Contenido de humedad frente a actividad del agua: Elegir la medición correcta

Contenido de humedad 101: ¿Qué es el contenido de humedad y cómo se utiliza?

El agua está en todas partes. En los alimentos que comemos, el aire que respiramos y los objetos que nos rodean, e influye significativamente en las características físicas de todo lo anterior. No es de extrañar que los trabajadores, desde carpinteros hasta científicos del petróleo, quieran saber: ¿Cuánta agua hay en este material?

Es una pregunta sencilla. Parece que debería tener una solución sencilla. Por desgracia, es muy difícil obtener una respuesta clara y precisa.

El principal reto (aunque hay muchos) tiene que ver con medir sólo la humedad ignorando el resto del material. Una vez que el agua penetra en el material, no suele salir con facilidad, lo que dificulta su extracción y medición. Otros métodos, como la medición de la humedad sin extraerla del material que la contiene, plantean otros muchos problemas.

El método de medición que utilice depende de dos factores: la precisión que necesite y las concesiones que esté dispuesto a hacer.

• Si usted es un científico del petróleo que estudia cantidades infinitesimales de agua en el petróleo o el plástico, puede que esté dispuesto a invertir las horas (y los dólares) necesarios para la valoración.
• Si es usted carpintero o contratista y está intentando decidir si una pieza de madera es adecuada, puede que esté dispuesto a cambiar la precisión de laboratorio por la facilidad de un rápido dispositivo portátil que aproxima los niveles de humedad.
• Si trabaja en la producción de alimentos o cannabis, es posible que desee algo intermedio, como el secado por pérdida: una medición de precisión relativamente alta en un tiempo razonable.

Los ejemplos anteriores distan mucho de ser todos los usos de las mediciones del contenido de humedad, pero las ventajas y desventajas son similares independientemente del sector. Sea cual sea el método que elija, tenga cuidado con los muchos conceptos erróneos sobre lo que el contenido de humedad puede y no puede decirle. Una regla sencilla que hay que recordar es que el contenido de humedad es una medida "cuantitativa".

Por ejemplo, el contenido de humedad es una valiosa medida del rendimiento. Muchos productos se venden por peso, por lo que, dado que el agua es un ingrediente tan barato (y pesado), medir y gestionar el contenido de humedad puede tener un gran impacto en los beneficios.

El contenido de humedad también proporciona información sobre la textura, ya que los niveles crecientes de humedad proporcionan movilidad y reducen la temperatura de transición vítrea.

¿Qué no le dirá el contenido de humedad? Nada sobre parámetros de "calidad" como la consistencia, la seguridad microbiana, la migración de humedad y el deterioro de los nutrientes. Esos factores clave es mejor dejarlos para otra medición: la actividad del agua.

Actividad del agua 101: ¿Qué es la actividad del agua (Aw) y cómo se utiliza?

La simple cantidad de agua en una sustancia no da una imagen completa del impacto que tendrá el agua en el producto. Ahí es donde radican los puntos fuertes de la actividad del agua.

Vista demasiado de cerca, la actividad del agua puede parecer un concepto muy complejo. Afortunadamente, no es necesario conocer la termodinámica ni las oscuras ecuaciones que demuestran cómo funciona. Los siguientes principios de alto nivel son suficientes para la mayoría de las personas.

1. La actividad del agua mide su energía y disponibilidad. Algunas sustancias contienen una gran cantidad de agua, pero el agua está bloqueada por enlaces moleculares. Esto hace que tenga menos capacidad para filtrarse o interactuar con el mundo que la rodea, lo que llamamos baja actividad del agua, aunque pueda haber una gran cantidad de agua presente. También puede ocurrir lo contrario: Algunos materiales contienen muy poca agua, pero muy accesible.
2. El agua busca el equilibrio. Si dejamos una galleta blanda al aire libre en un clima seco, la atmósfera con baja actividad de agua atraerá la humedad de la galleta con alta actividad de agua, intentando crear un equilibrio. Por otro lado, dos materiales con el mismo nivel de actividad del agua, es decir, una tarta y el glaseado que la recubre, no intercambiarán humedad entre sí. En esencia, la actividad del agua puede indicar en qué dirección quiere moverse el agua.
3. Los niveles de energía del agua influyen en muchas predicciones valiosas. Por ejemplo, qué microorganismos crecerán en una sustancia, cómo cambiará su textura con el tiempo, cuándo se descompondrá, cómo reaccionará con otras sustancias y muchas cosas más.

La actividad del agua puede medirse de diferentes maneras, siendo las dos más populares los sensores de capacitancia y los instrumentos de espejo frío. Los sensores de capacitancia suelen ser baratos, aunque a costa de la exactitud y la precisión. Los dispositivos de espejo refrigerado son más precisos y suelen considerarse el estándar de la industria alimentaria. Otros métodos más especializados son los sensores electrolíticos resistivos y los láseres de diodos sintonizables.

A diferencia del contenido de humedad, la actividad del agua es más útil para gestionar la calidad y seguridad de una sustancia o producto, no la cantidad. Como tal, ha sido ampliamente adoptada en las industrias alimentaria, farmacéutica y del cannabis.

¿Cuál debe utilizar?

Depende de lo que quieras conseguir. Ninguna de las dos medidas es mejor que la otra. Miden conceptos muy diferentes y cada una ofrece grandes ventajas en entornos distintos.

Si está tratando de conseguir el peso adecuado del producto para maximizar los beneficios, el contenido de humedad debería ser su elección. Si su objetivo es mantener un aperitivo crujiente durante meses en el estante de la tienda, o cómo poner gelatina dentro de un pastel sin que se empapen, elija la actividad del agua.

Para profundizar en la ciencia que hay detrás de estas dos mediciones, explore nuestra base de conocimientos ->

Dado que el contenido de humedad afecta a la textura, algunos dirán que es la única medida necesaria para controlar tanto la cantidad como la calidad. Sin embargo, quienes lo intentan pronto se dan cuenta de que es ineficaz y casi imposible controlar la proliferación microbiana y otros problemas relacionados con la calidad utilizando únicamente el contenido de humedad.

Isotermas de sorción de humedad: Cómo interactúan el contenido de humedad y la actividad del agua

La actividad del agua y el contenido de humedad son valiosos por separado, pero vincular ambos puede revelar exactamente cómo resolver una larga lista de misterios relacionados con la humedad.

A veces llamadas "mapas de humedad", las isotermas de sorción de humedad grafican cómo cambian el contenido de humedad y los niveles de actividad del agua a medida que la humedad se adsorbe y desorbe de un material mantenido a una temperatura constante.

Dicho de forma más sencilla: una isoterma muestra los cambios tanto en el contenido de humedad como en la actividad del agua en el mismo gráfico.

Cada sustancia tiene una isoterma diferente, y la relación entre el contenido de humedad y la actividad del agua no es lineal y puede ser compleja e impredecible, hasta que la vemos representada en una isoterma.

En el pasado, las isotermas no eran especialmente prácticas, debido al trabajo de laboratorio de un mes o más necesario para crear un solo gráfico: el proceso implicaba poner muestras en desecadores y luego pesarlas repetidamente durante días o semanas para obtener un solo punto de datos. Las nuevas tecnologías han automatizado el proceso y han contribuido a que los isotermas sean más accesibles y prácticos.

En la actualidad, se utilizan con frecuencia en la industria alimentaria para determinar los niveles exactos en los que se producen cambios como apelmazamiento, formación de grumos y pérdida de textura, predecir cómo responderá un producto a los cambios de formulación, estimar la vida útil y mucho más. También se utilizan con frecuencia para analizar madera, materiales de construcción y textiles.

Sacar sus propias conclusiones

El contenido de humedad y la actividad del agua tienen fuerzas diferentes. Visualizarlos juntos en forma de isoterma revela información más valiosa que la que proporciona cada uno por separado.

En muchos casos, ninguna de las dos medidas es válida para todos: todo depende de la aplicación. La decisión depende del usuario.

Si necesita ayuda para decidir cuál es el más adecuado para usted o qué instrumento necesita, póngase en contacto con nosotros. Nuestros expertos están deseando escucharle.

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