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Wie man die Wasseraktivität in einer Minute misst

Der leitende Lebensmittelwissenschaftler und der Leiter des Forschungs- und Entwicklungslabors von AQUALAB sprechen über die Durchbrüche, die Messungen der Wasseraktivität innerhalb einer Minute möglich gemacht haben – und darüber, ob diese wirklich zuverlässig sind.

Die Fähigkeit zur Messung der Wasseraktivität hat sich im Laufe der Jahre erheblich verbessert. Die neueste Technologie von AQUALAB ist branchenführend und bietet die bahnbrechende Möglichkeit, die Wasseraktivität in nur einer Minute zu messen. Lesen Sie weiter, um mehr über die Geschichte der Messung der Wasseraktivität zu erfahren und zu erfahren, wie Geschwindigkeit eine entscheidende Rolle bei der Verringerung von Unsicherheiten spielt und zu erheblichen positiven Auswirkungen führt.

Die Geschichte und Wissenschaft der Wasseraktivitätsmessungen

Die ersten Geräte zur Messung der Wasseraktivität wurden in den 1960er Jahren hergestellt und benötigten etwa 60 Minuten, um einen Messwert zu liefern. In den folgenden Jahrzehnten veränderte sich die Technologie drastisch, und Ende der 1980er Jahre waren Messungen im Fünf-Minuten-Takt möglich – allerdings mit einigen Herausforderungen. Schließlich setzte AQUALAB im Jahr 2020 neue Maßstäbe, als es Messungen der Wasseraktivität im Ein-Minuten-Takt ermöglichte.

Angesichts der Komplexität der Messung der Wasseraktivität sind die Verbesserungen bei den Wasseraktivitätsmessungen beeindruckend. Aus physikalischer Sicht finden beispielsweise mehrere Prozesse erster Ordnung in der Wasseraktivität statt, die jeweils eine unterschiedliche Zeitkonstante aufweisen, darunter die Probe und ihre Temperatur und ihr Wasserdampf, die Kammertemperatur und der Dampfdruck sowie die Feuchtigkeit des Sensors. Die Zeitkonstanten sind für jeden dieser Punkte unterschiedlich, sie unterscheiden sich aber auch je nach Produkt und ändern sich unter wechselnden Bedingungen. Weitere Herausforderungen, die durch aktuelle Tests mit Modellen erster Ordnung bestätigt wurden, sind lange Laufzeiten und inkonsistente Ergebnisse.

Die Modellierung zweiter Ordnung ist ein komplexerer Modellierungsprozess, der von Physikern entwickelt wurde. Er nutzt Strategien aus der Umweltmodellierung und erfordert die Identifizierung von Proben, um die richtigen Koeffizienten zu verwenden. Außerdem sind drei Messungen einer bestimmten Probe erforderlich, um mit der Erstellung des Modells zu beginnen.

Abbildung 1. Instrumente, die eine Modellierung zweiter Ordnung ermöglichen, sind schneller und genauer.

Einminütige Lesungen und Verringerung von Unsicherheit

Dank einer Reihe von Faktoren sind mit den AQUALAB-Produkten Wasseraktivitätsmessungen innerhalb einer Minute möglich, darunter:

Die „normalen“ Messwerte von AQUALAB sind in der Regel genauso schnell wie die „schnellen“ Messwerte der Mitbewerber.

AQUALAB hat Materialien und Oberflächen auf Produkten eliminiert, die Wasser adsorbieren.

Wir verfügen bereits über präzise Instrumente und Sensoren, bei denen eine Modellierung zweiter Ordnung angewendet werden kann.

Vor diesem Hintergrund trägt die inhärente Variabilität mehr zur Unsicherheit als zur Genauigkeit bei. Daher lässt sich die Unsicherheit bei Wasseraktivitätsmessungen am besten durch eine höhere Anzahl von Messungen reduzieren. So ist es beispielsweise wesentlich effektiver, zehn einminütige Messungen durchzuführen, als eine zehnminütige Messung, um die Unsicherheit zu verringern.

Abbildung 2. Der beste Weg, um Unsicherheiten zu reduzieren, ist die Durchführung weiterer Messungen der Wasseraktivität.

Positive Auswirkungen und Beispiele aus der Praxis

Die größte Unsicherheit bei der Messung der Wasseraktivität in der Lebensmittelproduktion entsteht durch unzureichende Messungen – eine Herausforderung, die oft direkt mit Zeitdruck zusammenhängt. Schnelle Messungen der Wasseraktivität – insbesondere Ein-Minuten-Messungen – lösen dieses Problem und führen zu weiteren positiven Ergebnissen. Dazu gehören die Einrichtung robusterer Testprotokolle, schnellere Entscheidungen in der Produktionslinie, die Beseitigung von Engpässen, die Optimierung der Logistik und die Abfertigung von Sendungen mit bis zu fünffacher Geschwindigkeit.

Aber verlassen Sie sich nicht nur auf unser Wort. Die Beispiele aus der Praxis sprechen für sich. So berichtete beispielsweise ein bekannter Hersteller von Wurstwaren, dass er durch die Verwendung von Ein-Minuten-Messungen der Wasseraktivität seine Öfen und Räucherkammern in einem Bruchteil der Zeit reinigen konnte. Außerdem verzeichnete das Unternehmen einen Produktionsanstieg von 40 Prozent und Einsparungen von über 1 Million US-Dollar bei den geplanten Investitionen zur Skalierung des Betriebs. Ein Hersteller von ofengebackenen Haferriegeln und ein Sonnenblumenkernproduzent berichteten von ähnlichen Ergebnissen, darunter eine drastische Zeitersparnis bei den Laufzeiten, weniger Ausschuss und unnötige Nacharbeiten, weniger Verzögerungen bei der Freigabe von Chargen und ein besseres Wissen darüber, wann das Produkt verpackt werden muss.

Abbildung 3. Schnelle Messungen der Wasseraktivität können erhebliche positive Auswirkungen auf das Geschäft haben.

Geschwindigkeit ist der Schlüssel

Die Geschwindigkeit der Wasseraktivitätsmessungen innerhalb einer Minute ist ein entscheidender Faktor. Da Feuchtigkeitsprobleme immer mit Kosten verbunden sind, ist eine bessere Kontrolle über Ihren Produktionsprozess von unschätzbarem Wert. Dies kann oft zu Ertragssteigerungen im sechs- bis siebenstelligen Bereich führen (ganz zu schweigen von einer höheren Konsistenz und Qualität), sodass schnelle Wasseraktivitätsmessungen für Hersteller von haltbaren Lebensmitteln mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt eine lohnende Investition sind.

Weitere Informationen zu den wissenschaftlichen und technologischen Hintergründen der Wasseraktivität sowie spezifische Lebensmittel- und Produktdaten aus unserer Wettbewerbsstudie finden Sie im vollständigen Webinar.

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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