Haltbarkeit vereinfacht

Ohne eine genaue, produktspezifische Haltbarkeit könnten Sie abgelaufene Produkte entsorgen, die eigentlich noch einwandfrei sind. Oder Sie verkaufen noch nicht abgelaufene Produkte, die tatsächlich verdorben sind. Möglicherweise zahlen Sie zu viel für Verpackungen, die Ihrem Produkt keinen Nutzen bringen. Oder Sie verzichten auf erhebliche Haltbarkeit , die sich durch eine bessere Verpackung erzielen ließen. Der Punkt ist: Sie wissen es nicht genau, weil Sie im Dunkeln tappen.

Warum führen die Leute dann nicht öfter „ Haltbarkeit “-Tests durch?

Umfassende Tests von „ Haltbarkeit “

In der Regel liegt das daran, dass ein echter, umfassender Test nach der Norm „ Haltbarkeit “ eine gewaltige Aufgabe ist. Dabei spielen komplexe Zusammenhänge zwischen Feuchtigkeit, Temperatur und Produktversagensarten eine Rolle.

Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, die Ihr Produkt unsicher oder ungenießbar machen könnten – Schimmel, Mikrobielles Wachstum, Ranzigkeit, Veränderungen in Konsistenz oder Geschmack sowie der Verlust von Vitaminen. Die meisten Menschen verfügen nicht über das nötige Fachwissen, um umfassende Haltbarkeit -Tests im eigenen Haus durchzuführen, und die Beauftragung eines externen Labors ist kostspielig.

Es gibt eine wissenschaftlich fundierte Alternative zu dieser Art von „ Haltbarkeit “-Tests. Es handelt sich um „ Haltbarkeit “, vereinfacht ausgedrückt als Wasseraktivität. Damit lassen sich alle Daten ermitteln, die Sie zur Vorhersage der Haltbarkeit Ihres Produkts ( Haltbarkeit ) benötigen – und zwar anhand eines Experiments, das sich jeder, selbst ein kleines Start-up, leisten kann.

Haltbarkeit und Wasseraktivität

Inwiefern vereinfacht die Wasseraktivität die Haltbarkeit?

1. Es beseitigt Ablenkungen. Wenn Sie Wasseraktivität Ihres Produkts kennen, wissen Sie, welche Fehlerarten bei diesem Produkt ein Problem darstellen.
2. Das vereinfacht die Vorhersage. Sie können Ihr Wasseraktivitätsmessgerät zusammen mit einer weiteren Messmethode (die von Ihrem jeweiligen Ausfallmodus abhängt) nutzen, um ein einfaches, intern durchführbares Experiment durchzuführen, mit dem sich Ihr „ Haltbarkeit “ genau vorhersagen lässt.
3. Es sorgt für eine standardisierte Produktion. Sie können eine Wasseraktivitäts Spezifikation festlegen, mit der Sie bei jeder Charge Ihr optimales Haltbarkeit erzielen können.

Ihre „ Haltbarkeit “-Daten können wertvolle Erkenntnisse liefern, die Ihnen helfen, Produktfehler zu vermeiden, die Lebensdauer von Haltbarkeit vorherzusagen und zu verlängern, die kostengünstigste Verpackung auszuwählen und vieles mehr.

Inwiefern lässt sich anhand der Wasseraktivität die „ Haltbarkeit “ vorhersagen?

Die Wasseraktivität ist ein wichtiges Mittel zur Vorhersage und Steuerung der Haltbarkeitsdauer ( Haltbarkeit ) von Lebensmitteln. Die Haltbarkeitsdauer ( Haltbarkeit ) ist der Zeitraum, in dem ein Produkt sicher verzehrt werden kann, die gewünschten sensorischen, chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Eigenschaften beibehält und den Anforderungen an die Nährwertkennzeichnung entspricht. Viele Faktoren beeinflussen die Haltbarkeitsdauer ( Haltbarkeit), darunter die Wasseraktivität, der pH-Wert, das Redoxpotenzial, der Sauerstoffgehalt, der Einsatz von Konservierungsstoffen sowie die Verarbeitungs- und Lagerbedingungen. Durch die Messung und Steuerung der Wasseraktivität von Lebensmitteln und Arzneimitteln ist es möglich:

• Vorhersagen, welche Mikroorganismen potenzielle Ursachen für Verderb und Infektionen sind
• Die chemische Stabilität von Lebensmitteln erhalten
• nichtenzymatische Bräunung -Reaktionen und spontane autokatalytische Lipidoxidation -Reaktionen minimieren
• Die Aktivität von Enzymen steuern
• Nährstoffe und Vitamine in Lebensmitteln länger haltbar machen
• Optimierung der physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln

Faktoren, die enden Haltbarkeit

Es gibt drei Hauptfaktoren, die die „ Haltbarkeit “ beeinflussen: mikrobielle Eigenschaften, chemische Veränderungen und physikalischer Verderb. Alle diese Faktoren stehen im Zusammenhang mit der Wasseraktivität.

Mikrobielles Wachstum

Schimmel und Mikrobielles Wachstum stellen die gefährlichsten Bedrohungen für Haltbarkeit dar. Durch die Kontrolle der Wasseraktivität lässt sich Mikrobielles Wachstum hemmen oder verhindern, 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 Haltbarkeit -Tests verwenden.

Chemischer Abbau

Die Wasseraktivität beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeiten chemischer Zersetzungsreaktionen, da Wasser als Lösungsmittel wirkt, selbst als Reaktionspartner dienen kann oder durch seine Viskosität die Mobilität der Reaktionspartner verändert. Beispielsweise nehmen nicht-enzymatische Bräunungsreaktionen mit steigender Wasseraktivität zu und erreichen ein Maximum bei 0,6 bis 0,7 aw, während die „ Lipidoxidation “ bei etwa 0,2 bis 0,3 aw am geringsten ist. Die optimale chemische Stabilität liegt im Allgemeinen nahe dem Monoschicht-Feuchtigkeitsgehalt, wie er aus Feuchtigkeitssorptionsisothermen bestimmt wird.

Physische Verschlechterung

Umgebungen mit hoher und (seltener) niedriger Luftfeuchtigkeit können die Wasseraktivität eines Produkts beeinflussen, was zu unerwünschten Veränderungen der Textur oder der physikalischen Eigenschaften des Produkts führt und dessen Haltbarkeit verkürzt Haltbarkeit. Zu den Problemen zählen der Verlust der Knusprigkeit bei Trockenprodukten, Verklumpung und Verbackung bei Pulvern sowie eine zähe oder zähe Konsistenz bei feuchten Produkten. Die Ermittlung der kritischen Wasseraktivität für Ihr Produkt kann einige Nachforschungen erfordern, doch mit „Water Activity“ ist dies wesentlich einfacher.

Verpackung, Versand und Lagerung

Veränderungen der Wasseraktivität während des Transports und der Lagerung können erhebliche Auswirkungen haben Haltbarkeit. Die Wasseraktivität ist temperaturabhängig, und die Transport- und Lagertemperaturen können die Wasseraktivität im Inneren der Verpackung beeinflussen. Vereinfachte Haltbarkeit -Tests können Ihnen dabei helfen, die optimale Verpackung zu ermitteln und die Auswirkungen der Transport- und Lagerbedingungen auf die Haltbarkeit Ihres Produkts zu bewerten.

Starten Sie mit vereinfachten Tests

Informationen darüber, wie sich die „ Haltbarkeit “ maximieren lässt, finden sich in der lebensmittelwissenschaftlichen Literatur, doch es kann schwierig sein, eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zu finden. Bei der Ausarbeitung eines Plans zur Prüfung der „ Haltbarkeit “ Ihres jeweiligen Produkts gibt es nur einige wenige Punkte zu beachten.

Versuchen Sie NICHT, alles zu analysieren.

Bei Haltbarkeit spielen viele Faktoren eine Rolle, doch die größten Auswirkungen haben die Wasseraktivität und die Temperatur. Beginnen Sie damit, diese beiden Faktoren zu kontrollieren.

Bestimmen Sie die wahrscheinlichsten Ausfallmodi.

Die „ Haltbarkeit “ eines Produkts wird in der Regel nur von einem oder zwei Fehlermodi beeinflusst. So wird beispielsweise die „ Haltbarkeit “ von Kartoffelchips häufig durch Fehlaromen beeinträchtigt, die mit „ Lipidoxidation “ in Verbindung stehen. Vereinfachte „ Haltbarkeit “-Tests sollten damit beginnen, „ Lipidoxidation “ bei verschiedenen Wasseraktivitäten und Temperaturen zu verfolgen. Sobald die Auswirkungen von „ Lipidoxidation “ berücksichtigt wurden, können Sie weitere potenziell einschränkende Faktoren wie beispielsweise die Textur untersuchen.

Die grundlegenden Schritte zur Ermittlung Haltbarkeit

1. Wasseraktivität Temperatur regeln
2. Erfassung und Verfolgung von Veränderungen der Faktoren, die die End Haltbarkeit bei einer gewählten a- und Temperatur bestimmen
3. w
4. Daten über einen längeren Zeitraum sammeln
5. Ermitteln Sie den idealen Wasseraktivität für Ihr Produkt

Wählen Sie das richtige Paket

Sobald Sie den idealen Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt ermittelt haben, ist es an der Zeit, sich mit der Verpackung zu befassen. Der wichtigste Faktor, der bestimmt, wie sich die Wasseraktivität Ihres Produkts im Laufe der Zeit entwickelt, ist die Permeabilität des Verpackungsmaterials – also wie gut es unter verschiedenen Bedingungen den Feuchtigkeitsaustausch verhindern kann (siehe Wong et al. 1999). Um die richtige Verpackung für eine gewünschte Wasseraktivität ( Haltbarkeit) zu ermitteln, benötigen Sie zwei einfache Kennzahlen: die Permeabilität der Verpackung und die kritische Wasseraktivität.

Finden Sie Ihren WVTR

Die treibende Kraft für die Wasserbewegung durch die Verpackung ist ein Unterschied in der Wasseraktivität innerhalb und außerhalb der Verpackung. Hersteller nutzen Verpackungen, um die Geschwindigkeit zu steuern, mit der sich dieses Wasser bewegt. Feuchtigkeit wird mit einer Geschwindigkeit durch die Verpackung transportiert, die als Wasserdampfdurchlässigkeitsrate ( Wasserdampfdurchlässigkeit , WVTR) angegeben wird. Sie können die WVTR in mathematischen Modellen verwenden, um die optimale Verpackung für die gewünschten Wasser Haltbarkeit zu ermitteln.

Ermitteln Sie Ihren kritischen Wasseraktivität

Eines der Hauptziele von Haltbarkeit -Tests ist es, den optimalen Wasseraktivitätsbereich für Ihr Produkt zu ermitteln. Dabei kann es sich um einen kritischen Wasseraktivitätswert handeln, dessen Überschreitung unmittelbar zu Sicherheits- oder Texturproblemen führt, die den Haltbarkeit beenden. Oder es handelt sich um den „Feuchtigkeits-Sweet-Spot“, der den Gewinn maximiert und potenzielle Probleme hinsichtlich Geschmack, Textur und Sicherheit ausschließt.

Wenn physikalische Veränderungen die Hauptursache für den Ausfall Ihres Produkts sind, lässt sich die kritische Wasseraktivität möglicherweise anhand einer DDI-Kurve ( Dynamische Taupunkt-Isotherme ) ermitteln. Eine DDI-Kurve misst die Veränderung der Sorptionseigenschaften einer Probe beim Adsorbieren und Desorbieren von Wasser (siehe Abbildung 1).

DDI-Kurven können bei der Ermittlung einer kritischen Wasseraktivität viel Zeit sparen. Sie können diese erhalten, indem Sie eine Probe Ihres Produkts an METER Lab Services senden oder mithilfe des VAPOR SORPTION ANALYZER Ihre eigenen DDI-Kurven erstellen.

Wenn mikrobieller Verderb der begrenzende Faktor für Ihre Haltbarkeit ist, können Sie einen kritischen Wasseraktivitätswert oder einen kritischen Wasseraktivitätsbereich anhand von Grenzwerten ermitteln, die durch Forschungsergebnisse fundiert belegt sind. Viele relevante Mikroorganismen sind in dieser Tabelle aufgeführt, die den Zusammenhang zwischen Wasseraktivität und Mikrobielles Wachstum zeigt.

Wenn chemische Faktoren wie die „ Lipidoxidation “, die Maillard-Reaktion oder der Vitaminverlust die Hauptursachen für die Qualitätsmängel Ihres Produkts sind, müssen Sie etwas mehr Arbeit investieren. Die Wasseraktivität steht mit vielen dieser chemischen Reaktionen in Zusammenhang, doch Sie müssen experimentieren, um herauszufinden, wie dieser Zusammenhang bei Ihrem speziellen Produkt aussieht.

Paket für den Erfolg von „ Haltbarkeit “

Sobald die Permeabilität der Verpackung und die kritische Wasseraktivität bekannt sind, können diese Werte zur Berechnung der „ prädiktive Modellierung “ herangezogen werden.

prädiktive Modellierung Dies geschieht häufig mithilfe einer Reihe komplizierter Gleichungen (die im Abschnitt „Zusätzliche Ressourcen“ beschrieben werden), doch es gibt einen einfacheren Weg. Ein Softwareprogramm namens „MOISTURE ANALYSIS TOOLKIT“ übernimmt diese Berechnungen für Sie. Das Toolkit verwendet diese grundlegenden Eingabewerte, um den Feuchtigkeitsgehalt ( Haltbarkeit) zu ermitteln, ideale Verpackungsspezifikationen festzulegen und ermöglicht es Ihnen sogar, die Analyseparameter zu variieren, um verschiedene Verpackungsoptionen zu untersuchen.

Erfahren Sie mehr über Haltbarkeit

In diesem 30-minütigen Webinar sprechen die Lebensmittelwissenschaftler Mary Galloway und Zachary Cartwright darüber, wie Sie Antworten auf Ihre Fragen zu „ Haltbarkeit “ erhalten. Erfahren Sie, wie Sie:

• Beheben Sie Probleme und gehen Sie Beschwerden nach, um herauszufinden, warum „ Haltbarkeit “ früher als erwartet endet.
• Prognostizieren Sie, wie sich Änderungen am Rezept auswirken werden Haltbarkeit
• Vergleichen Sie die Wirkung verschiedener Inhaltsstoffoptionen
• Prüfen Sie, ob eine bestimmte Verpackungsoption Ihnen dabei helfen wird, Folgendes zu erreichen oder zu verbessern Haltbarkeit

Zusätzliche Ressourcen

ASTM International. ASTM E96-00 Standardtestmethoden für die Wasserdampfdurchlässigkeit von Materialien. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2000.

Azanha, A.B., und Faria J. A. F. „Verwendung mathematischer Modelle zur Schätzung der Haltbarkeit von Cornflakes in flexiblen Verpackungen.“ Verpackungstechnologie und -wissenschaft 18, Nr. 4 (2005): 171-178.

Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S. und Carter, A.H. 2015. Die kritische Wasseraktivität dynamischen Taupunktisothermen als Indikator für die Stabilität von Vormischpulver. 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 dynamischer Taupunktisothermen als Indikator für die Knusprigkeit von Keksen mit geringem Feuchtigkeitsgehalt. Journal of Food Measurement and Characterization 9(3):463-470.

Carter, B. P. und Schmidt, S. J. „Entwicklungen bei der Bestimmung des Gehalts an „ Glasübergang “ in Lebensmitteln mithilfe von Feuchtigkeitssorptionsisothermen.“ Food Chemistry 132, Nr. 4 (2012): 1693–1698.

Risbo, J. „Die Dynamik der „ Feuchtemigration “ in verpackten mehrkomponentigen Lebensmittelsystemen I: Vorhersagen zur „ Haltbarkeit “ für ein System aus Getreide und Rosinen.“ Journal of Food Engineering 58, Nr. 3 (2003): 239–246.

Die Stabilität und Haltbarkeit von Lebensmitteln, herausgegeben von David Kilcast und Persis Subramaniam. Woodhead Publishing, 2000.

Koutsoumanis, Konstantinos und George-John E. Nychas. „Anwendung eines systematischen Versuchsverfahrens zur Entwicklung eines mikrobiellen Modells für die schnelle Vorhersage der Fisch Haltbarkeit .“ International Journal of Food Microbiology 60, Nr. 2–3 (2000): 171–84. doi:10.1016/s0168-1605(00)00309-3.

Del Nobile, M. A., Buonocore, G. G., Limbo, S. und Fava, P. „Haltbarkeit -Vorhersage für getrocknete Getreideprodukte, die in feuchtigkeitsempfindlichen Folien verpackt sind.“ Journal of Food Science 68, Nr. 4 (2003): 1292–1300.

Labuza, T. P., und Hyman, C. R. „Feuchtemigration us und Steuerung in Lebensmitteln mit mehreren Domänen.“ Trends in Food Science & Technology 9, Nr. 2 (1998), S. 47–55.

Wong, Ee Hua, Teo, Y. C. und Lim, T. B.: „Moisture Diffusion and Dampfdruck Modeling of IC Packaging.“ Vortrag auf der jährlichen Electronic Components and Technology Conference, Seattle, WA, 25.–28. Mai 1998.

Yuan, X., Carter, B. P. und Schmidt, S. J. „Bestimmung der kritischen relativen Luftfeuchtigkeit, bei der der Übergang von glasartig zu gummiartig in Polydextrose unter Verwendung eines automatischen Wasserdampf-Sorptionsgeräts stattfindet.“ Journal of Food Science 76, Nr. 1 (2011) 78-89.

‍