Guía de la educación
La guía completa del fabricante de alimentos sobre caducidad
Calidad, seguridad, estabilidad, crecimiento microbiano y mucho más: la actividad del agua afecta a muchas facetas de la vida útil. Hemos reunido todo lo que necesita saber para sacarle el máximo partido.
Sin una fecha de caducidad precisa y específica del producto, podría estar desechando un producto caducado que todavía es bueno. O vender un producto caducado que en realidad es malo. Podría estar pagando demasiado por un envase que no ayuda a su producto. O renunciando a una vida útil significativa que se conseguiría con un envase mejor. La cuestión es que no lo sabe con certeza porque trabaja a ciegas.
Entonces, ¿por qué no se hacen más pruebas de caducidad?
Pruebas completas de vida útil
Normalmente, se debe a que una verdadera prueba de vida útil completa es una tarea de enormes proporciones. Implica complejas relaciones entre humedad, temperatura y modos de fallo del producto.
Hay muchos factores que pueden hacer que su producto no sea seguro o apetecible: moho, crecimiento microbiano, ranciedad, cambios en la textura o el sabor, degradación de vitaminas. La mayoría de las personas carecen de los conocimientos necesarios para realizar pruebas completas de caducidad en sus propias instalaciones, y contratar a un laboratorio externo para que las lleve a cabo resulta caro.
Existe una alternativa científicamente sólida a este tipo de pruebas de vida útil. Es la vida útil simplificada por la actividad del agua. Genera todos los datos que necesitas para predecir la vida útil de tu producto a partir de un experimento que cualquiera, incluso una pequeña startup, puede permitirse realizar.
Caducidad y actividad del agua
¿Cómo simplifica la actividad del agua la vida útil?
- Elimina las distracciones. Cuando conozcas la actividad del agua de tu producto, sabrás qué modos de fallo son un problema para ese producto.
- Simplifica la predicción. Puede utilizar su medidor de actividad del agua y otro método de medición (el que elija dependerá de su modo de fallo concreto) para realizar un sencillo experimento interno que predecirá con exactitud su vida útil.
- Estandariza la producción. Puede establecer una especificación de actividad del agua que le permita alcanzar su vida útil óptima con cada lote.
Sus datos de caducidad pueden proporcionarle información valiosa que le ayude a detener los fallos del producto, predecir y alargar la caducidad, elegir el envasado más rentable y mucho más.
¿Cómo predice la actividad del agua la vida útil?
La actividad del agua es un medio importante para predecir y controlar la vida útil de los productos alimentarios. La vida útil es el tiempo durante el cual un producto seguirá siendo seguro, mantendrá las propiedades sensoriales, químicas, físicas y microbiológicas deseadas y cumplirá con el etiquetado nutricional. Hay muchos factores que influyen en la vida útil, como la actividad del agua, el pH, el potencial redox, el oxígeno, el uso de conservantes y las condiciones de procesado y almacenamiento. Midiendo y controlando la actividad del agua en alimentos y productos farmacéuticos, es posible:
- Predecir qué microorganismos serán fuentes potenciales de deterioro e infección.
- Mantener la estabilidad química de los alimentos
- Minimizar las reacciones no enzimáticas de oscurecimiento y las reacciones autocatalíticas espontáneas de oxidación lipídica.
- Controlar la actividad de las enzimas
- Prolongar la presencia de nutrientes y vitaminas en los alimentos
- Optimizar las propiedades físicas de los alimentos
¿Cómo predice la actividad del agua la vida útil?
La actividad del agua es un medio importante para predecir y controlar la vida útil de los productos alimentarios. La vida útil es el tiempo durante el cual un producto seguirá siendo seguro, mantendrá las propiedades sensoriales, químicas, físicas y microbiológicas deseadas y cumplirá con el etiquetado nutricional. Hay muchos factores que influyen en la vida útil, como la actividad del agua, el pH, el potencial redox, el oxígeno, el uso de conservantes y las condiciones de procesado y almacenamiento. Midiendo y controlando la actividad del agua en alimentos y productos farmacéuticos, es posible:
- Predecir qué microorganismos serán fuentes potenciales de deterioro e infección.
- Mantener la estabilidad química de los alimentos
- Minimizar las reacciones no enzimáticas de oscurecimiento y las reacciones autocatalíticas espontáneas de oxidación lipídica.
- Controlar la actividad de las enzimas
- Prolongar la presencia de nutrientes y vitaminas en los alimentos
- Optimizar las propiedades físicas de los alimentos
Factores que acaban con la vida útil
Hay tres factores principales que influyen en la vida útil: las propiedades microbianas, los cambios químicos y el deterioro físico. Todos estos factores están relacionados con la actividad del agua.
Crecimiento microbiano
El moho y la proliferación microbiana son las amenazas más peligrosas para la vida útil. Controlar la actividad del agua puede inhibir o impedir la proliferación microbiana, prolongar la vida útil y permitir que algunos productos se almacenen sin refrigeración. Utilizando tablas bien definidas, puede establecer un límite de actividad del agua para su producto y utilizarlo en las pruebas de vida útil.
| aw | Bacterias | Moho | Levadura | Productos típicos |
|---|---|---|---|---|
| 0.97 | Clostridium botulinum E Pseudomonas fluorescens | carne fresca, frutas, verduras, frutas en conserva, verduras en conserva | ||
| 0.95 | Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella spp. Vibrio cholerae | bacon bajo en sal, salchichas cocidas, spray nasal, gotas para los ojos | ||
| 0.94 | Clostridium botulinum A, B Vibrio parahaemolyticus | Stachybotrys atra | ||
| 0.93 | Bacillus cereus | Rhizopus nigricans | algunos quesos, carne curada (jamón) productos de panadería, leche evaporada, ral líquido suspensiones, lociones tópicas | |
| 0.92 | Listeria monocytogenes | |||
| 0.91 | Bacillus subtilis | |||
| 0.90 | Staphylococcus aureus (anaerobio) | Trichothecium roseum | Saccharomyces cerevisiae | |
| 0.88 | Cándida | |||
| 0.87 | Staphylococcus aureus (aerobio) | |||
| 0.85 | Aspergillus clavatus | leche condensada azucarada, quesos curados (cheddar), embutidos fermentados (salami), carnes secas (cecina), tocino, la mayoría de los concentrados de zumo de frutas, jarabe de chocolate, pastel de frutas, fondants, jarabe para la tos, suspensiones analgésicas orales | ||
| 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 Penicillium patulum | |||
| 0.80 | Saccharomyces bailii | |||
| 0.79 | Penicillium martensii | |||
| 0.78 | Aspergillus flavus | confitura, mermelada, mazapán, frutas glaseadas, melaza, higos secos, pescado muy salado | ||
| 0.77 | Aspergillus niger Aspergillus ocráceo | |||
| 0.75 | Aspergillus restrictus Aspergillus candidus | |||
| 0.71 | Eurotium chevalieri | |||
| 0.70 | Eurotium amstelodami | |||
| 0.62 | Saccharomyces rouxii | frutas desecadas, jarabe de maíz, regaliz, malvaviscos, chicles, alimentos desecados para mascotas | ||
| 0.61 | Monascus bisporus | |||
| 0.60 | Sin proliferación microbiana | |||
| 0.50 | Sin proliferación microbiana | caramelos, toffees, miel, fideos, ungüentos tópicos | ||
| 0.40 | Sin proliferación microbiana | huevo entero en polvo, cacao, centro líquido pastilla para la tos | ||
| 0.30 | Sin proliferación microbiana | galletas, aperitivos a base de almidón, mezclas para pasteles, comprimidos vitamínicos, supositorios | ||
| 0.20 | Sin proliferación microbiana | dulces hervidos, leche en polvo, preparados para lactantes |
Pero, ¿cómo puede utilizar este conocimiento en su beneficio en la formulación, especificación, producción y envasado? Vea nuestro último seminario web para aprender:
- cómo la actividad del agua predice el crecimiento microbiano
- cómo utilizar los límites aw de organismos específicos pertinentes para su sector a la hora de establecer sus especificaciones
- cómo utilizar diferentes técnicas de formulación (humectantes, películas, recubrimientos, etc.) para conseguir la actividad acuosa necesaria
- por qué debería considerar la tecnología de vallas para afrontar determinados retos
Degradación química
La actividad del agua influye en las velocidades de las reacciones químicas de deterioro porque el agua actúa como disolvente, puede ser un reactivo en sí misma o puede cambiar la movilidad de los reactivos a través de la viscosidad. Por ejemplo, las reacciones no enzimáticas de oscurecimiento aumentan con el incremento de la actividad del agua hasta un máximo entre 0,6 y 0,7aw, y la oxidación lipídica se minimiza entre 0,2 y 0,3aw. La estabilidad química óptima se encuentra generalmente cerca del contenido de humedad de la monocapa, según se determina a partir de las isotermas de sorción de humedad.
Deterioro físico
Los entornos de humedad alta y (con menos frecuencia) baja pueden afectar a la actividad del agua de un producto, provocando cambios indeseables en la textura o las propiedades físicas del producto y acortando su vida útil. Los problemas incluyen la pérdida de textura crujiente en los productos secos, el apelmazamiento y la formación de grumos en los polvos, y la dureza o masticabilidad en los productos húmedos. Encontrar la actividad crítica del agua para su producto puede implicar cierta investigación, pero la actividad del agua lo hace mucho más fácil.
Embalaje, envío y almacenamiento
Los cambios en la actividad del agua durante el transporte y el almacenamiento pueden influir profundamente en la vida útil. La actividad del agua depende de la temperatura, y las temperaturas de transporte y almacenamiento pueden afectar a la actividad del agua dentro del envase. Las pruebas simplificadas de vida útil pueden ayudarle a determinar cuál es el mejor envase y a evaluar el efecto de las condiciones de envío y almacenamiento en la vida útil de su producto.
Empiece con pruebas simplificadas
La información sobre cómo maximizar la vida útil se encuentra en la literatura científica alimentaria, pero puede ser difícil encontrar instrucciones paso a paso. Sólo hay que tener en cuenta algunas cosas a la hora de desarrollar un plan para comprobar la vida útil de su producto en particular.
NO intente analizarlo todo
Hay muchos factores que intervienen en la vida útil, pero los que más influyen son la actividad del agua y la temperatura. Empiece por controlar estos dos factores.
¿Cómo se mide la actividad del agua?
Los fabricantes de alimentos miden la actividad del agua en el laboratorio y en la línea de producción con medidores de actividad del agua. Mida la actividad del agua (aw) en 5 minutos o menos (tiempo medio de lectura: 2,5 minutos) con una precisión de ±0,003aw. Los instrumentos AQUALAB son los medidores de actividad del agua más rápidos y precisos que existen. Vea el vídeo para ver cómo funciona.
Determine los modos de fallo más probables
La vida útil de un producto suele verse afectada por uno o dos fallos. Por ejemplo, la vida útil de las patatas fritas suele terminar por los sabores desagradables asociados a la oxidación de lípidos. Las pruebas simplificadas de caducidad deben comenzar con el seguimiento de la oxidación lipídica a distintas actividades del agua y temperaturas. Una vez considerados los efectos de la oxidación lipídica, se pueden examinar otros factores potencialmente limitantes, como la textura.
Pasos básicos para determinar la caducidad
Si ampliara estos pasos en un diagrama de flujo detallado, tendría este aspecto (Véalo ampliado aquí):
Elija el paquete adecuado
Una vez determinado el intervalo ideal de actividad del agua para su producto, es hora de considerar el envasado. El factor determinante más importante de lo que ocurrirá con la actividad del agua de su producto a lo largo del tiempo es la permeabilidad del material de envasado, es decir, lo bien que puede evitar la transferencia de humedad en diferentes condiciones (véase Wong et al 1999). Para determinar el envase correcto para una vida útil deseada, se necesitan dos parámetros sencillos: la permeabilidad del envase y la actividad crítica del agua.
Encuentra tu WTVR
La fuerza motriz del movimiento del agua a través del envase es una diferencia en las condiciones de actividad del agua dentro y fuera del envase. Los fabricantes utilizan el envase para controlar la velocidad a la que se mueve el agua. La humedad se transfiere a través del envase a una velocidad denominada velocidad de transmisión del vapor de agua (WVTR). El WVTR se puede utilizar en modelos matemáticos para determinar el envase óptimo para la vida útil deseada.
Identifique su intervalo crítico de actividad del agua
Uno de los principales objetivos de las pruebas de caducidad es determinar el mejor intervalo de actividad del agua para su producto. Puede tratarse de una actividad crítica del agua que, si se supera, provocará inmediatamente problemas de seguridad o textura que pondrán fin a la vida útil. O puede ser el "punto óptimo de humedad" que maximiza los beneficios y elimina posibles problemas de sabor, textura y seguridad.
Si los cambios físicos son el principal modo de fallo de su producto, una curva de isoterma dinámica del punto de rocío (DDI ) puede identificar la actividad crítica del agua. Una curva DDI mide el cambio en las propiedades de sorción de una muestra a medida que adsorbe y desorbe agua (véase la figura 3).
Las curvas DDI pueden ahorrar mucho tiempo en la identificación de una actividad crítica del agua. Puede obtenerlas enviando una muestra de su producto a AQUALAB Lab Services o utilizando el VAPOR SORPTION ANALYZER para desarrollar sus propias curvas DDI.
Si el deterioro microbiano es el factor que limita su vida útil, puede identificar una actividad crítica del agua o un intervalo de actividad del agua utilizando límites que han sido bien establecidos por la investigación. En esta tabla se enumeran muchos microorganismos preocupantes y se muestra la relación entre la actividad del agua y el crecimiento microbiano.
Si los factores químicos como la oxidación de lípidos, el pardeamiento de Maillard o la pérdida de vitaminas son el principal modo de fallo de su producto, tendrá que trabajar un poco más. La actividad del agua está correlacionada con muchas de estas reacciones químicas, pero debe experimentar para determinar cuál es esa correlación para su producto en particular.
Envasado para una vida útil satisfactoria
Una vez que se conocen la permeabilidad del paquete y la actividad crítica del agua, esos valores pueden utilizarse para realizar modelos predictivos.
La modelización predictiva suele realizarse mediante una serie de complicadas ecuaciones (descritas en la sección Recursos adicionales), pero existe una forma más sencilla. Un programa de software, MOISTURE ANALYSIS TOOLKIT, realiza estos cálculos por usted. El kit de herramientas utilizará estas entradas básicas para determinar la vida útil, establecer las especificaciones ideales de envasado e incluso permitirle variar los parámetros de análisis para examinar diferentes opciones de envasado.
Una inmersión en profundidad en los modos de fallo y más
¿Necesita saber más? A continuación encontrará una guía completa y detallada de los pasos del diagrama de flujo simplificado de la vida útil (Figura 2). Abra las pestañas para obtener más información sobre cada tema.
MÁS información sobre la caducidad
En este seminario web de 30 minutos, los científicos alimentarios Mary Galloway y Zachary Cartwright hablan sobre cómo obtener respuestas a sus preguntas sobre la vida útil. Aprenda cómo:
-Solución de problemas y reclamaciones para averiguar por qué la vida útil se acaba antes de lo previsto.
-Predecir cómo afectarán los cambios en la receta a la vida útil
-Comparar el efecto de diferentes opciones de ingredientes.
-Evaluar si una opción de envasado específica le ayudará a alcanzar o mejorar la vida útil
Por qué AQUALAB 4TE supera a otros medidores de la actividad del agua
El AQUALAB 4TE encierra una muestra en un recipiente sellado, y la humedad relativa del aire en el espacio de cabeza se equilibra con la actividad del agua de la muestra. En equilibrio, las dos serán iguales, y podemos medir la humedad relativa del espacio de cabeza para conocer la actividad del agua de la muestra. Esta es la respuesta más fiable a la pregunta de cómo medir la actividad del agua.
Métodos secundarios: higrómetros, sensores de capacitancia
Al igual que los primeros medidores de la actividad del agua, la mayoría de los instrumentos modernos utilizan sensores higrómetros eléctricos de capacitancia o resistencia para medir la humedad en el espacio de cabeza por encima de la muestra.
Estos medidores utilizan métodos secundarios: relacionan una señal eléctrica con la humedad relativa y deben calibrarse con patrones de sal conocidos.
Con estos sensores, la ERH es igual a la actividad del agua de la muestra sólo mientras las temperaturas de la muestra y del sensor sean iguales. Las mediciones precisas requieren un buen control o medición de la temperatura. Los sensores de capacitancia tienen un diseño sencillo y suelen utilizarse en medidores de actividad del agua relativamente baratos.
El método del punto de rocío 4TE es un método primario
Los mejores métodos que responden a la pregunta de cómo medir la actividad del agua son los métodos primarios que utilizan la relación p /p0.
P0 (la presión de vapor de saturación) sólo depende de la temperatura de la muestra (como se muestra en el gráfico adjunto), por lo que es posible medir p0 midiendo la temperatura de la muestra. P (la presión de vapor del agua en la muestra) puede medirse midiendo la presión de vapor del agua en el espacio de cabeza sellado por encima de la muestra. La forma más precisa de medir esa presión de vapor, y que se remonta a los primeros principios, es medir el punto de rocío del aire.
Método primario significa medición directa, sin calibración
Las principales ventajas del método del punto de rocío (o punto de rocío de espejo refrigerado) son la rapidez y la precisión. El sensor de punto de rocío de espejo refrigerado es un método de medición primario basado en principios termodinámicos fundamentales. Los medidores de actividad del agua de espejo refrigerado realizan mediciones muy precisas (±0,003aw), normalmente en unos 5 minutos. Dado que la medición se basa en la determinación de la temperatura, no es necesaria ninguna calibración. Los usuarios deben medir una solución salina estándar para verificar el correcto funcionamiento del instrumento. Para algunas aplicaciones, la rapidez de este método permite a los fabricantes realizar un seguimiento en línea de la actividad del agua de un producto.
Recursos adicionales
ASTM Internacional. ASTM E96-00 Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2000.
Azanha, A.B., y Faria J. A. F. "Use of Mathematical Models for Estimating the Shelf-life of Cornflakes in Flexible Packaging". Packaging Technology and Science 18, no. 4 (2005): 171-178.
Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S., y Carter, A.H. 2015. The critical water activity from dynamic dewpoint isotherms as an indicator of premix powder stability. Revista de Medición y Caracterización de Alimentos. 9(4):479-486.
Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S., y Carter, A.H. 2015. La actividad crítica del agua a partir de isotermas dinámicas del punto de rocío como indicador de la textura crujiente en galletas de baja humedad. Journal of Food Measurement and Characterization 9(3):463-470.
Carter, B. P., y Schmidt, S. J. "Developments in Glass Transition Determination in Foods using Moisture Sorption Isotherms". Food Chemistry 132, no. 4 (2012): 1693-1698.
Risbo, J. "The Dynamics of Moisture Migration in Packaged Multi-Component Food Systems I: Shelf Life Predictions for a Cereal-Raisin System". Journal of Food Engineering 58, no. 3 (2003): 239-246.
The Stability and Shelf-Life of Food, editado por David Kilcast y Persis Subramaniam. Woodhead Publishing, 2000.
Koutsoumanis, Konstantinos, y George-John E. Nychas. "Application of a systematic experimental procedure to develop a microbial model for rapid fish shelf life predictions". International Journal of Food Microbiology60, no. 2-3 (2000): 171-84. doi:10.1016/s0168-1605(00)00309-3.
Del Nobile, M. A., y Buonocore, G. G., y Limbo, S., y Fava, P. "Shelf Life Prediction of Cereal-based Dry Foods Packed in Moisture-sensitive Films". Journal of Food Science 68, no. 4 (2003): 1292-1300.
Labuza, T.P., y Hyman, C. R. "Moisture Migration and Control in Multi-domain Foods". Trends in Food Science & Technology 9, nº 2 (1998) 47-55.
Wong, Ee Hua, y Teo, Y. C., y Lim, T. B. "Moisture Diffusion and Vapor Pressure Modeling of IC Packaging". Presentación en la Annual Electronic Components and Technology Conference, Seattle, WA, 25-28 de mayo de 1998.
Yuan, X., y Carter, B. P., y Schmidt, S. J. "Determinación de la humedad relativa crítica a la que se produce la transición vítrea a gomosa en la polidextrosa utilizando un instrumento automático de absorción de vapor de agua". Journal of Food Science 76, nº 1 (2011) 78-89.
Artículos relacionados
Biblioteca de competencias4 minutos de lectura
Vida útil simplificada
Vida útil simplificada
Las pruebas completas de vida útil pueden ser abrumadoras, lentas y caras. Las mediciones de la actividad del agua ofrecen una forma mucho más sencilla y asequible. He aquí por qué.
Biblioteca de competencias3 minutos de lectura
Actividad del agua antes y después de la congelación
Actividad del agua antes y después de la congelación
¿Cambia el nivel de aW de un alimento cuando está congelado? ¿Y después de descongelarlo? Hemos preguntado a nuestros científicos. Tras un mes de investigación y pruebas, esto es lo que dijeron.
Seminarios en líneaVer 44 minutos
Caducidad y envasado
Webinar
En este breve seminario web, nuestro científico principal especializado en alimentación y nuestro director de laboratorio de I+D responden y desglosan preguntas habituales sobre la vida útil y el envasado.
Seminarios en líneaVer 62 minutos
Actividad acuática 201: Especificaciones y caducidad
Webinar
El primer paso es aprender que las mediciones de la actividad del agua son fundamentales para predecir la caducidad. El segundo paso es aprender a hacerlo uno mismo.
Seminarios en línea
Seminarios en líneaVer 44 minutos
Caducidad y envasado
Webinar
En este breve seminario web, nuestro científico principal especializado en alimentación y nuestro director de laboratorio de I+D responden y desglosan preguntas habituales sobre la vida útil y el envasado.
Seminarios en líneaVer 62 minutos
Actividad acuática 201: Especificaciones y caducidad
Webinar
El primer paso es aprender que las mediciones de la actividad del agua son fundamentales para predecir la caducidad. El segundo paso es aprender a hacerlo uno mismo.
