Senza una durata di conservazione accurata e specifica per ogni prodotto, potresti scartare prodotti scaduti che sono ancora buoni. Oppure vendere prodotti non scaduti che in realtà sono difettosi. Potresti pagare troppo per un imballaggio che non aiuta il tuo prodotto. Oppure rinunciare a una durata di conservazione significativa che potresti ottenere con un imballaggio migliore. Il punto è che non puoi saperlo con certezza perché operi all'oscuro.

Allora perché non si effettuano più test sulla durata di conservazione?

Test completi sulla durata di conservazione

In genere, ciò è dovuto al fatto che un test di durata di conservazione completo e accurato è un compito arduo. Implica relazioni complesse tra umidità, temperatura e modalità di guasto del prodotto.

Molti fattori possono rendere il vostro prodotto non sicuro o sgradevole al gusto: muffa, proliferazione microbica, irrancidimento, alterazioni della consistenza o del sapore, degradazione delle vitamine. La maggior parte delle persone non ha le competenze necessarie per eseguire internamente test completi sulla durata di conservazione, e affidarsi a un laboratorio esterno è costoso.

Esiste un'alternativa scientificamente valida a questo tipo di test sulla durata di conservazione. Si tratta della durata di conservazione semplificata dall'attività dell'acqua. Genera tutti i dati necessari per prevedere la durata di conservazione del prodotto da un esperimento che chiunque, anche una piccola startup, può permettersi di eseguire.

Durata di conservazione e attività dell'acqua

In che modo l'attività dell'acqua semplifica la durata di conservazione?

1. Elimina le distrazioni. Conoscendo l'attività dell'acqua del tuo prodotto, saprai quali modalità di guasto rappresentano un problema per quel prodotto.
2. Semplifica la previsione. È possibile utilizzare il misuratore di attività dell'acqua insieme a un altro metodo di misurazione (che dipende dalla modalità di guasto specifica) per eseguire un semplice esperimento interno che consentirà di prevedere con precisione la durata di conservazione.
3. Standardizza la produzione. È possibile impostare una specifica di attività dell'acqua che consente di ottenere una durata di conservazione ottimale per ogni lotto.

I dati relativi alla durata di conservazione possono fornire informazioni preziose per aiutarti a prevenire il deterioramento dei prodotti, prevedere e prolungare la durata di conservazione, scegliere l'imballaggio più conveniente e molto altro ancora.

In che modo l'attività dell'acqua permette di prevedere la durata di conservazione?

L'attività dell'acqua è un mezzo importante per prevedere e controllare la durata di conservazione dei prodotti alimentari. La durata di conservazione è il periodo durante il quale un prodotto rimane sicuro, mantiene le proprietà sensoriali, chimiche, fisiche e microbiologiche desiderate ed è conforme alle indicazioni nutrizionali riportate in etichetta. Molti fattori influenzano la durata di conservazione, tra cui l'attività dell'acqua, il pH, il potenziale redox, l'ossigeno, l'uso di conservanti e le condizioni di lavorazione/conservazione. Misurando e controllando l'attività dell'acqua negli alimenti e nei prodotti farmaceutici, è possibile:

• Prevedere quali microrganismi saranno potenziali fonti di deterioramento e infezione
• Mantenere la stabilità chimica degli alimenti
• Ridurre al minimo le reazioni di imbrunimento non enzimatiche e le reazioni spontanee di ossidazione autocatalitica dei lipidi
• Controllare l'attività degli enzimi
• Prolungare la durata dei nutrienti e delle vitamine negli alimenti
• Ottimizzare le proprietà fisiche degli alimenti

Fattori che determinano la durata di conservazione

Ci sono tre fattori principali che influenzano la durata di conservazione: proprietà microbiche, cambiamenti chimici e deterioramento fisico. Tutti questi fattori sono collegati all'attività dell'acqua.

Crescita microbica

La muffa e la proliferazione microbica sono le minacce più pericolose per la durata di conservazione. Il controllo dell'attività dell'acqua può inibire o impedire la proliferazione microbica, prolungare la durata di conservazione e consentire di conservare alcuni prodotti in modo sicuro senza refrigerazione. Utilizzando tabelle ben definite, è possibile impostare un limite di attività dell'acqua per il proprio prodotto e utilizzarlo nei test di durata di conservazione.

Degradazione chimica

L'attività dell'acqua influenza la velocità delle reazioni chimiche di deterioramento perché l'acqua agisce come solvente, può essere essa stessa un reagente o può modificare la mobilità dei reagenti attraverso la viscosità. Ad esempio, le reazioni di imbrunimento non enzimatiche aumentano con l'aumentare dell'attività dell'acqua fino a un massimo compreso tra 0,6 e 0,7 aw, mentre l'ossidazione dei lipidi è ridotta al minimo tra circa 0,2 e 0,3 aw. La stabilità chimica ottimale si trova generalmente in prossimità del contenuto di umidità del monostrato, determinato dalle isoterme di assorbimento dell'umidità.

Deterioramento fisico

Gli ambienti con umidità elevata e (meno frequentemente) bassa possono influire sull'attività dell'acqua di un prodotto, causando cambiamenti indesiderati nella consistenza o nelle proprietà fisiche del prodotto e riducendone la durata di conservazione. Tra i problemi si possono citare la perdita di croccantezza nei prodotti secchi, l'agglomerazione e la formazione di grumi nelle polveri e la durezza o la gommosità nei prodotti umidi. Individuare l'attività dell'acqua critica per il proprio prodotto può richiedere alcune ricerche, ma l'attività dell'acqua rende tutto molto più semplice.

Imballaggio, spedizione e stoccaggio

Le variazioni dell'attività dell'acqua durante il trasporto e lo stoccaggio possono influire notevolmente sulla durata di conservazione. L'attività dell'acqua è una funzione della temperatura e le temperature di trasporto e stoccaggio possono influire sull'attività dell'acqua all'interno della confezione. Test semplificati sulla durata di conservazione possono aiutarti a determinare il miglior imballaggio e a valutare l'effetto delle condizioni di trasporto e stoccaggio sulla durata di conservazione del tuo prodotto.

Inizia con test semplificati

Le informazioni su come massimizzare la durata di conservazione sono disponibili nella letteratura scientifica dedicata all'alimentazione, ma può essere difficile trovare istruzioni dettagliate. Ci sono solo alcune cose da tenere a mente quando si sviluppa un piano per testare la durata di conservazione di un determinato prodotto.

NON cercare di analizzare tutto

Ci sono molti fattori che influiscono sulla durata di conservazione, ma quelli che hanno un impatto maggiore sono l'attività dell'acqua e la temperatura. Inizia controllando questi due fattori.

DETERMINARE le modalità di guasto più probabili

La durata di conservazione di un prodotto è generalmente influenzata solo da una o due modalità di deterioramento. Ad esempio, la durata di conservazione delle patatine è spesso compromessa dai sapori sgradevoli associati all'ossidazione dei lipidi. I test semplificati sulla durata di conservazione dovrebbero iniziare monitorando l'ossidazione dei lipidi a varie attività dell'acqua e temperature. Una volta considerati gli effetti dell'ossidazione dei lipidi, è possibile esaminare qualsiasi altro fattore potenzialmente limitante, come la consistenza.

I passaggi fondamentali per determinare la durata di conservazione

1. Controllare l'attività dell'acqua e la temperatura
2. Misurare e monitorare le variazioni dei fattori che determinano la durata di conservazione a una temperatura prestabilita.
3. w
4. Raccogliere dati nel tempo
5. Identificate l'intervallo di attività dell'acqua ideale per il vostro prodotto

Scegli il pacchetto giusto

Una volta determinato l'intervallo di attività dell'acqua ideale per il vostro prodotto, è il momento di considerare il confezionamento. Il fattore determinante più significativo per ciò che accadrà all'attività dell'acqua del vostro prodotto nel tempo è la permeabilità del materiale di confezionamento, ovvero la sua capacità di impedire il trasferimento di umidità in condizioni diverse (vedi Wong et al 1999). Per individuare il confezionamento corretto per la durata di conservazione desiderata, sono necessari due semplici parametri: la permeabilità della confezione e l'attività dell'acqua critica.

Trova il tuo WVTR

La forza motrice che determina il movimento dell'acqua attraverso l'imballaggio è la differenza nelle condizioni di attività dell'acqua all'interno e all'esterno dell'imballaggio. I produttori utilizzano l'imballaggio per controllare la velocità con cui l'acqua si muove. L'umidità viene trasferita attraverso l'imballaggio a una velocità indicata come tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR). È possibile utilizzare il WVTR in modelli matematici per determinare l'imballaggio ottimale per la durata di conservazione desiderata.

Identificate il vostro intervallo critico di attività dell'acqua

Uno degli obiettivi principali dei test sulla durata di conservazione è determinare il range ottimale di attività dell'acqua per il vostro prodotto. Potrebbe trattarsi di un'attività dell'acqua critica che, se superata, causerebbe immediatamente problemi di sicurezza o di consistenza che comprometterebbero la durata di conservazione. Oppure potrebbe trattarsi del "punto ottimale di umidità" che massimizza il profitto ed elimina potenziali problemi di gusto, consistenza e sicurezza.

Se i cambiamenti fisici sono la causa principale di guasto del vostro prodotto, una curva dinamica dell'isoterma del punto di rugiada (DDI) può essere in grado di identificare l'attività critica dell'acqua. Una curva DDI misura il cambiamento nelle proprietà di assorbimento di un campione mentre assorbe e desorbe l'acqua (vedi Figura 1).

Le curve DDI consentono di risparmiare molto tempo nell'identificazione di un'attività dell'acqua critica. È possibile ottenerle inviando un campione del proprio prodotto a METER Lab Services o utilizzando il VAPOR SORPTION ANALYZER per sviluppare le proprie curve DDI.

Se il deterioramento microbico è il fattore che limita la durata di conservazione, è possibile identificare un'attività dell'acqua critica o un intervallo di attività dell'acqua utilizzando limiti ben definiti dalla ricerca. Molti microrganismi rilevanti sono elencati in questa tabella che mostra la relazione tra attività dell'acqua e crescita microbica.

Se i fattori chimici quali l'ossidazione dei lipidi, la reazione di Maillard o la perdita di vitamine sono le principali cause di deterioramento del vostro prodotto, dovrete impegnarvi un po' di più. L'attività dell'acqua è correlata a molte di queste reazioni chimiche, ma dovrete sperimentare per determinare quale sia tale correlazione per il vostro prodotto specifico.

Confezione per una durata di conservazione ottimale

Una volta determinate la permeabilità della confezione e l'attività critica dell'acqua, tali valori possono essere utilizzati per elaborare modelli predittivi.

La modellizzazione predittiva viene spesso eseguita attraverso una serie di equazioni complesse (descritte nella sezione Risorse aggiuntive), ma esiste un metodo più semplice. Un programma software chiamato MOISTURE ANALYSIS TOOLKIT eseguirà questi calcoli al posto vostro. Il toolkit utilizzerà questi dati di base per determinare la durata di conservazione, impostare le specifiche di confezionamento ideali e consentirà persino di variare i parametri di analisi per esaminare diverse opzioni di confezionamento.

Scopri di più sulla durata di conservazione

In questo webinar di 30 minuti, gli scienziati alimentari Mary Galloway e Zachary Cartwright parlano di come ottenere risposte alle vostre domande sulla durata di conservazione. Imparate come:

• Risolvi i problemi e i reclami per scoprire perché la durata di conservazione sta terminando prima del previsto.
• Prevedi l'impatto delle modifiche alla ricetta sulla durata di conservazione
• Confronta l'effetto delle diverse opzioni di ingredienti
• Valutare se una specifica opzione di confezionamento possa aiutare a raggiungere o migliorare la durata di conservazione.

Risorse aggiuntive

ASTM International. ASTM E96-00 Metodi di prova standard per la trasmissione del vapore acqueo dei materiali. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2000.

Azanha, A.B., e Faria J. A. F. "Uso di modelli matematici per stimare la durata di conservazione dei cornflakes in imballaggi flessibili". Packaging Technology and Science 18, n. 4 (2005): 171-178.

Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S. e Carter, A.H. 2015. L'attività critica dell'acqua dalle isoterme dinamiche del punto di rugiada come indicatore della stabilità della polvere premiscelata. Journal of Food Measurement and Characterization. 9(4):479-486.

Carter, B.P., Galloway, M.T., Campbell, G.S. e Carter, A.H. 2015. L'attività critica dell'acqua dalle isoterme dinamiche del punto di rugiada come indicatore della croccantezza nei biscotti a basso contenuto di umidità. Journal of Food Measurement and Characterization 9(3):463-470.

Carter, B. P. e Schmidt, S. J. "Sviluppi nella determinazione della transizione vetrosa negli alimenti mediante isoterme di assorbimento dell'umidità". Food Chemistry 132, n. 4 (2012): 1693-1698.

Risbo, J. "La dinamica della migrazione dell'umidità nei sistemi alimentari multicomponenti confezionati I: previsioni sulla durata di conservazione per un sistema a base di cereali e uvetta". Journal of Food Engineering 58, n. 3 (2003): 239-246.

La stabilità e la durata di conservazione degli alimenti, a cura di David Kilcast e Persis Subramaniam. Woodhead Publishing, 2000.

Koutsoumanis, Konstantinos e George-John E. Nychas. "Applicazione di una procedura sperimentale sistematica per sviluppare un modello microbico per previsioni rapide sulla durata di conservazione del pesce". International Journal of Food Microbiology 60, n. 2-3 (2000): 171-84. doi:10.1016/s0168-1605(00)00309-3.

Del Nobile, M. A., Buonocore, G. G., Limbo, S. e Fava, P. "Previsione della durata di conservazione degli alimenti secchi a base di cereali confezionati in film sensibili all'umidità". Journal of Food Science 68, n. 4 (2003): 1292-1300.

Labuza, T.P., e Hyman, C. R. "Migrazione e controllo dell'umidità negli alimenti multidominio". Trends in Food Science & Technology 9, n. 2 (1998) 47-55.

Wong, Ee Hua, Teo, Y. C. e Lim, T. B. "Modellizzazione della diffusione dell'umidità e della pressione del vapore negli imballaggi IC". Presentazione alla Conferenza annuale sui componenti elettronici e la tecnologia, Seattle, WA, 25-28 maggio 1998.

Yuan, X., Carter, B. P. e Schmidt, S. J. "Determinazione dell'umidità relativa critica alla quale avviene la transizione da vetrosa a gommosa nel polidestrosio utilizzando uno strumento automatico di assorbimento del vapore acqueo". Journal of Food Science 76, n. 1 (2011) 78-89.

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