Risolvere i problemi di umidità negli snack

Raggiungere il gusto o la consistenza perfetti è solo l'inizio: da quel momento in poi, i vostri clienti si aspettano una consistenza perfetta, anno dopo anno.

In questo breve webinar abbiamo esplorato le problematiche che possono causare problemi inaspettati negli snack, come i produttori possono evitare di essere colti alla sprovvista e i metodi sicuri per garantire la coerenza. In questo webinar imparerete a conoscere:

• Perché prevedere l'ossidazione dei lipidi può essere controintuitivo
• Come la migrazione dell'umidità può causare spiacevoli sorprese
• Come prevedere in modo affidabile i cambiamenti di texture
• Modi efficienti per riformulare gli snack per ottenere un maggiore appeal sul mercato

Presentatori

Mary Galloway è l'application scientist di AQUALAB e gestisce il laboratorio di ricerca e sviluppo alimentare. È autrice di numerose pubblicazioni riguardanti l'attività dell'acqua e la sua influenza sulle proprietà fisiche. Mary utilizza i suoi anni di esperienza per aiutare i clienti a comprendere e risolvere i problemi dei prodotti legati all'umidità.

Trascrizione del webinar

Mary Galloway, presentatrice: Buongiorno. Grazie per essere qui con noi. Oggi parleremo di snack e di come gestire l'umidità.

Introduzione: I tre principali problemi di umidità negli snack

Presenterò le tre principali insidie degli snack: irrancidimento (ossidazione dei lipidi), alterazioni della consistenza e migrazione dell'umidità all'interno del prodotto. Parleremo poi di come utilizzare queste informazioni per la formulazione dei prodotti e di come ottenere la consistenza dei vostri prodotti.

Gli snack sono un gruppo di prodotti molto diversi tra loro. Abbiamo patatine, cracker, caramelle, prodotti a base di carne e prodotti sani che hanno un valore nutrizionale. Sono pronti da mangiare, tendono ad avere un'umidità medio-bassa e sono confezionati per essere consumati facilmente. Vogliamo che i consumatori li mangino e basta: è questo che li rende uno snack.

In genere i marchi di snack food cercano di ottenere un'esperienza specifica per il cliente: quando si mangia una patatina o un cracker si vuole una bella croccantezza, mentre se si mangia carne secca si vuole una consistenza molto diversa.

La maggior parte dei marchi non si preoccupa dei problemi di muffa perché vive in un intervallo di attività dell'acqua inferiore. L'intervallo di attività dell'acqua per le muffe è di 0,7 e la maggior parte degli snack è al di sotto di questo valore. Quindi, come può essere utile l'attività dell'acqua se non stiamo parlando di muffe?

Ebbene, la domanda è: cosa succede quando sorgono i problemi?

Cosa succede se si prepara un trail mix che ora ha noci irrancidite? O una barretta che è diventata dura o che ha iniziato a formarsi prima della scadenza? Questo è stato un argomento piuttosto scottante per i media ultimamente. E che dire di una torta ripiena che presenta una fastidiosa umidità appiccicosa all'interno della confezione?

Possiamo prevedere questi problemi e capire come evitarli? E possiamo usarlo per aiutarci con le nuove formulazioni?

La misurazione dell'umidità totale è fondamentale per risolvere i problemi

Il contenuto di umidità è necessario per ottenere la giusta consistenza, che è quella che aiuterà a fornire una buona esperienza al cliente. Quando mangiano il cracker, la patatina o la carne secca di cui ho parlato prima, è la consistenza che cercano.

Ecco perché è necessario conoscere il contenuto di umidità. Tuttavia, il contenuto di umidità non è di grande aiuto in caso di problemi legati all'umidità: ciò di cui abbiamo bisogno è una misurazione dell'umidità totale, ovvero del contenuto di umidità legato all'attività dell'acqua.

L'attività dell'acqua è la chiave per capire questi problemi cruciali legati all'umidità, non il contenuto di umidità. Approfondirò l'argomento in futuro.

Ho qui alcuni snack. Ci concentreremo sui tre problemi principali degli snack di cui ho parlato prima: l'ossidazione dei lipidi (irrancidimento), i cambiamenti di consistenza (diventare morbidi, duri o entrambi) e la migrazione dell'umidità nei prodotti multicomponenti.

Problema n. 1 - Ossidazione dei lipidi

Per quanto riguarda l'ossidazione dei lipidi, gli alimenti che presentano questo problema sono quelli ad alto contenuto di grassi. In genere si tratta di patatine fritte, noci, fritture, formaggi, semi e simili. Ma non si tratta solo dell'alto contenuto di grassi, ma anche di un'altra parte: un basso contenuto di umidità e una bassa attività dell'acqua.

Vi spiego perché questo è un problema.

Questo è un diagramma di stabilità. L'aspetto davvero utile e interessante è la curva di ossidazione dei lipidi. Questa mostra l'attività dell'acqua sull'asse x, che aumenta da sinistra a destra. Poi il contenuto di umidità e la velocità di reazione relativa sono sull'asse y.

Se seguiamo la traiettoria dell'ossidazione dei lipidi, vedremo che inizia molto in alto a bassi livelli di attività dell'acqua, per poi scendere. La velocità di reazione si riduce fino a circa 0,325. Poi torna a salire quando l'attività dell'acqua aumenta. Poi torna a salire quando l'attività dell'acqua aumenta. Quindi, mentre analizziamo questo aspetto, teniamo a mente i prodotti snack ad alto contenuto di grassi che ho menzionato.

Prendiamo ad esempio una patatina: l'attività dell'acqua per una patatina è di circa 0,1-0,2. Se si osserva questo intervallo sul grafico, si nota che ha un tasso di ossidazione dei lipidi molto elevato in questa zona. Se si osserva questo intervallo sul grafico, si nota che il tasso di ossidazione dei lipidi è molto elevato in questa zona. Ma notiamo anche che il tasso di ossidazione è al minimo tra lo 0,3 e lo 0,5 di attività dell'acqua. Ciò significa che se riusciamo a spostare l'attività dell'acqua a 0,3-0,5, il rischio di ossidazione lipidica si riduce al minimo.

Il motivo è che nell'area di attività dell'acqua più bassa a sinistra, le molecole di grasso sono esposte all'aria, quindi è l'aria che si occupa dell'ossidazione in quel momento. Poi si raggiunge il tasso di ossidazione lipidica più basso, l'acqua avvolge effettivamente la molecola di grasso e la protegge. Poi, quando aumentiamo di nuovo l'attività dell'acqua, l'ossigeno dell'acqua stessa diventa un reagente e inizia a ossidare il grasso. Quindi, se riuscite a portare l'attività dell'acqua del vostro prodotto tra 0,3 e 0,5, non avrete più problemi di ossidazione dei liquidi.

Il vero problema è che si perde nitidezza in quell'area, ma per questi prodotti è quello che vuole il consumatore, giusto? Vogliono un chip bello da vedere. Quindi come possiamo superare questo problema? Bilanciando la consistenza con la possibilità di irrancidimento.

L'ossigeno è il nostro nemico, onestamente. È quello che causa l'irrancidimento. Cosa possiamo fare per ridurla? Beh, usare un assorbitore di ossigeno - e lo vedrete in alcuni di questi prodotti. Oppure si può introdurre un lavaggio con azoto o con un altro ambiente che sostituisca l'ossigeno presente. In pratica, se si riduce l'ossigeno nella confezione, non c'è più ossigeno che possa reagire con il grasso e causare l'irrancidimento.

L'altra cosa da fare è scegliere l'imballaggio giusto. Questo diagramma spiega il tasso di trasmissione del vapore acqueo, ovvero quanta acqua entra nella confezione. Bisogna assicurarsi di mantenere il giusto tipo di imballaggio. Più basso è il tasso di trasmissione del vapore, meglio è: è più sigillato contro l'acqua nell'aria.

Un altro aspetto da considerare è l'OTR, il tasso di trasmissione dell'ossigeno. Anche questo deve essere basso, perché se la confezione ha un ottimo tasso di trasmissione del vapore acqueo, ma ha un OTR elevato, si lascia comunque entrare molto ossigeno e questo causerà l'irrancidimento.

L'altra considerazione è che la luce ha un effetto enorme sulla reazione di ossidazione. Se riuscite a ridurre al minimo la luce nella confezione, sarà molto meglio. Quindi niente imballaggi trasparenti e niente imballaggi con finestre. Anche se avete una confezione fantastica, ma aggiungete una finestrella per vedere il prodotto, questa può essere un vero punto debole.

Problema n. 2 - Cambiamenti nella texture

Sono leggermente diversi perché non si tratta di alimenti ad alto contenuto di grassi. Alcuni di questi sono le patatine vegetali, la frutta secca, i biscotti, i cracker, le barrette, alcuni dolciumi, le caramelle gommose, forse la liquirizia, e alcuni ingredienti funzionali. Questi prodotti hanno un contenuto di umidità medio-basso e lo stesso vale per l'attività dell'acqua.

Cosa può causare la perdita di consistenza di questi prodotti? Stiamo osservando un diagramma dell'atmosfera e di come l'imballaggio impedisca all'umidità di penetrare. Questo è il vostro più grande nemico: l'ambiente che circonda il vostro prodotto, o le condizioni esterne.

Se avete un imballaggio rivestito di carta oleata o qualcosa di simile, il tasso di trasmissione del vapore acqueo non sarà molto buono: sarà troppo alto e molta acqua e vapore potranno entrare o uscire dal vostro prodotto.

Perché l'umidità può andare in entrambe le direzioni. Abbiamo avuto clienti che, ad esempio, hanno prodotto una barretta che col tempo diventa dura e stanno cercando di capire come ciò possa accadere. Il motivo è che la confezione non la protegge dalle condizioni esterne.

Se l'atmosfera esterna è più umida, l'umidità può passare attraverso l'imballaggio e aumentare i livelli di umidità all'interno del prodotto, ma può anche accadere il contrario. Se l'umidità del prodotto è superiore a quella dell'atmosfera, l'umidità va nella direzione opposta e si può perdere attraverso l'imballaggio.

Un altro aspetto da considerare sono le condizioni di conservazione. Anche la temperatura e l'umidità relativa influiscono su questo aspetto. Se la temperatura o l'umidità sono elevate, ad esempio in un camion, il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua del prodotto ne risentiranno, a seconda del grado di isolamento dell'imballaggio.

In genere, nel 99% dei casi, un aumento della temperatura aumenta l'attività dell'acqua. Se producete un prodotto di cui siete molto soddisfatti - buona attività dell'acqua, buona consistenza, tutto meraviglioso, ma la confezione non è altrettanto buona - se lo mettete in un'area ad alta temperatura, l'attività dell'acqua aumenta. E se l'attività dell'acqua aumenta al punto da rendere il vostro prodotto indesiderabile, allora avete un problema.

Voglio quindi fare un rapido esempio di alcune chips di cavolo riccio che abbiamo testato in passato. Questa è un'isoterma. Intervengo un po' - ne ho mostrato una piccola parte nella diapositiva sulla stabilità. Se non avete familiarità con le isoterme, ne parlo spesso. Sul nostro sito web sono disponibili ottime risorse sulle isoterme, sulla loro utilità e su ciò che si può fare con esse. Vi consiglio di andare sul sito e di cercarle. Troverete ottime informazioni.

Quindi, tornando a questa isoterma, abbiamo preso delle patatine di cavolo e abbiamo messo un campione sul nostro strumento, in aria umida per l'adsorbimento. Poi ne tracciamo il peso e lo asciughiamo. Questo ci mostra come reagisce il prodotto in presenza di umidità o in condizioni di essiccazione. Possiamo capire molto da questo, soprattutto quando parliamo di consistenza.

Qui c'è un piccolo cerchio con la scritta RHc, che significa attività idrica critica o umidità relativa. Poiché stiamo parlando dell'aria, è a 0,57, il che significa che per le chips di cavolo riccio questo punto indica un cambiamento nella consistenza. Questo è il punto in cui le chips di cavolo riccio iniziano a diventare morbide. E questo non è ciò che vuole il produttore, che le vuole belle e croccanti.

Questo ci dice che se manteniamo le patatine al di sotto dello 0,57 di attività dell'acqua, manteniamo la consistenza croccante che cerchiamo e rimaniamo al di sotto dello 0,7 di attività dell'acqua per le muffe.

Problema n. 3 - Migrazione dell'umidità

Bene, migrazione dell'umidità. Si tratta di un fenomeno leggermente diverso dalle variazioni di consistenza causate dall'ingresso di fattori esterni nel prodotto. Qui si parla di migrazione dell'umidità all'interno di due o più componenti.
I prodotti che presentano questo problema sono quelli come i biscotti ripieni, le torte, le barrette con inclusioni o i biscotti con inclusioni. Quindi frutta, noci, cioccolato, miscele di frutta e noci. I produttori mi hanno raccontato che, dopo aver messo insieme un frutto o una noce, hanno riscontrato dei problemi e non ne capiscono il motivo.

Perché l'umidità si muove? Non ha affatto a che fare con il contenuto di umidità. Ha a che fare con la fisica e i livelli di energia. E quando parliamo di questo, parliamo di attività dell'acqua.

In questo grafico, abbiamo i mirtilli a sinistra con un'attività idrica di 0,66 e li aggiungiamo alle mandorle a destra che hanno un'attività idrica di 0,43. Cosa succederà? Quando si mettono insieme queste cose, l'umidità si sposta perché i livelli di attività dell'acqua non corrispondono. In questo caso, l'acqua si sposta dai mirtilli alle mandorle.

Come si fa a gestirlo? Dovete mettere insieme questi ingredienti, dovete costruire il vostro prodotto, quindi come potete gestire la migrazione dell'umidità? Questo grafico mostra un esempio: È possibile prevedere quale sarà l'attività dell'acqua finale dopo la miscelazione. Si può prevedere il livello finale di attività dell'acqua a cui finiranno i mirtilli e le mandorle insieme, e se ci saranno problemi.

Ecco un altro esempio di barretta pressata a freddo super semplice. Abbiamo la pasta di datteri come traccia blu. Poi abbiamo aggiunto degli anacardi - sono molto piatti, molto densi, quindi non raccolgono molto bene l'umidità. E poi abbiamo anche del cocco che abbiamo deciso di aggiungere al mix.

Queste sono le isoterme per ciascuno di questi componenti. Questo grafico proviene da un programma che abbiamo qui ad AQUALAB. Si prevede che l'attività dell'acqua con tutti questi componenti insieme sia in corrispondenza di questa linea blu. È un punto di calibrazione. E poi l'isoterma combinata tra questi due prodotti è qui in viola. Dice che quando li mescoliamo tutti insieme, l'attività dell'acqua sarà pari a 0,63.

Ora torniamo indietro e valutiamo - va bene? Gli anacardi avranno l'effetto maggiore, ovvero aumenteranno l'umidità. Ma forse va bene così, forse la consistenza è ancora bassa, giusto? Forse in questa barretta è accettabile.

Quindi, per ribadire, si scelgono gli ingredienti, si prevede l'attività finale dell'acqua e poi si valuta per ciascuno di questi componenti. In questo caso, forse va bene e possiamo procedere. Se invece non va bene, si possono fare degli aggiustamenti, ma questo si può fare prima di mescolare qualsiasi cosa.

Un altro modo per farlo è quello di affrontare la questione da un'angolazione diversa. Scegliete un'attività acquatica comune, quindi regolate l'attività acquatica di ogni componente in modo che corrisponda.

Uso spesso questo esempio: si tratta di una torta a merenda che viene farcita e poi glassata. Ha tre componenti diversi e tutti hanno una consistenza completamente diversa. Ciò significa che hanno tre contenuti di umidità molto diversi. Ecco le isoterme. Vedrete che la glassa è in blu, c'è molto zucchero, ovviamente, nella glassa, e tende a essere molto piatta. Nel ripieno di crema c'è molto grasso, ecco l'isoterma per questo. E poi abbiamo la torta in verde.

In questo caso, abbiamo deciso che l'attività dell'acqua deve essere di 0,7. A 0,7, tutti questi ingredienti avranno la giusta consistenza. La torta non sarà né troppo dura né troppo morbida. Il ripieno di crema sarà bello e cremoso e la glassa farà un buon lavoro per proteggere la torta come barriera contro l'umidità.

Ma si noti che tutti mantengono la stessa attività idrica anche se hanno un contenuto di umidità molto diverso. In questo caso, la torta ha un contenuto di umidità del 20%, la crema di farcitura del 15% circa e la glassa del 5% circa.

Questo è un altro modo di procedere: scegliere un'attività idrica specifica in cui ci piacciono tutti i singoli componenti e poi metterli insieme. Poiché si tratta della stessa attività idrica, l'umidità non si sposterà.

E se questi metodi non sono disponibili per gestire la migrazione dell'umidità? Si può rallentare il processo di diffusione, ma alla fine l'umidità si sposterà. Forse si può rallentare abbastanza da mantenere la durata di conservazione per il periodo di tempo desiderato. Come ho detto, la migrazione avverrà comunque, ma forse è possibile rallentarla in modo da ottenere la durata di conservazione desiderata.

L'altra idea è quella di creare una barriera fisica all'umidità. Prendiamo ad esempio il cioccolato. Se avete mai mangiato un cono gelato preconfezionato, avete visto che l'interno del cono è ricoperto di cioccolato, che costituisce la barriera all'umidità tra il gelato e il cono stesso.

Se non è possibile fare nulla di tutto ciò, si può ricorrere a confezioni separate. Pensate al formaggio e ai cracker, anche quelli a lunga conservazione. Il cracker deve essere croccante, il formaggio deve essere morbido e a volte non è possibile farlo. Ma è possibile separarli completamente nella loro confezione.

Utilizzo dell'umidità totale per una più facile formulazione del prodotto

Bene, come possiamo utilizzare queste informazioni per la formulazione? Diciamo che abbiamo prodotti che sappiamo essere nell'area dei problemi di ossidazione lipidica, o di cambiamento di consistenza, o di migrazione dell'umidità. In questo modo sapremo qual è il nostro più grande nemico e potremo tenerne conto ed evitarlo.

Come possiamo farlo? Diciamo che vogliamo creare una nuova varietà o un nuovo sapore di qualcosa. Potete utilizzare le informazioni precedenti e trasferirle alla vostra nuova varietà.

Oppure se siete interessati a riformulare un prodotto "clean label", quindi senza conservanti, o se state riducendo lo zucchero o altro ancora. Come possiamo tenerne conto? Ora sappiamo come le modifiche agli ingredienti influiscono sul prodotto finale, quindi possiamo caratterizzare le nuove formulazioni.

Ecco un rapido grafico con l'attività dell'acqua e il contenuto di umidità, come abbiamo visto nelle isoterme. Abbiamo due diverse formulazioni. Potrebbe trattarsi di due barrette diverse, o di un rivestimento su una gomma per evitare la sineresi che a volte si verifica con le gomme, che diventano appiccicose all'esterno. Quindi stiamo provando nuovi rivestimenti. Si potrebbero eseguire delle isoterme su questi rivestimenti e confrontare il modo in cui l'umidità interagisce tra loro.

Si può anche mettere in relazione la degradazione degli ingredienti funzionali con l'attività dell'acqua, il che è davvero fantastico, perché si possono prendere tutte queste informazioni chiave, come il contenuto di umidità, l'attività dell'acqua, la potenza dell'ingrediente funzionale - vitamina C o proteina o qualsiasi altra cosa - e combinarle e avere tutto in un unico grafico, tutto correlato, in modo da poter produrre la formulazione ottimale.

Va bene. Sono ottimi, ci dicono a cosa stiamo andando incontro, ci mostrano le insidie e ci aiutano a pianificare come combatterle.

Utilizzo dell'umidità totale per garantire la consistenza del prodotto

Come si fa a ottenere costantemente i risultati? Ora sapete dove volete andare, ma come ci arriverete? Quello che dobbiamo fare è produrre con costanza.

In questo grafico, al centro c'è questa adorabile faccina sorridente. È lì che vogliamo che siano i nostri clienti, giusto? Vogliamo che siano fedeli al marchio perché abbiamo prodotto in modo coerente. Quando riceveranno il pacco, sapranno che è esattamente quello che si aspettano, senza brutte sorprese, senza muffa, noci rancide o cose del genere. Se riusciamo a raggiungere questo obiettivo, il consumatore sarà propenso a provare i nuovi prodotti che presentiamo, giusto? Hanno avuto buone esperienze con i prodotti A e B, quindi quando usciamo con i prodotti C e D, pensano: "Oh, mi sono piaciuti molto gli altri, sono disposto a provare questo nuovo prodotto e vedere se mi piace".

Sfortunatamente, può accadere anche il contrario. Le esperienze negative influiscono anche sulle percezioni future. Supponiamo di avere un prodotto che è piaciuto, ma poi la barretta ha iniziato ad ammuffire e hanno dovuto buttare via un'intera scatola. Questo li renderà molto riluttanti ad acquistare il vostro prodotto in futuro o a provare qualsiasi cambiamento che potreste introdurre. Quindi dovete essere consapevoli di entrambi questi aspetti e dovete concentrarvi sulla produzione di consistenza.

Ecco un piccolo grafico. Questo è un esempio di isoterma - continuiamo con l'esempio della barra. Qui, in rosso, abbiamo un'attività idrica target a cui miriamo. Mostra anche un certo contenuto di umidità che vogliamo per ottenere la giusta consistenza. Se riusciamo a mantenere questa zona, riusciremo a raggiungere il punto giusto. Il bello di raggiungere il punto giusto è che il consumatore avrà sempre ciò che desidera.

Ridurrà al minimo alcuni aspetti negativi e aumenterà quelli positivi. Se ci troviamo in questa zona, dove l'attività dell'acqua diminuisce e il contenuto di umidità si riduce, perdiamo in qualità. Non è quello che vuole il consumatore. Se andiamo troppo in alto, perdiamo sicurezza. Vogliamo creare un cuscinetto. Se un prodotto è destinato a rimanere in un'area ad alta temperatura, sappiamo che l'attività dell'acqua aumenterà e ciò potrebbe modificare la consistenza o introdurre muffe. In quest'area, con un contenuto di umidità inferiore, stiamo perdendo in termini di resa e ricavi. Il prodotto si sta asciugando troppo, non è nella zona ottimale.

In genere questi prodotti vengono venduti a peso, quindi si sa che questo danneggia l'attività. Quindi, se riuscite a centrare il punto giusto, questo vi aiuterà in tutti i modi possibili, sia per l'azienda che per il prodotto.

Conclusioni

Come si usa l'umidità totale? Per umidità totale si intende il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua. Entrambi devono essere monitorati perché si vuole essere certi di mantenere la giusta consistenza. E si vuole essere certi che l'attività dell'acqua sia corretta per non avere problemi di migrazione dell'umidità o di cambiamento della consistenza o altre cose di cui abbiamo già parlato.

È quindi possibile utilizzare questa misurazione per definire le specifiche del processo e dire: "Ok, questo è lo sweet spot che voglio, questo è ciò che faremo", e poi monitorarlo. Potete sapere se ci saranno cambiamenti nella vostra produzione. Se il vostro forno è troppo caldo, ve ne accorgerete monitorando il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua, e potrete fare una regolazione. È possibile farlo prima che il prodotto arrivi alla fine della linea, al collaudo finale QA, dove si scoprirebbe che "Oh, qui abbiamo mancato il bersaglio". È possibile apportare le modifiche in produzione fin dalle prime fasi. Così si sa che se si rispettano sempre le specifiche, si otterrà un prodotto affidabile, senza sorprese. Avete già fatto tutta la preformulazione. State utilizzando tutte le informazioni possibili.

Punti chiave della revisione

Ecco quindi alcuni dei punti chiave che voglio sottolineare.

1. Per quanto riguarda l'ossidazione dei lipidi, bisogna ricordare che è necessario bilanciare la consistenza e il livello di ossidazione. Potreste dover essere un po' più creativi, pensare in modo diverso a come combattere questo problema.
2. Si vuole essere in grado di gestire l'umidità all'interno di un prodotto. È necessario conoscere l'attività dell'acqua e il modo in cui si muove.
3. È possibile preformulare con dati chiave, collegare tutte le informazioni sull'umidità di tutti i singoli componenti e persino prevedere la degradazione degli additivi nutrizionali.
4. È possibile utilizzare le letture dell'umidità totale dopo la formulazione per capire tutti questi altri fattori che vi aiuteranno a produrre un lotto sempre omogeneo.

Bene, questo è tutto per la mia presentazione di oggi. Grazie per aver partecipato!