Was ist Wasseraktivität und warum ist sie wichtig?

Die Wasseraktivität ist eine thermodynamische Eigenschaft und wird im Allgemeinen als die Energie des Wassers in einem System oder als die Leichtigkeit definiert, mit der Wasser in die Dampfphase übergehen kann. Dieses Prinzip ist bei der Herstellung von Tierfutter von entscheidender Bedeutung, da je höher die Energie im Wasser ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass das Wasser mikrobielles Wachstum, Feuchtigkeitswanderung und chemische oder physikalische Reaktionen verursacht.

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, den Unterschied zwischen Wasseraktivität und Feuchtigkeitsgehalt zu verstehen und zu wissen, dass die Wasseraktivität ein weitaus präziserer Indikator für Verderb, Zersetzung und andere unerwünschte Veränderungen ist.

Beispielsweise nutzen Mikroorganismen das Wasser in ihrer Umgebung, um zu überleben. Wenn eine Mikrobe von einer geringeren Wasseraktivität als ihrem Inneren umgeben ist, erfährt sie osmotischen Stress. Osmotischer Stress bewirkt, dass Wasser aus dem Inneren nach außen wandert und sie an Druck verliert. In diesem Szenario wird ein Mikroorganismus, wenn er sich nicht an seine Umgebung anpassen kann, in einen Ruhezustand versetzt, was bedeutet, dass er in dieser Umgebung nicht wachsen oder sich vermehren kann. Jeder Mikroorganismus hat einen bestimmten Wasseraktivitätsgrad, unterhalb dessen er nicht wachsen kann, sodass die Wasseraktivität ein hochwirksames Mittel zur Kontrolle des Mikrobenwachstums ist.

Wie man die Wasseraktivität kontrolliert

Die Kontrolle der Wasseraktivität ist für die Produktsicherheit und -qualität von enormer Bedeutung. Sehen wir uns an, wie dies funktioniert.

Die Wasseraktivität wird durch chemische und physikalische Bindungen beeinflusst, was bedeutet, dass die Energie des Wassers abnimmt, wenn es gebunden ist. Salz und Zucker sind Beispiele für Zusatzstoffe, die Wasser binden. Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt beeinflusst ebenfalls die Wasseraktivität, da weniger Wasser in einem Produkt weniger Wasser für Reaktionen zur Verfügung steht. Und last but not least ist die Temperatur ein entscheidender Faktor für die Wasseraktivität, da mit steigender Temperatur auch die Wasseraktivität zunimmt. Daher ist es wichtig, die Temperaturbedingungen zu kennen, denen Ihr Produkt ausgesetzt sein wird, und zu wissen, wie Ihr Produkt auf Temperaturschwankungen reagiert.

Hier sind einige wirksame Methoden zur Kontrolle der Wasseraktivität:

• Dehydrierung – Eine zunehmende Dehydrierung in Trockenfutter oder Futtermitteln verringert den Wassergehalt des Produkts.
• Essbare Folien und Beschichtungen – Durch die Verwendung der richtigen Folien und Beschichtungen kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit eindringt.
• Feuchthaltemittel – Die Verwendung von Additiven, die Wasser binden, wie Salz, Zucker, Aminosäuren und Polymere, kann zur Kontrolle der Wasseraktivität beitragen.

Wenn die Wasseraktivität in Verbindung mit einer anderen Kontrollmethode wie pH-Werten oder Zusatzstoffen eingesetzt wird, spricht man von der Hürden-Technologie. Jede Methode dient als zusätzliche Hürde, um die Sicherheit des Produkts zu gewährleisten.

Feuchtigkeitsaufnahme-Isothermen

Der Zusammenhang zwischen Feuchtigkeitsgehalt und Wasseraktivität wird anhand von Feuchtigkeitssorptionsisothermen dargestellt. Durch die Erstellung einer Feuchtigkeitssorptionsisotherme für jeden Inhaltsstoff und jedes Produkt erhalten Sie eine vollständige Feuchtigkeitskarte Ihres Produkts, anhand derer Sie genau feststellen können, wo bestimmte Reaktionen auf Feuchtigkeit – wie mikrobielles Wachstum oder Qualitätsminderungen – auftreten werden. So können Sie das perfekte Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Qualität für Ihr Produkt herstellen.

Die Erstellung und Verwendung von Isothermen ist in der Tierfutterproduktion von unschätzbarem Wert, insbesondere für Forschungs- und Entwicklungsteams. Hier ein Überblick über einige der wichtigsten Anwendungsbereiche von Isothermen in F&E-Teams:

• Maximieren Sie den Feuchtigkeitsgehalt für mehr Gewinn, indem Sie verstehen, wie viel Feuchtigkeit sicher in einem Produkt enthalten sein kann.
• Vermeiden Sie unerwünschte Veränderungen der Textur wie Verklumpungen, Klumpenbildung und Verlust der Fließfähigkeit.
• Die Haltbarkeit schneller und genauer vorhersagen als durch einen beschleunigten Test
• Wählen Sie die richtige Verpackung, indem Sie die Wasserdampfdurchlässigkeit verstehen, die erforderlich ist, um die gewünschte Haltbarkeit zu erreichen.
• Prognostizieren Sie Umwelteinflüsse, indem Sie verstehen, wie sich potenzieller Temperaturmissbrauch bei Transport und Lagerung auf jedes Produkt auswirkt.
• Beschleunigung von Formulierungsprozessen

Große Auswirkungen im realen Leben

Unsere internen Untersuchungen von Tierfutter haben bestätigt, dass bereits geringe Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts zu erheblichen Veränderungen der Wasseraktivität führen. Daher ist die Messung der Wasseraktivität für die Überwachung und Kontrolle der Feuchtigkeit in Tierfutter unerlässlich. Durch die Erstellung von Isothermen können Futtermittelverarbeiter und -hersteller den idealen Wasseraktivitätsbereich für ihr Produkt ermitteln und so die Produktion erheblich optimieren sowie die Konsistenz, Qualität und Sicherheit verbessern.

Unsere Analysen zeigten auch, dass scheinbar geringfügige Veränderungen des Feuchtigkeitsgehalts erhebliche finanzielle Auswirkungen haben können. Ein Unternehmen gab beispielsweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 % als Sicherheitsziel an. Nach der Erstellung einer Isotherme konnten wir jedoch zeigen, dass der Feuchtigkeitsgehalt sicher auf 10,4 % erhöht werden kann, was zu enormen Einsparungen bei den Rohstoffen führen würde. Kurz gesagt: Mit Isothermen können Sie Sicherheitsgrenzen für Ihr Produkt festlegen, Schwankungen in der Produktion reduzieren und den Feuchtigkeitsgehalt zur Gewinnmaximierung optimieren.

Bitte sehen Sie sich das Webinar an, um weitere detaillierte Informationen zu den Auswirkungen der Wasseraktivität in Tierfutter zu erhalten.