Teneur en humidité 101 : Qu'est-ce que la teneur en humidité et comment l'utilise-t-on ?

L'eau est partout. Dans les aliments que nous mangeons, dans l'air que nous respirons et dans les objets qui nous entourent. Elle influence considérablement les caractéristiques physiques de tous ces éléments. Il n'est donc pas étonnant que les travailleurs, des charpentiers aux scientifiques spécialisés dans le pétrole, souhaitent savoir : quelle quantité d'eau contient ce matériau ?

C'est une question simple. Elle devrait donc avoir une réponse simple. Malheureusement, il est très difficile d'obtenir une réponse claire et précise.

Le principal défi (bien qu'il y en ait beaucoup) consiste à mesurer uniquement l'humidité tout en ignorant le reste du matériau. Une fois que l'eau s'est infiltrée dans un matériau, elle ne s'en échappe souvent pas facilement, ce qui rend difficile son élimination et sa mesure. D'autres méthodes, comme la mesure de l'humidité sans la retirer du matériau hôte, présentent une multitude d'autres défis.

Le choix de la méthode de mesure dépend de deux facteurs : le degré de précision requis et les compromis que vous êtes prêt à accepter.

• Si vous êtes un scientifique spécialisé dans le pétrole et que vous étudiez les quantités infinitésimales d'eau présentes dans le pétrole ou le plastique, vous serez peut-être prêt à consacrer le temps (et l'argent) nécessaires au titrage.
• Si vous êtes menuisier ou entrepreneur sur chantier et que vous devez déterminer si un morceau de bois est adapté, vous serez peut-être prêt à troquer la précision d'un appareil de laboratoire contre la facilité d'utilisation d'un appareil portable rapide qui estime le taux d'humidité.
• Si vous travaillez dans le secteur alimentaire ou dans la production de cannabis, vous pourriez avoir besoin d'une solution intermédiaire, comme la perte au séchage, qui offre une mesure relativement précise dans un délai raisonnable.

Les exemples ci-dessus sont loin de représenter toutes les utilisations possibles des mesures de teneur en humidité, mais les compromis sont similaires quel que soit le secteur d'activité. Quelle que soit la méthode choisie, méfiez-vous des nombreuses idées fausses concernant ce que la teneur en humidité peut et ne peut pas vous apprendre. Une règle simple à retenir est que la teneur en humidité est une mesure « quantitative ».

Par exemple, la teneur en humidité 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 humidité peuvent avoir un impact considérable sur les bénéfices.

La teneur en humidité fournit également des informations sur la texture, car une augmentation du taux d'humidité améliore la mobilité et abaisse la température de transition vitreuse.

Que ne vous apprend pas la teneur en humidité ? Presque rien sur les indicateurs de « qualité » tels que la consistance, la sécurité microbienne, la migration de l'humidité et la détérioration des nutriments. Il vaut mieux laisser ces facteurs clés à une autre mesure : l'activité de l'eau.

Activité de l'eau 101 : Qu'est-ce que l'activité de l'eau (Aw) et comment est-elle utilisée ?

La simple quantité d'eau contenue dans une substance ne donne pas une image complète de l'impact que l'eau aura sur le produit. C'est là que réside l'intérêt de l'activité de l'eau.

Si on l'examine de trop près, l'activité de l'eau peut sembler être un concept très complexe. Heureusement, vous n'avez pas besoin de connaître la thermodynamique et les équations obscures qui prouvent son fonctionnement. Les principes généraux suivants suffisent pour la plupart des gens.

1. L'activité de l'eau mesure le niveau d'énergie et la disponibilité de l'eau. Certaines substances contiennent beaucoup d'eau, mais celle-ci est retenue par des liaisons moléculaires. Elle est donc moins susceptible de s'écouler ou d'interagir avec le monde qui l'entoure. On parle alors de faible activité de l'eau, même si la quantité d'eau présente est importante. L'inverse peut également se produire : certaines matières contiennent très peu d'eau, mais celle-ci est très accessible.
2. L'eau recherche l'équilibre. Si vous laissez un biscuit moelleux à l'air libre dans un climat sec, l'atmosphère à faible activité hydrique absorbe l'humidité du biscuit à forte activité hydrique, afin de rétablir l'équilibre. En revanche, deux matières présentant le même niveau d'activité hydrique, par exemple un gâteau et le glaçage qui le recouvre, n'échangent pas d'humidité entre elles. En substance, l'activité hydrique vous indique dans quelle direction l'eau tend à se déplacer.
3. Les niveaux d'énergie de l'eau permettent de faire de nombreuses prédictions utiles. Par exemple, quels micro-organismes vont se développer sur une substance, comment sa texture va évoluer au fil du temps, quand elle va se décomposer, comment elle va réagir avec d'autres substances, et bien d'autres choses encore.

L'activité de l'eau peut être mesurée de différentes manières, les deux plus courantes étant les capteurs de capacité et les instruments à miroir refroidi. Les capteurs de capacité sont souvent peu coûteux, mais au détriment de la précision et de l'exactitude. Les dispositifs à miroir refroidi sont plus précis et sont généralement considérés comme la norme dans l'industrie alimentaire. D'autres méthodes plus spécialisées comprennent les capteurs électrolytiques résistifs et les lasers à diode accordables.

Contrairement à la teneur en humidité, l'activité de l'eau est particulièrement utile pour gérer la qualité et la sécurité d'une substance ou d'un produit, et non sa quantité. À ce titre, elle a été largement adoptée dans les industries alimentaire, pharmaceutique et du cannabis.

Lequel devriez-vous utiliser ?

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

Si vous cherchez à déterminer le poids idéal d'un produit afin d'optimiser vos profits, la teneur en humidité devrait être votre critère de référence. Si votre objectif est de conserver le croustillant ou le croquant d'un snack pendant plusieurs mois en rayon, ou d'incorporer de la gelée dans un gâteau sans que celui-ci ne devienne pâteux, optez pour l'activité de l'eau.‍

Pour approfondir vos connaissances scientifiques sur ces deux mesures, consultez notre base de connaissances —>

Étant donné que la teneur en humidité influe sur la texture, certains pourraient vous dire qu'il s'agit de la seule mesure nécessaire pour suivre à la fois la quantité et la qualité. Cependant, ceux qui essaient cette approche se rendent vite compte qu'il est inefficace et presque impossible de gérer la croissance microbienne et d'autres problèmes liés à la qualité en se basant uniquement sur la teneur en humidité.

Isothermes de sorption d'humidité : comment la teneur en humidité et l'activité de l'eau fonctionnent ensemble

L'activité de l'eau et la teneur en humidité sont deux paramètres précieux pris séparément, mais en les associant, on peut découvrir exactement comment résoudre une longue liste de mystères liés à l'humidité.

Parfois appelées « cartes d'humidité », les isothermes de sorption d'humidité représentent graphiquement l'évolution de la teneur en humidité et des niveaux d'activité de l'eau lorsque l'humidité est adsorbée et désorbée d'un matériau maintenu à température constante.

En termes plus simples : une isotherme montre les changements à la fois dans la teneur en humidité et dans l'activité de l'eau sur le même graphique.

Chaque substance a une isotherme différente, et la relation entre la teneur en humidité et l'activité de l'eau n'est pas linéaire et peut être complexe et imprévisible, jusqu'à ce que vous la voyiez représentée sur une isotherme, bien sûr.

Dans le passé, les isothermes n'étaient pas particulièrement pratiques, car il fallait un mois ou plus de travail en laboratoire pour créer un seul graphique. Le processus consistait à placer des échantillons dans des dessiccateurs, puis à les peser à plusieurs reprises pendant des jours ou des semaines pour obtenir un seul point de données. Les nouvelles technologies ont automatisé le processus et contribué à rendre les isothermes plus accessibles et plus pratiques.

Aujourd'hui, ils sont fréquemment utilisés dans l'industrie alimentaire pour déterminer avec précision les niveaux auxquels surviennent des changements tels que l'agglomération, la formation de grumeaux et la perte de texture, pour prédire la façon dont un produit réagira à des changements de formulation, pour estimer la durée de conservation, et bien plus encore. Ils sont également fréquemment utilisés pour analyser le bois, les matériaux de construction et les textiles.

Tirer vos propres conclusions

La teneur en humidité et l'activité de l'eau ont des forces différentes. Les visualiser ensemble sous forme d'isotherme révèle des informations plus précieuses que chacune d'elles ne le ferait seule.

Dans de nombreux cas, il n'existe pas de mesure universelle : tout dépend de l'application. C'est à l'utilisateur de décider.

Si vous avez besoin d'aide pour choisir l'instrument qui vous convient ou celui dont vous avez besoin, contactez-nous. Nos experts sont à votre disposition.

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