Misurazione Contenuto di umidità: è più complicato di quanto si pensi

Contenuto di umidità la percentuale di acqua presente in un prodotto alimentare o in altro materiale, espressa in rapporto al peso umido o secco del materiale stesso.

La quantità di acqua presente in un materiale influisce sulla qualità e sulla durata di conservazione del prodotto, ma Contenuto di umidità non è sufficiente per prevedere la sicurezza o la stabilità del prodotto. Per stabilire se un prodotto è sicuro o stabile, è necessario conoscere anche Attività dell'acqua.

Che cos’è Contenuto di umidità?

Contenuto di umidità semplicemente la quantità di acqua presente in un materiale. Viene espresso come percentuale del peso totale del materiale (a umido) o come percentuale della sostanza secca (a secco).

Sebbene entrambi i metodi misurino lo stesso materiale, forniscono risultati diversi poiché utilizzano pesi di riferimento diversi. Per la base umida, il peso di riferimento è il peso totale (acqua + sostanza secca). Per la base secca, il peso di riferimento è costituito esclusivamente dalla sostanza secca. Ciò significa che i valori a base secca saranno sempre superiori a quelli a base umida.

Negli alimenti, Contenuto di umidità sulla consistenza, sul peso, Contenuto di umidità viscosità, sull'aspetto e sulla suscettibilità al deterioramento microbico. L'umidità è in genere il componente più abbondante negli alimenti, il che la rende una variabile fondamentale nella loro composizione.

Come misurare Contenuto di umidità

Contenuto di umidità solitamente misurato utilizzando uno di questi tre metodi principali:

• Perdita per essiccamento (nota anche come metodo termogravimetrico)
• Spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR)
• Titolazione di Karl Fischer

Ogni metodo si basa su un principio diverso ed è adatto a diversi tipi di campioni.

1. Perdita per essiccazione

Questo metodo consiste nel misurare il peso di un campione prima e dopo l'essiccazione. Il campione viene essiccato a una temperatura prestabilita fino a raggiungere una massa costante. Il Contenuto di umidità determinato calcolando la perdita di peso subita durante l'essiccazione.

La perdita per essiccazione è un metodo analitico comunemente utilizzato per Contenuto di umidità solidi e Contenuto di umidità semisolidi. Il metodo del forno, descritto nei metodi AOAC 930.15, 935.29, 950.46, 984.25 e altri, è il metodo più diffuso per la misurazione dell'umidità negli alimenti poiché richiede un'infrastruttura minima.

Uno svantaggio dei metodi che prevedono l'uso del forno è che il calore utilizzato per essiccare il campione può provocare la volatilizzazione di altri composti volatili, come gli acidi grassi a catena corta e l'alcol. Ciò significa che tali metodi possono sovrastimare Contenuto di umidità alcuni campioni.

Gli analizzatori di umidità (talvolta chiamati bilance per l'umidità) rappresentano una versione modernizzata del metodo del forno, in grado di misurare e registrare automaticamente la perdita di peso. Sono ampiamente utilizzati nel controllo qualità perché sono semplici, veloci e non richiedono l'uso di strumenti di pesatura separati.

2. Spettroscopia nel vicino infrarosso

La spettroscopia NIR identifica la composizione dei materiali in base al modo in cui questi assorbono e riflettono la luce nello spettro del vicino infrarosso. L'acqua assorbe la luce NIR in modi caratteristici, pertanto la spettroscopia NIR può essere utilizzata per stimare rapidamente Contenuto di umidità.

I principali vantaggi della tecnologia NIR per la misurazione dell'umidità sono la rapidità (risultati in pochi secondi), la natura non distruttiva dei test e la facilità di implementazione in linea o a bordo linea durante il processo di produzione.

Il NIR è un metodo di misurazione indiretto, nel senso che stima Contenuto di umidità di un modello statistico addestrato con campioni noti. L'accuratezza dipende dalla qualità e dalla pertinenza del modello di calibrazione. I sistemi NIR devono essere calibrati per ogni specifico tipo di prodotto e convalidati rispetto a un metodo primario prima di essere impiegati per l'uso di routine.

3. Titolazione di Karl Fischer

La titolazione di Karl Fischer è un metodo chimico che consente di misurare in modo diretto e specifico la presenza di acqua, anche a livelli molto bassi. A differenza dei metodi che prevedono l'uso del forno, non risente della presenza di altri composti volatili.

La titolazione di Karl Fischer è il metodo di riferimento per Contenuto di umidità molti settori industriali, compresa l'industria farmaceutica (secondo la norma USP 921). È particolarmente indicata per i prodotti che richiedono un elevato grado di precisione o per i quali l'essiccazione in forno risulterebbe imprecisa o poco pratica.

Contenuto di umidità

La formula da utilizzare dipende dal tipo di base (umida o secca) che si sta riportando.

Contenuto di umidità a umido

Umidità a umido (%) = [(peso a umido – peso a secco) / peso a umido] x 100

Il concetto di umidità a umido è più diffuso nel settore alimentare e agricolo perché esprime il contenuto d'acqua come frazione del materiale tal quale. Talvolta viene anche definita "umidità tal quale".

Contenuto di umidità su base secca

Umidità su base secca (%) = [(peso umido – peso secco) / peso secco] x 100

L'umidità su base secca è comunemente utilizzata nella ricerca e in settori quali quello cerealicolo e dei mangimi, dove è necessario confrontare campioni con livelli di umidità diversi. Una conseguenza della comunicazione dei valori su base secca è che questi possono superare il 100%, il che talvolta crea confusione.

Analisi dell'umidità più accurata

La misurazione Contenuto di umidità un primo passo utile per caratterizzare un materiale. Tuttavia, Contenuto di umidità indicare se l'acqua presente sia libera di favorire la proliferazione microbica o di innescare reazioni che compromettono la qualità.

Ciò richiede una Attività dell'acqua .

Attività dell'acqua aw) indica lo stato energetico dell'acqua presente in un materiale, ovvero la sua disponibilità ad agire come reagente o solvente. Prodotti con lo stesso Contenuto di umidità presentare attività dell'acqua molto diverse tra loro, e attività dell'acqua diverse comportano rischi di deterioramento e comportamenti diversi in termini di durata di conservazione.

Per caratterizzare in modo completo l'umidità presente in un prodotto, è necessario misurare sia Contenuto di umidità Attività dell'acqua”. Questa combinazione fornisce informazioni sia sulla quantità che sulla disponibilità dell'acqua, consentendo di prendere decisioni informate in merito alla formulazione, alla lavorazione, al confezionamento e alla durata di conservazione.

Domande frequenti

Che cos’è Contenuto di umidità?

Contenuto di umidità la percentuale di acqua presente in un materiale, espressa rispetto al peso totale (base umida) o al peso secco (base secca). Indica la quantità di acqua presente, ma non se tale acqua sia libera di causare deterioramento o problemi di qualità.

Contenuto di umidità corrisponde Contenuto di umidità contenuto d’acqua negli alimenti?

In scienze alimentari questi termini sono usati in modo intercambiabile: entrambi descrivono la percentuale di acqua presente in un materiale in rapporto al peso. La distinzione significativa non sta tra i due termini, ma nella base di riferimento: la base umida esprime l'acqua come percentuale del peso totale, mentre la base secca la esprime come percentuale della sola sostanza secca.

Qual Contenuto di umidità che rende un alimento a lunga conservazione?

Non esiste Contenuto di umidità affidabile Contenuto di umidità per la stabilità di conservazione, poiché due prodotti con lo stesso Contenuto di umidità presentare attività dell'acqua molto diverse a seconda del grado di legame dell'acqua con zuccheri, sali o proteine. È Attività dell'acqua e non Contenuto di umidità la misura che permette di prevedere se si verificheranno crescita microbica, deterioramento o degrado della consistenza.

È possibile confrontare Contenuto di umidità " forniti da due fornitori diversi se questi utilizzano metodi diversi?

Non in modo affidabile, poiché metodi diversi misurano parametri diversi e non sono intercambiabili senza un fattore di conversione convalidato. Anche se entrambi i fornitori utilizzano metodi diretti, uno che impiega l'essiccazione in forno ad aria e l'altro il metodo Karl Fischer produrrà risultati sistematicamente diversi per lo stesso prodotto.

È Contenuto di umidità a determinare se un prodotto alimentare sia microbiologicamente sicuro?

No, perché Contenuto di umidità distinguere tra l’acqua fortemente legata alle sostanze disciolte e l’acqua libera, in grado di favorire la proliferazione microbica. Attività dell'acqua il parametro che determina il rischio microbico ed è su questo che si basano le normative in materia di sicurezza alimentare come la FSMA.