Haltbarkeitsdauer vereinfacht
Haltbarkeitsdauer vereinfacht
Umfassende Haltbarkeitstests können überwältigend, zeitaufwendig und teuer sein. Die Messung der Wasseraktivität bietet eine weitaus einfachere und kostengünstigere Möglichkeit. Hier ist der Grund dafür.
Ohne eine genaue, produktspezifische Haltbarkeitsangabe könnten Sie abgelaufene Produkte verschrotten, die noch gut sind. Oder Sie verkaufen nicht abgelaufene Produkte, die eigentlich schlecht sind. Sie könnten zu viel für eine Verpackung bezahlen, die Ihrem Produkt nicht gut tut. Oder Sie verzichten auf eine längere Haltbarkeit, die sich durch eine bessere Verpackung ergeben würde. Der Punkt ist, dass Sie es nicht genau wissen, weil Sie im Dunkeln tappen.
Warum werden also nicht mehr Haltbarkeitsprüfungen durchgeführt?
Umfassende Haltbarkeitsprüfung
In der Regel liegt das daran, dass ein echter, umfassender Haltbarkeits-Test eine gewaltige Aufgabe ist. Es geht um komplexe Beziehungen zwischen Feuchtigkeit, Temperatur und Produktausfallarten.
Es gibt viele Faktoren, die Ihr Produkt unsicher oder ungenießbar machen können - Schimmel, mikrobielles Wachstum, Ranzigwerden, Veränderungen der Textur oder des Geschmacks, Vitaminabbau. Die meisten Menschen verfügen nicht über das nötige Fachwissen, um umfassende Haltbarkeitstests intern durchzuführen, und ein externes Labor damit zu beauftragen ist teuer.
Es gibt eine wissenschaftlich fundierte Alternative zu dieser Art von Haltbarkeitsprüfung. Es ist die Haltbarkeit, vereinfacht durch die Wasseraktivität. Sie liefert alle Daten, die Sie für die Vorhersage der Haltbarkeit Ihres Produkts benötigen, und das mit einem Experiment, das sich jeder leisten kann, selbst ein kleines Start-up-Unternehmen.
Haltbarkeitsdauer und Wasseraktivität
Wie vereinfacht die Wasseraktivität die Haltbarkeitsdauer?
- Es beseitigt Ablenkungen. Wenn Sie die Wasseraktivität Ihres Produkts kennen, wissen Sie, welche Fehlerarten für dieses Produkt ein Problem darstellen.
- Es vereinfacht die Vorhersage. Sie können Ihr Wasseraktivitätsmessgerät zusammen mit einer anderen Messmethode (die von Ihrem speziellen Ausfallmodus abhängt) verwenden, um ein einfaches, hausinternes Experiment durchzuführen, das Ihre Haltbarkeit genau vorhersagen wird.
- Es standardisiert die Produktion. Sie können eine Wasseraktivitätsspezifikation festlegen, mit der Sie bei jeder Charge Ihre optimale Haltbarkeit erreichen.
Ihre Haltbarkeitsdaten können wertvolle Erkenntnisse liefern, die Ihnen helfen, Produktausfälle zu vermeiden, die Haltbarkeit vorherzusagen und zu verlängern, die kostengünstigste Verpackung auszuwählen und vieles mehr.
Wie lässt sich die Wasseraktivität auf die Haltbarkeit zurückführen?
Die Wasseraktivität ist ein wichtiges Mittel zur Vorhersage und Kontrolle der Haltbarkeit von Lebensmitteln. Die Haltbarkeit ist der Zeitraum, in dem ein Produkt sicher ist, die gewünschten sensorischen, chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Eigenschaften beibehält und der Nährwertkennzeichnung entspricht. Viele Faktoren beeinflussen die Haltbarkeit, darunter Wasseraktivität, pH-Wert, Redoxpotential, Sauerstoff, Verwendung von Konservierungsmitteln und Verarbeitungs-/Lagerungsbedingungen. Durch die Messung und Kontrolle der Wasseraktivität von Lebensmitteln und Arzneimitteln ist es möglich,:
- Vorhersage, welche Mikroorganismen potenzielle Verderbnis- und Infektionsquellen sein werden
- Aufrechterhaltung der chemischen Stabilität von Lebensmitteln
- Minimierung von nicht-enzymatischen Bräunungsreaktionen und spontanen autokatalytischen Lipidoxidationsreaktionen
- Kontrolle der Aktivität von Enzymen
- Verlängern Sie Nährstoffe und Vitamine in Lebensmitteln
- Optimieren Sie die physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln
Faktoren, die die Haltbarkeitsdauer beenden
Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Haltbarkeit beeinflussen: mikrobielle Eigenschaften, chemische Veränderungen und physikalischer Verfall. Alle diese Faktoren sind mit der Wasseraktivität verbunden.
Mikrobielles Wachstum
Schimmel und mikrobielles Wachstum sind die gefährlichsten Bedrohungen für die Lagerfähigkeit. Die Kontrolle der Wasseraktivität kann das mikrobielle Wachstum hemmen oder ausschließen, die Haltbarkeit verlängern und die sichere Lagerung einiger Produkte ohne Kühlung ermöglichen. Anhand genau definierter Tabellen können Sie einen Grenzwert für die Wasseraktivität Ihres Produkts festlegen und diesen bei der Haltbarkeitsprüfung verwenden.
| aw | Bakterien | Schimmelpilz | Hefe | Typische Produkte |
|---|---|---|---|---|
| 0.97 | Clostridium botulinum E Pseudomonas fluorescens | Frischfleisch, Obst, Gemüse, Obstkonserven, Gemüsekonserven | ||
| 0.95 | Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella spp. Vibrio cholerae | Salzarmer Speck, gekochte Würste, Nasenspray, Augentropfen | ||
| 0.94 | Clostridium botulinum A, B Vibrio parahaemolyticus | Stachybotrys atra | ||
| 0.93 | Bacillus cereus | Rhizopus nigricans | einige Käsesorten, Wurstwaren (Schinken) Backwaren, Kondensmilch, ral flüssig Suspensionen, topische Lotionen | |
| 0.92 | Listeria monocytogenes | |||
| 0.91 | Bacillus subtilis | |||
| 0.90 | Staphylococcus aureus (anaerob) | Trichothecium roseum | Saccharomyces cerevisiae | |
| 0.88 | Candida | |||
| 0.87 | Staphylococcus aureus (aerob) | |||
| 0.85 | Aspergillus clavatus | gezuckerte Kondensmilch, gereifter Käse (Cheddar), fermentierte Wurst (Salami), Trockenfleisch (Jerky), Speck, die meisten Fruchtsaftkonzentrate, Schokoladensirup, Obstkuchen, Fondant, Hustensirup, Suspensionen zur oralen Schmerzlinderung | ||
| 0.84 | Byssochlamys nivea | |||
| 0.83 | Penicillium expansum Penicillium islandicum Penicillium viridicatum | Deharymoces hansenii | ||
| 0.82 | Aspergillus fumigatus Aspergillus parasiticus | |||
| 0.81 | Penicillium Penicillium cyclopium Bakterium patulum | |||
| 0.80 | Saccharomyces bailii | |||
| 0.79 | Penicillium martensii | |||
| 0.78 | Aspergillus flavus | Konfitüre, Marmelade, Marzipan, Glacefrüchte, Melasse, getrocknete Feigen, stark gesalzener Fisch | ||
| 0.77 | Aspergillus niger Aspergillus ochraceous | |||
| 0.75 | Aspergillus restrictus Aspergillus candidus | |||
| 0.71 | Eurotium chevalieri | |||
| 0.70 | Eurotium amstelodami | |||
| 0.62 | Saccharomyces rouxii | Trockenfrüchte, Maissirup, Lakritze, Marshmallows, Kaugummi, getrocknetes Tierfutter | ||
| 0.61 | Monascus bisporus | |||
| 0.60 | Keine mikrobielle Vermehrung | |||
| 0.50 | Keine mikrobielle Vermehrung | Karamellbonbons, Toffees, Honig, Nudeln, topische Salben | ||
| 0.40 | Keine mikrobielle Vermehrung | Volleipulver, Kakao, flüssiger Kern Hustenbonbon | ||
| 0.30 | Keine mikrobielle Vermehrung | Cracker, stärkehaltige Snacks, Backmischungen, Vitamintabletten, Zäpfchen | ||
| 0.20 | Keine mikrobielle Vermehrung | gekochte Bonbons, Milchpulver, Säuglingsnahrung |
Chemische Zersetzung
Die Wasseraktivität beeinflusst die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, da Wasser als Lösungsmittel fungiert, selbst ein Reaktant sein kann oder die Mobilität der Reaktanten durch Viskosität verändern kann. Beispielsweise nehmen nicht-enzymische Bräunungsreaktionen mit zunehmender Wasseraktivität zu und erreichen ein Maximum bei 0,6 bis 0,7aw, und die Lipidoxidation wird ab etwa 0,2 bis 0,3aw minimiert. Die optimale chemische Stabilität wird im Allgemeinen in der Nähe des einschichtigen Feuchtigkeitsgehalts gefunden, wie anhand von Feuchtigkeits-Sorptionsisothermen bestimmt.
Physischer Verfall
Hohe und (seltener) niedrige Luftfeuchtigkeit kann die Wasseraktivität eines Produkts beeinträchtigen, was zu unerwünschten Veränderungen der Textur oder der physikalischen Eigenschaften des Produkts führt und die Haltbarkeit verkürzt. Zu den Problemen gehören der Verlust der Knusprigkeit bei trockenen Produkten, das Anbacken und Verklumpen von Pulvern und die Zähigkeit oder Kaubarkeit bei feuchten Produkten. Die kritische Wasseraktivität für Ihr Produkt zu finden, kann einige Nachforschungen erfordern, aber die Wasseraktivität macht es viel einfacher.
Verpackung, Versand und Lagerung
Veränderungen der Wasseraktivität während des Versands und der Lagerung können die Haltbarkeit erheblich beeinflussen. Die Wasseraktivität ist eine Funktion der Temperatur, und die Versand- und Lagertemperaturen können die Wasseraktivität in der Verpackung beeinflussen. Vereinfachte Haltbarkeitsprüfungen können Ihnen helfen, die beste Verpackung zu bestimmen und die Auswirkungen der Versand- und Lagerbedingungen auf die Haltbarkeit Ihres Produkts zu bewerten.
Beginnen Sie mit vereinfachten Tests
In der lebensmittelwissenschaftlichen Literatur finden sich Informationen darüber, wie man die Haltbarkeit maximieren kann, aber es kann schwierig sein, eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zu finden. Es gibt nur ein paar Dinge, die Sie bei der Entwicklung eines Plans zum Testen der Haltbarkeit Ihres speziellen Produkts beachten sollten.
Versuchen Sie nicht, alles zu analysieren
Es gibt viele Faktoren, die die Haltbarkeit beeinflussen, aber die größten Auswirkungen haben Wasseraktivität und Temperatur. Beginnen Sie mit der Kontrolle dieser beiden Faktoren.
Bestimmen Sie die wahrscheinlichsten Fehlerarten
Die Haltbarkeit eines Produkts wird in der Regel nur durch ein oder zwei Fehlerarten beeinträchtigt. Beispielsweise wird die Haltbarkeit von Kartoffelchips oft durch Geschmacksveränderungen im Zusammenhang mit der Lipidoxidation beendet. Vereinfachte Haltbarkeitsprüfungen sollten mit der Verfolgung der Lipidoxidation bei verschiedenen Wasseraktivitäten und Temperaturen beginnen. Sobald die Auswirkungen der Lipidoxidation berücksichtigt wurden, können Sie andere potenziell einschränkende Faktoren wie die Beschaffenheit untersuchen.
Die grundlegenden Schritte zur Bestimmung der Haltbarkeitsdauer
- Kontrolle der Wasseraktivität und -temperatur
- Messung und Verfolgung von Veränderungen bei den Faktoren, die die Haltbarkeit bei der gewähltenTemperatur beenden
- Daten im Laufe der Zeit sammeln
- Ermitteln Sie den idealen Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt
Wählen Sie das richtige Paket
Sobald Sie den idealen Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt ermittelt haben, ist es an der Zeit, sich Gedanken über die Verpackung zu machen. Der wichtigste Faktor, der bestimmt, was mit der Wasseraktivität Ihres Produkts im Laufe der Zeit geschieht, ist die Durchlässigkeit des Verpackungsmaterials - wie gut es den Feuchtigkeitsaustausch unter verschiedenen Bedingungen verhindern kann (siehe Wong et al. 1999). Um die richtige Verpackung für eine gewünschte Haltbarkeitsdauer zu finden, benötigen Sie zwei einfache Kennzahlen: die Verpackungsdurchlässigkeit und die kritische Wasseraktivität.
Finden Sie Ihr WTVR
Die treibende Kraft für die Wasserbewegung durch die Verpackung ist der Unterschied zwischen den Wasseraktivitätsbedingungen innerhalb und außerhalb der Verpackung. Die Hersteller verwenden Verpackungen, um die Geschwindigkeit zu kontrollieren, mit der sich dieses Wasser bewegt. Die Feuchtigkeit wird mit einer Rate durch die Verpackung übertragen, die als Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) bezeichnet wird. Sie können die WVTR in mathematischen Modellen verwenden, um die optimale Verpackung für die gewünschte Haltbarkeit zu bestimmen.
Ermitteln Sie Ihren kritischen Wasseraktivitätsbereich
Eines der Hauptziele der Haltbarkeitsprüfung besteht darin, den besten Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt zu bestimmen. Dabei kann es sich um eine kritische Wasseraktivität handeln, deren Überschreitung sofort zu Sicherheits- oder Texturproblemen führt, die die Haltbarkeitsdauer beenden. Es kann sich aber auch um den "Sweet Spot" der Feuchtigkeit handeln, der den Gewinn maximiert und potenzielle Geschmacks-, Textur- und Sicherheitsprobleme ausschließt.
Wenn physikalische Veränderungen die primäre Fehlerursache für Ihr Produkt sind, kann eine dynamische isotherme Taupunktkurve (DDI) die kritische Wasseraktivität identifizieren. Eine DDI-Kurve misst die Veränderung der Sorptionseigenschaften einer Probe, während sie Wasser adsorbiert und desorbiert (siehe Abbildung 1).
DDI-Kurven können bei der Identifizierung einer kritischen Wasseraktivität viel Zeit sparen. Sie können sie erhalten, indem Sie eine Probe Ihres Produkts an METER Lab Services senden oder den VAPOR SORPTION ANALYZER verwenden, um Ihre eigenen DDI-Kurven zu entwickeln.
Wenn mikrobieller Verderb der Faktor ist, der Ihre Haltbarkeit einschränkt, können Sie eine kritische Wasseraktivität oder einen Wasseraktivitätsbereich anhand von Grenzwerten ermitteln, die durch die Forschung gut belegt sind. In dieser Tabelle sind viele bedenkliche Mikroorganismen aufgeführt, die den Zusammenhang zwischen Wasseraktivität und mikrobiellem Wachstum zeigen.
Wenn chemische Faktoren wie Lipidoxidation, Maillard-Bräunung oder Vitaminverlust die Hauptursache für das Versagen Ihres Produkts sind, müssen Sie sich etwas mehr Mühe geben. Die Wasseraktivität ist mit vielen dieser chemischen Reaktionen korreliert, aber Sie müssen experimentieren, um herauszufinden, wie diese Korrelation für Ihr spezielles Produkt ist.
Verpackung für erfolgreiche Haltbarkeit
Sobald die Durchlässigkeit des Pakets und die kritische Wasseraktivität bekannt sind, können diese Werte für die Erstellung von Prognosemodellen verwendet werden.
Vorhersagemodelle werden oft mit einer Reihe komplizierter Gleichungen erstellt (beschrieben im Abschnitt Zusätzliche Ressourcen), aber es gibt einen einfacheren Weg. Ein Softwareprogramm, das MOISTURE ANALYSIS TOOLKIT, führt diese Berechnungen für Sie durch. Das Toolkit verwendet diese grundlegenden Eingaben, um die Haltbarkeitsdauer zu bestimmen, ideale Verpackungsspezifikationen festzulegen und erlaubt Ihnen sogar, die Analyseparameter zu variieren, um verschiedene Verpackungsoptionen zu untersuchen.
Erfahren Sie mehr über die Haltbarkeitsdauer
In diesem 30-minütigen Webinar sprechen die Lebensmittelwissenschaftler Mary Galloway und Zachary Cartwright darüber, wie Sie Antworten auf Ihre Fragen zur Haltbarkeit erhalten. Erfahren Sie, wie Sie..:
-Behebung von Problemen und Beschwerden, um herauszufinden, warum die Haltbarkeitsdauer früher als erwartet endet
-Vorhersage, wie sich Rezeptänderungen auf die Haltbarkeit auswirken
-Vergleich der Wirkung verschiedener Inhaltsstoffoptionen
-Beurteilen Sie, ob eine bestimmte Verpackungsoption Ihnen hilft, die Haltbarkeit zu erreichen oder zu verbessern.
Zusätzliche Ressourcen
ASTM International. ASTM E96-00 Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2000.
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Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S., und Carter, A.H. 2015. Die kritische Wasseraktivität aus dynamischen Taupunktisothermen als Indikator für die Stabilität von Vormischungspulver. Journal of Food Measurement and Characterization. 9(4):479-486.
Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S., und Carter, A.H. 2015. Die kritische Wasseraktivität aus dynamischen Taupunktisothermen als Indikator für die Knusprigkeit von Keksen mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt. Journal of Food Measurement and Characterization 9(3):463-470.
Carter, B. P., und Schmidt, S. J. "Entwicklungen bei der Bestimmung des Glasübergangs in Lebensmitteln mit Hilfe von Feuchtigkeits-Sorptions-Isothermen". Food Chemistry 132, no. 4 (2012): 1693-1698.
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