Obwohl Wasser ein billiger Inhaltsstoff ist, kann es viele teure Probleme verursachen – Mikrobenwachstum, Schimmelbildung, Verlust der Textur, Verklumpen und Verbacken, Ranzigkeit und Vitaminverlust. Der beste Weg, um Wasser in Ihrem Produkt zu verstehen, ist zu lernen, wie man die Wasseraktivität misst.

Was ist Wasseraktivität?

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

Nimm ein Glas Wasser und einen trockenen Schwamm. Tauche die Ecke des Schwamms in das Glas Wasser. Das Wasser wird aus dem Glas in den Schwamm übergehen.

Die Wasseraktivität ist die Kraft, die bewirkt, dass das Wasser in den Schwamm eindringt. Um dies besser zu verstehen, denken Sie daran, 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 Wasserstoffbrückenbindungen, Kapillarkräfte und Van-der-Waals-London-Kräfte gebunden. Diese werden als Matrixeffekte bezeichnet. Das Wasser im Schwamm hat einen niedrigeren Energiezustand als das Wasser im Glas. Wasser fließt in den Schwamm, aber um es wieder herauszubekommen, müssen wir Arbeit leisten, indem wir den Schwamm auspressen.

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 gesamte Energieänderung ist die Summe aus Matrix- und osmotischem Effekt.

Verwenden Sie die Mathematik, um_{den Wassergehalt} zu messen.

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

Sekundäre Methoden: Hygrometer, Kapazitätssensoren

Wie frühe Wasseraktivitätsmesser verwenden auch die meisten modernen Geräte elektrische Kapazitäts- oder Widerstandshygrometersensoren, um die Feuchtigkeit im Kopfraum über der Probe zu messen.

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

Bei diesen Sensoren entspricht die ERH nur dann der Wasseraktivität der Probe, wenn die Temperatur der Probe und des Sensors identisch sind. Für genaue Messungen ist eine gute Temperaturkontrolle oder -messung erforderlich. Kapazitätssensoren sind einfach aufgebaut und werden häufig in relativ kostengünstigen Wasseraktivitätsmessgeräten verwendet.

Wie man die Wasseraktivität misst – der Taupunkt ist eine primäre Methode

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

P0 (der Sättigungsdampfdruck) hängt nur von der Temperatur der Probe ab (wie in der beigefügten Grafik dargestellt), sodass es möglich ist, p0 durch Messung der Temperatur der Probe zu bestimmen. P (der Dampfdruck des Wassers in der Probe) kann durch Messung des Dampfdrucks von Wasser im versiegelten Kopfraum über der Probe gemessen werden. Die genaueste Methode zur Messung dieses Dampfdrucks, die auf den Grundprinzipien basiert, ist die Messung des Taupunkts der Luft.

Abbildung 1. Es ist möglich, den Sättigungsdampfdruck durch Messung der Temperatur der Probe zu bestimmen (der Sättigungsdampfdruck entspricht der Temperatur).

Primäre Methode bedeutet direkte Messung, keine Kalibrierung

Die Hauptvorteile der Taupunktmethode (oder gekühlten Spiegel-Taupunktmethode) sind Geschwindigkeit und Genauigkeit. Der gekühlte Spiegel-Taupunktsensor ist eine primäre Messmethode, die auf grundlegenden thermodynamischen Prinzipien basiert. Gekühlte Spiegel-Wasseraktivitätsmesser führen hochgenaue Messungen (_±0,_{003 aw}) durch, in der Regel in etwa 5 Minuten. Da die Messung auf der Temperaturbestimmung basiert, ist keine Kalibrierung erforderlich. Benutzer sollten eine Standard-Salzlösung messen, um die ordnungsgemäße Funktion des Geräts zu überprüfen. Bei einigen Anwendungen ermöglicht die Geschwindigkeit dieser Methode den Herstellern eine At-Line-Überwachung der Wasseraktivität eines Produkts.

Eine leistungsstarke Messung für Qualitätssicherung/Qualitätskontrolle 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. Außerdem hat sie einen direkten Einfluss auf viele der Reaktionen, die die Haltbarkeit von Lebensmitteln beeinträchtigen. Da sie auf einer Skala mit einem bekannten Standard gemessen wird, eignet sie sich besonders gut als Sicherheits- und Qualitätsspezifikation.

Beherrsche die Grundlagen

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.