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, en el aire que respiramos y en los objetos que nos rodean, e influye significativamente en las características físicas de todos ellos. No es de extrañar que los trabajadores, desde carpinteros hasta científicos petroleros, 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 solo la humedad e ignorar el resto del material. Una vez que el agua penetra en un material, a menudo no sale con la misma facilidad, lo que dificulta su eliminación y medición. Otros métodos, como medir la humedad sin eliminarla del material que la contiene, plantean una serie de retos adicionales.

El método de medición que utilices dependerá de dos factores: el grado de precisión que necesites y las concesiones que estés dispuesto a hacer.

• Si eres un científico petrolero que estudia cantidades infinitesimales de agua en petróleo o plástico, es posible que estés dispuesto a dedicar las horas (y el dinero) necesarios para la titulación.
• Si usted es carpintero o contratista y se encuentra en una obra tratando de decidir si una pieza de madera es adecuada, es posible que esté dispuesto a cambiar la precisión de laboratorio por la facilidad de un dispositivo portátil rápido que aproxima los niveles de humedad.
• Si trabajas en la producción de alimentos o cannabis, es posible que desees algo intermedio, como la pérdida por secado, una medición relativamente precisa en un tiempo razonable.

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

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

El contenido de humedad también proporciona información sobre la textura, ya que el aumento de los niveles de humedad proporciona movilidad y reduce la temperatura de transición vítrea.

¿Qué es lo que no nos dice el contenido de humedad? Mucho sobre métricas de «calidad» como la consistencia, la seguridad microbiana, la migración de la humedad y el deterioro de los nutrientes. Es mejor dejar esos factores clave a otra medida: la actividad del agua.

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

La simple cantidad de agua presente en una sustancia no ofrece una visión completa del impacto que el agua tendrá en el producto. Ahí es donde reside la importancia de la actividad del agua.

Si se analiza con demasiado detalle, la actividad del agua puede parecer un concepto muy complejo. Afortunadamente, no es necesario conocer la termodinámica ni las complejas ecuaciones que demuestran cómo funciona. Los siguientes principios generales son suficientes para la mayoría de las personas.

1. La actividad del agua mide cuán energética y disponible es el agua. Algunas sustancias contienen una gran cantidad de agua, pero esta queda atrapada por enlaces moleculares. Eso hace que sea menos capaz de filtrarse o interactuar con el mundo que la rodea; a eso lo 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 esta es muy accesible.
2. El agua busca el equilibrio. Si dejas una galleta blanda al aire libre en un clima seco, la atmósfera con baja actividad hídrica absorberá la humedad de la galleta con alta actividad hídrica, tratando de crear un equilibrio. Por otro lado, dos materiales con el mismo nivel de actividad hídrica, por ejemplo, un pastel y el glaseado que lo recubre, no intercambiarán humedad entre sí. En esencia, la actividad hídrica puede indicarte 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 mucho más.

La actividad del agua se puede medir de varias formas diferentes, siendo las dos más populares los sensores de capacitancia y los instrumentos de espejo refrigerado. Los sensores de capacitancia suelen ser económicos, aunque a costa de la exactitud y la precisión. Los dispositivos de espejo refrigerado son más precisos y, por lo general, se consideran el estándar de la industria alimentaria. Otros métodos más especializados incluyen los sensores electrolíticos resistivos y los láseres de diodo sintonizables.

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

¿Cuál deberías usar?

Depende de lo que se quiera 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 determinar el peso adecuado del producto para maximizar las ganancias, el contenido de humedad debe ser su referencia. Si su objetivo es mantener un bocadillo crujiente durante meses en los estantes de las tiendas, o cómo poner mermelada dentro de un pastelito sin que este se empape, 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 pueden decirle que es la única medida necesaria para controlar tanto la cantidad como la calidad. Sin embargo, quienes prueban ese enfoque pronto se dan cuenta de que es ineficaz y casi imposible gestionar el crecimiento microbiano y otros problemas relacionados con la calidad utilizando únicamente el contenido de humedad.

Isótermicas 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 relacionar ambos puede revelar exactamente cómo resolver una larga lista de misterios relacionados con la humedad.

A veces denominadas «mapas de humedad», las isotermas de sorción de humedad representan gráficamente cómo cambian los niveles de contenido de humedad y actividad del agua a medida que la humedad se adsorbe y desorbe de un material mantenido a una temperatura constante.

En términos más sencillos: 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 se ve representada en una isoterma, claro está.

En el pasado, las isotermas no eran especialmente prácticas, ya que se necesitaba más de un mes de trabajo de laboratorio para crear un solo gráfico: el proceso consistía en colocar las muestras en desecadores y 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 las isotermas sean más accesibles y prácticas.

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

Sacar tus propias conclusiones

El contenido de humedad y la actividad del agua tienen diferentes fortalezas. Visualizarlos juntos como una 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 los casos, ya que 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 estarán encantados de atenderle.

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