Wasser im Glas ist frei, aber das Wasser im Schwamm ist alles andere als frei. Es ist durch Wasserstoffbrücken, Kapillarkräfte und van der Waals-London-Kräfte gebunden. Dies sind die so genannten Matrixeffekte. Das Wasser im Schwamm hat einen niedrigeren Energiezustand als das Wasser im Glas. Das Wasser fließt in den Schwamm hinein, aber um es wieder herauszubekommen, müssen wir Arbeit verrichten, indem wir den Schwamm zusammendrücken.

Das Wasser im Schwamm hat einen niedrigeren Dampfdruck, einen niedrigeren Gefrierpunkt und einen höheren Siedepunkt als das Wasser im Glas. Sie unterscheiden sich in einer Weise, die wir messen und quantifizieren können.

Die Energie des Wassers kann auch durch Verdünnung mit gelösten Stoffen verringert werden. Dies wird als osmotischer Effekt bezeichnet. Da Arbeit erforderlich ist, um das Wasser wieder in seinen reinen, freien Zustand zu versetzen, verringert sich dadurch auch die Wasseraktivität. Die Gesamtänderung der Energie ist die Summe der matrischen und osmotischen Effekte.

Verwenden Sie die Mathematik zur Messung von Wasser_aw

Wenn wir eine Probe in einen versiegelten Behälter einschließen, gleicht sich die relative Feuchtigkeit der Luft im Kopfraum mit der Wasseraktivität der Probe aus. Im Gleichgewicht sind beide gleich, und wir können die relative Luftfeuchtigkeit des Luftraums messen, um die Wasseraktivität der Probe zu bestimmen. Dies ist die zuverlässigste Antwort auf die Frage, wie man die Wasseraktivität misst.

Sekundäre Methoden: Hygrometer, Kapazitätssensoren

Wie die frühen Wasseraktivitätsmessgeräte verwenden die meisten modernen Geräte elektrische Kapazitäts- oder Widerstandshygrometersensoren zur Messung der Feuchtigkeit im Luftraum über der Probe.

Diese Messgeräte verwenden sekundäre Methoden: Sie setzen ein elektrisches Signal mit der relativen Luftfeuchtigkeit in Beziehung und müssen mit bekannten Salzstandards kalibriert werden.

Bei diesen Sensoren ist die ERH nur dann gleich der Wasseraktivität der Probe, wenn die Temperaturen von Probe und Sensor gleich sind. Genaue Messungen erfordern eine gute Temperaturkontrolle oder -messung. Kapazitätssensoren sind einfach aufgebaut und werden häufig in relativ preiswerten Wasseraktivitätsmessgeräten verwendet.

Wie man die Wasseraktivität misst - der Taupunkt ist eine der wichtigsten Methoden

Die besten Methoden zur Beantwortung der Frage, wie die Wasseraktivität (aw) gemessen werden kann, sind primäre Methoden, die das Verhältnis p _/p0 verwenden.

_P0 (der Sättigungsdampfdruck) hängt nur von der Temperatur der Probe ab (wie in der nebenstehenden Grafik dargestellt), so dass _p0 durch Messung der Temperatur der Probe gemessen werden kann. P (der Dampfdruck des Wassers in der Probe) kann durch Messung des Dampfdrucks des Wassers im abgedichteten Kopfraum über der Probe gemessen werden. Die genaueste Art, diesen Dampfdruck zu messen, und eine, die auf die ersten Prinzipien zurückgeht, ist die Messung des Taupunkts der Luft.

Primäre Methode bedeutet direkte Messung, keine Kalibrierung

Die Hauptvorteile der Taupunktmethode (oder Taupunktspiegelmethode) sind Schnelligkeit und Genauigkeit. Der Taupunktsensor mit gekühltem Spiegel ist eine primäre Messmethode, die auf grundlegenden thermodynamischen Prinzipien beruht. Taupunktspiegel-Wasseraktivitätsmessgeräte führen hochpräzise (±0,_003aw) Messungen durch, in der Regel in etwa 5 Minuten. Da die Messung auf der Temperaturbestimmung beruht, ist keine Kalibrierung erforderlich. Die Benutzer sollten eine Standardsalzlösung messen, um das ordnungsgemäße Funktionieren des Geräts zu überprüfen. Bei einigen Anwendungen ermöglicht die Schnelligkeit dieser Methode den Herstellern die Überwachung der Wasseraktivität eines Produkts an der Produktionslinie.

Eine leistungsstarke Messung für QA/QC und Formulierung

Die Wasseraktivität ist ein thermodynamisches Maß für die Energie des Wassers in einem Produkt. Warum sollte Ihr Unternehmen lernen, wie man die Wasseraktivität misst? Sie steht in direktem Zusammenhang mit der mikrobiellen Anfälligkeit von Lebensmitteln. Sie steht auch in direktem Zusammenhang mit vielen der Reaktionen, die die Haltbarkeit von Lebensmitteln beenden. Da sie auf einer Skala mit einem bekannten Standard gemessen wird, eignet sie sich besonders gut als Sicherheits- und Qualitätsspezifikation.

Beherrschen Sie die Grundlagen

In diesem 20-minütigen Webinar erhalten Sie einen Überblick über die wichtigsten Aspekte der Wasseraktivität. Sie werden lernen:

Was Wasseraktivität ist
-Wie sie sich vom Feuchtigkeitsgehalt unterscheidet
-Warum sie das mikrobielle Wachstum steuert
-Wie das Verständnis der Wasseraktivität Ihnen helfen kann, die Feuchtigkeit in Ihrem Produkt zu kontrollieren.