La actividad del agua, que proporciona información sobre la seguridad y la calidad del producto, suele considerarse una medición más complicada que el contenido de humedad. Sin embargo, realizar mediciones precisas y repetibles del contenido de humedad no es tan sencillo como parece.

En teoría, medir el contenido de humedad (MC) es fácil. Solo hay que determinar la cantidad de agua que contiene un producto y compararla con el peso del resto de componentes del producto. Sin embargo, obtener un porcentaje preciso del agua que contiene un producto puede ser un proceso difícil y complejo.

He aquí el motivo.

La humedad en los alimentos se indica en base húmeda o en base seca.

Estos diferentes métodos de notificación pueden causar confusión. Para la base húmeda, la cantidad de agua se divide por el peso total de la muestra (sólidos más humedad). Para la base seca, la cantidad de agua se divide por el peso seco (solo sólidos).

Desafortunadamente, el contenido de humedad a menudo se indica solo como un porcentaje, sin indicar qué método se utilizó. Aunque es fácil convertir entre base húmeda y seca, se producen confusiones y posibles problemas cuando se comparan contenidos de humedad indicados en bases diferentes.

Además, el contenido de humedad expresado en base seca puede dar lugar a un valor porcentual superior al 100 %, lo que genera aún más confusión.

Los innumerables métodos de medición de la humedad hacen que las comparaciones sean casi imposibles.

La AOAC enumera 35 métodos diferentes para medir el contenido de humedad. Estos se clasifican como métodos de medición directos o indirectos.

Los métodos directos consisten en eliminar el agua del producto (mediante secado, destilación, extracción, etc.) y, a continuación, medir la cantidad de agua mediante pesaje o titulación. Los métodos directos proporcionan los resultados más fiables, pero suelen requerir mucho trabajo y tiempo. Algunos ejemplos son el secado en horno de aire, el secado en horno de vacío, la liofilización, la destilación, el método Karl Fischer, el análisis termogravimétrico, la desecación química y la cromatografía de gases.

Los métodos indirectos no eliminan el agua de la muestra. En su lugar, consisten en medir alguna propiedad del alimento que cambia a medida que varía el contenido de humedad. Estos métodos requieren una calibración con un método primario o directo. Su precisión está limitada por la precisión del método primario.

Los métodos indirectos suelen ser rápidos y requieren poca preparación de muestras, pero son menos fiables que los métodos de medición directa. Entre los ejemplos de métodos de medición indirectos se incluyen la refractometría, la absorción IR, la absorción NIR, la adsorción por microondas, la capacitancia dieléctrica, la conductividad y la absorción ultrasónica.

Para complicar aún más el proceso de medición del contenido de humedad, hay que tener en cuenta que un método de medición no siempre proporciona los mismos resultados que otro, y que el método de medición no suele indicarse junto con el valor del contenido de humedad.

Ni siquiera los métodos de medición directa proporcionan resultados consistentes. Cualquier método que requiera calentamiento (es decir, pérdida por secado) puede provocar que las muestras pierdan compuestos orgánicos volátiles o se descompongan, especialmente en el caso de muestras con altos niveles de azúcar. Por ejemplo, si hay compuestos orgánicos volátiles en una muestra o si la muestra se descompone durante el secado, un análisis Karl Fischer, que no es susceptible a la pérdida de compuestos volátiles ni a la descomposición, dará resultados diferentes a los de un análisis de pérdida por secado.

La variabilidad es difícil de evitar.

Una respuesta a estos problemas es simplemente utilizar un método coherente y comparar únicamente valores que se hayan obtenido de la misma manera. Desgraciadamente, la coherencia en los métodos de medición para el análisis del contenido de humedad no eliminará todos los problemas.

Consideremos, por ejemplo, la pérdida por secado. Este método parece bastante sencillo. Se pesa una muestra y se registra su peso. A continuación, la muestra se traslada a un horno, se deja secar y se mide su peso seco. La cantidad de agua se determina restando el peso seco del peso inicial, y el contenido de humedad se calcula dividiendo la cantidad de agua por el peso seco o el peso total, según el método de notificación.

Incluso este sencillo método de pérdida por secado está plagado de posibles fuentes de variabilidad. La más importante es que el término «seco» no tiene un significado científico real y nunca se ha definido con precisión. En su lugar, es necesario establecer una sequedad arbitraria que sea reproducible para cada muestra.

La «sequedad» se define a menudo como el punto en el que finaliza la pérdida de peso. Sin embargo, los gráficos termogravimétricos muestran que la pérdida de peso se estabiliza a diferentes temperaturas para diferentes productos. Además, dependiendo del producto, el tiempo necesario para alcanzar la «sequedad» variará, y una temperatura que produce «sequedad» en un producto puede provocar la descomposición en otro.

Esto significa que cada muestra tiene una temperatura y un tiempo de secado ideales únicos. Esta combinación ideal de tiempo y temperatura está disponible en la bibliografía para algunos productos, pero hay muchos para los que no está disponible. Es difícil saber qué combinación utilizar para productos no probados. Si no se utiliza la misma combinación de tiempo y temperatura, no se deben comparar los contenidos de humedad resultantes.

Otra complicación es que muchos hornos ajustados a una temperatura pueden variar con el tiempo hasta 15 °C con respecto a esa temperatura, y dos hornos ajustados a la misma temperatura pueden variar hasta 40 °C.

Otras fuentes de variación específicas del método de pérdida por desecación son la presión de vapor del horno, los métodos de preparación de la muestra, el tamaño de las partículas de la muestra, el pesaje de la muestra y el tratamiento posterior al secado.

Es interesante que, a pesar de los posibles inconvenientes, cuando se menciona en la literatura científica el contenido de humedad por pérdida por desecación, se acepta inmediatamente como correcto. Además, cuando se comparan métodos de determinación del contenido de humedad y uno de ellos es la pérdida por desecación, siempre se da por sentado que la medición de la pérdida por desecación es correcta.

Determinación del contenido de humedad

Definir «seco» sería útil para eliminar parte de la inconsistencia asociada con la medición de la humedad.

La mejor manera de definir «seco» sería identificar un nivel de actividad del agua secado al horno. Entonces, el peso seco sería el peso de la muestra cuando haya alcanzado este nivel de actividad del agua secado al horno.

En condiciones ambientales normales de 25 °C y 30 % de humedad relativa, un horno ajustado a 95 °C crearía una actividad del agua seca en horno de 0,01 aw dentro del horno, suponiendo que la presión de vapor en el horno es la misma que la del aire. Un horno que mantuviera unas condiciones en las que su actividad del agua seca en horno fuera siempre de 0,01 aw, independientemente de las condiciones ambientales, crearía una condición científicamente «seca». En este tipo de horno, cualquier producto podría declararse seco cuando su peso dejara de cambiar. Su actividad del agua sería de 0,01 aw y su peso sería el peso seco.

La presión de vapor y la temperatura del horno también podían ajustarse para evitar la liberación de sustancias volátiles, siempre y cuando la actividad del agua en el horno se mantuviera en 0,01 aw. El uso de este método eliminaría la inconsistencia que se deriva de los múltiples métodos de medición y de una definición poco clara de «seco».

Análisis más preciso de la humedad

El contenido de humedad proporciona información valiosa sobre el rendimiento y la cantidad, lo que lo hace importante desde el punto de vista financiero. También proporciona información sobre la textura, ya que el aumento de los niveles de humedad proporciona movilidad y reduce la temperatura de transición vítrea. Sin embargo, obtener valores correctos y consistentes del contenido de humedad puede resultar difícil, y una medición del contenido de humedad no puede tomarse al pie de la letra sin información sobre los métodos utilizados para generarla.

Surgen problemas adicionales cuando la cantidad de agua en un producto se utiliza para transmitir una idea que en realidad no corresponde, en relación con la consistencia, la calidad o la seguridad microbiana del producto. En estos y otros casos, la actividad del agua es la medida más precisa.

Para realizar un análisis completo de la humedad, los desarrolladores de productos alimenticios y farmacéuticos deben medir tanto el contenido de humedad como la actividad del agua. Además, se pueden utilizar isotermas de sorción de humedad para determinar con precisión dónde se puede alcanzar y mantener una vida útil, textura, seguridad y calidad óptimas.