Teneur en eau ou activité de l'eau : Choisir la bonne mesure

Teneur en eau 101 : Qu'est-ce que la teneur en eau et comment est-elle utilisée ?

L'eau est omniprésente. Dans les aliments que nous mangeons, dans l'air que nous respirons et dans les objets qui nous entourent - et elle influence considérablement les caractéristiques physiques de tous ces éléments. Il n'est donc pas étonnant que les travailleurs, des charpentiers aux scientifiques du pétrole, veuillent savoir : Quelle est la quantité d'eau contenue dans ce matériau ?

C'est une question simple. Il semble qu'elle devrait avoir une solution simple. Malheureusement, il est très difficile d'obtenir une réponse claire et précise.

La principale difficulté (bien qu'il y en ait plusieurs) consiste à ne mesurer que l'humidité en ignorant le reste du matériau. Une fois que l'eau a pénétré dans un matériau, elle n'en ressort souvent pas aussi facilement, ce qui rend difficile son extraction et sa mesure. D'autres méthodes, comme celle qui consiste à mesurer l'humidité sans l'extraire du matériau hôte, présentent une série d'autres difficultés.

Le choix de la méthode de mesure dépend de deux facteurs : la précision dont vous avez besoin et les compromis que vous êtes prêt à faire.

• Si vous êtes un scientifique spécialisé dans le pétrole et que vous étudiez des quantités infinitésimales d'eau dans l'huile ou le plastique, vous êtes peut-être prêt à consacrer les heures (et les dollars) nécessaires au titrage.
• Si vous êtes charpentier ou entrepreneur et que vous essayez de déterminer si une pièce de bois est convenable, vous êtes peut-être prêt à échanger la précision d'un laboratoire contre la facilité d'un appareil portable rapide qui évalue les niveaux d'humidité.
• Si vous travaillez dans l'agroalimentaire ou la production de cannabis, vous pouvez avoir besoin d'une solution intermédiaire, comme le séchage par perte - une mesure de précision relativement élevée dans un délai raisonnable.

Les exemples ci-dessus sont loin de représenter toutes les utilisations des mesures de la teneur en eau, mais les compromis sont similaires quel que soit le secteur d'activité. Quelle que soit la méthode choisie, il faut se méfier des nombreuses idées fausses sur ce que la teneur en eau peut ou ne peut pas vous dire. Une règle simple à retenir est que la teneur en eau est une mesure de "quantité".

Par exemple, la teneur en eau est une mesure précieuse du rendement. De nombreux produits sont vendus au poids, et comme l'eau est un ingrédient peu coûteux (et lourd), la mesure et la gestion de la teneur en eau peuvent avoir un impact considérable sur les bénéfices.

La teneur en eau fournit également des informations sur la texture, car des niveaux d'humidité plus élevés favorisent la mobilité et abaissent la température de transition vitreuse.

Qu'est-ce que la teneur en eau ne vous dira pas ? Pas grand-chose sur les paramètres de "qualité" tels que la consistance, la sécurité microbienne, la migration de l'humidité et la détérioration des nutriments. Il est préférable de confier ces facteurs clés à une autre mesure : l'activité de l'eau.

La simple quantité d'eau dans une substance ne donne pas une image complète de l'impact que l'eau aura sur le produit. C'est là que résident les points forts de l'activité de l'eau.

Vue de trop près, l'activité de l'eau peut apparaître comme un concept très complexe. Heureusement, il n'est pas nécessaire de connaître la thermodynamique et les équations obscures qui en expliquent le fonctionnement. Les principes de haut niveau suivants suffisent à la plupart des gens.

1. L'activité de l'eau mesure le degré d'énergie et de disponibilité de l'eau. Certaines substances contiennent une grande quantité d'eau, mais l'eau est bloquée par des liaisons moléculaires. On parle alors d'une faible activité de l'eau, même si la quantité d'eau présente est importante. L'inverse peut également se produire : Certains matériaux contiennent très peu d'eau, mais celle-ci est très accessible.
2. L'eau recherche l'équilibre. Si vous laissez un biscuit mou à l'extérieur dans un climat sec, l'atmosphère à faible activité de l'eau attire l'humidité du biscuit à forte activité de l'eau, essayant ainsi de créer un équilibre. En revanche, deux matériaux ayant le même niveau d'activité de l'eau - c'est-à-dire un gâteau et le glaçage qui le recouvre - n'échangeront pas d'humidité l'un avec l'autre. En fait, l'activité de l'eau permet de savoir dans quelle direction l'eau veut se déplacer.
3. Les niveaux d'énergie de l'eau entrent en ligne de compte dans de nombreuses prédictions utiles. Par exemple, quels micro-organismes se développeront sur une substance, comment sa texture changera avec le temps, quand elle se décomposera, comment elle réagira avec d'autres substances, et bien d'autres choses encore.

Lequel utiliser ?

Cela dépend de ce que vous essayez d'accomplir. Aucune mesure n'est simplement meilleure que l'autre. Elles mesurent des concepts très différents et chacune offre de grands avantages dans des environnements différents.

Si vous essayez de trouver le bon poids de produit pour maximiser les bénéfices, la teneur en eau devrait être votre solution. Si votre objectif est de faire en sorte qu'un snack reste croustillant ou croquant pendant des mois sur l'étagère du magasin, ou de mettre de la gelée à l'intérieur d'un gâteau sans que celui-ci ne devienne détrempé, choisissez l'activité de l'eau.

Pour en savoir plus sur la science qui sous-tend ces deux mesures, explorez notre base de connaissances ->

Étant donné que la teneur en eau influe sur la texture, certains vous diront peut-être que c'est la seule mesure nécessaire pour contrôler à la fois la quantité et la qualité. Toutefois, ceux qui tentent cette approche apprennent rapidement qu'il est inefficace et presque impossible de gérer la croissance microbienne et d'autres problèmes liés à la qualité en utilisant uniquement le taux d'humidité.

Isothermes de sorption de l'humidité : Comment la teneur en eau et l'activité de l'eau agissent ensemble

L'activité de l'eau et la teneur en eau sont intéressantes séparément, mais l'association des deux peut révéler exactement comment résoudre une longue liste de mystères liés à l'humidité.

Parfois appelées "cartes d'humidité", les isothermes de sorption de l'humidité montrent comment la teneur en humidité et les niveaux d'activité de l'eau changent lorsque l'humidité est adsorbée et désorbée d'un matériau maintenu à une température constante.

En termes plus simples, une isotherme montre les variations de la teneur en eau et de l'activité de l'eau sur le même graphique.