Misurare e gestire l'umidità negli ingredienti naturali è uno dei modi più affidabili ed economici per prevenire i problemi di formulazione, i ritardi nella produzione e le preoccupazioni relative alla qualità che spesso causano.

Il METER Food R&D Lab ha aiutato alcune delle più grandi aziende alimentari mondiali a comprendere ed eliminare l'inconsistenza dei loro ingredienti naturali. In questa trasmissione, Mary Galloway (responsabile del laboratorio di ricerca e sviluppo) e Zachary Cartwright (capo ricercatore alimentare) condivideranno come hanno aiutato e cosa hanno imparato nel corso del processo.

Trascrizione, modificata per maggiore chiarezza

Dr. Zachary Cartwright: Benvenuti a Ingredienti naturali 101, dove parleremo di frutta secca e noci. Che li utilizziate come prodotti finali o come ingredienti, siamo qui per parlare di come è possibile controllare e monitorare l'acqua in questo tipo di prodotti.

Per prima cosa parleremo della variabilità che caratterizza la frutta secca e le noci. Mostreremo un'immagine, iniziando dalla frutta. Si tratta di un grafico a dispersione che mostra la relazione tra l'attività dell'acqua sull'asse X e il contenuto di umidità sull'asse Y. Questi sono i dati raccolti da Mary. Mary, ti passo il foglio. Forse potresti spiegare cosa stiamo vedendo qui.

Mary Galloway: Certo. Esiste una grande variabilità tra i diversi tipi di frutta, ma anche all'interno dello stesso tipo di frutta. Prendiamo ad esempio i dati relativi ai mirtilli.

In questo webinar useremo mirtilli e mandorle come esempi, ma i principi si applicano anche ad altri tipi di frutta e frutta secca.

Parte della variabilità che noterete nella frutta è legata al contenuto di zuccheri e fibre presenti nei frutti. Come ho già detto, questi fattori possono variare a seconda del tipo di frutta. Ad esempio, i manghi sono frutti molto fibrosi e presentano un rapporto molto diverso. In questo caso abbiamo una grande variabilità nell'attività dell'acqua e nel contenuto di umidità. Con i mirtilli, invece, il rapporto tra attività dell'acqua e contenuto di umidità è più prevedibile.

Ma anche in questo caso, ci saranno differenze nel contenuto di zucchero e fibre anche nei mirtilli. Le differenze varietali hanno un impatto, così come il metodo di essiccazione e il modo in cui sono stati lavorati. Sono stati lavorati come mirtilli naturali, non zuccherati, o è stato aggiunto zucchero o qualcos'altro? Anche la stagione di crescita può avere un grande impatto. Anche se si ha esattamente lo stesso coltivatore e la stessa varietà anno dopo anno, si possono avere differenze nelle caratteristiche della bacca a causa delle variazioni nella stagione di crescita.

Un altro fattore che presenta variazioni è il pH. Il pH tende ad avere un impatto particolare sulla frutta, più che su altri ingredienti. La frutta tende ad essere acida, il che significa che ha un pH basso. Quando si ha a che fare con qualcosa che ha più acidità, è possibile ottenere un'attività dell'acqua leggermente superiore, poiché non si avranno tanti problemi con i limiti di muffa.

Supponiamo che tu stia producendo una barretta o uno snack e che ti venga fornita una frutta con un pH specifico. Trovi il limite di attività dell'acqua che la manterrà sicura, quindi vai avanti. Ma forse l'anno successivo la frutta viene spedita con un pH inferiore e ora non hai più quel margine di sicurezza.

ZC: Sono lieto che tu abbia sollevato la questione della stagione di crescita. Ho lavorato con molte aziende e, anche se producono ciliegie secche o lo stesso prodotto anno dopo anno, ci sono comunque delle variazioni a seconda della stagione di crescita. Questo rende difficile misurare l'umidità anche da un anno all'altro.

E le noci? Che tipo di variabilità osservi nelle noci? Maggiore o minore? Oppure vedremo un grafico a dispersione simile a quello precedente?

MG: Ancora un grafico a dispersione, ma non così tanto. Abbiamo qui un grafico che mostra una varietà di frutta secca proveniente da uno studio simile che abbiamo condotto. Abbiamo molti tipi diversi di frutta secca, mandorle, arachidi, anacardi, e come potete vedere è un po' folle.

Se consideriamo specificatamente le mandorle, si nota una tendenza piuttosto positiva, ma diversa da quella dei mirtilli. Ci troviamo in un intervallo di attività dell'acqua molto più basso. Non si nota una grande variabilità, ma ci sono comunque delle variazioni, per ragioni simili.

Ma qui, anche al di là della stagione di crescita e di ciò di cui abbiamo parlato prima, la lavorazione può essere un fattore importante. È crudo? È essiccato? È salato? Ha qualche aroma? Tutti questi fattori influiscono sull'attività dell'acqua e sul contenuto di umidità di una noce.

Inoltre, è importante considerare che la frutta secca vive in un intervallo di attività dell'acqua più basso. Quando è bassa, può essere soggetta a irrancidimento. Ne abbiamo parlato in altri webinar.

In sostanza, quando l'attività dell'acqua è bassa, i lipidi sono più esposti all'ambiente e si ossidano maggiormente. Questo è un aspetto da tenere in considerazione sia dai coltivatori di frutta secca che dagli importatori.

Possiamo usare la relazione isotermica per visualizzarlo. È possibile vedere una relazione definita tra l'attività dell'acqua e il contenuto di umidità.

Ma come per la frutta, bisogna considerare per cosa e in che forma si utilizzeranno le noci. Hanno una minore variabilità, il che è ottimo, ma le useremo come snack o come ingrediente? Sono intere, salate, in pasta o solo a pezzetti? Tutti questi fattori influiscono sulla facilità con cui è possibile modificare l'attività dell'acqua e il contenuto di umidità delle noci.

ZC: Ottimo. Per riassumere questa prima sezione, quello che stiamo cercando di dimostrare qui è che c'è molta variabilità, sia che si tratti di frutta che di frutta secca. Abbiamo mostrato questi due grafici a dispersione. Nella prossima sezione ci concentreremo sulle implicazioni della variabilità, su come ridurla, poi passeremo alle isoterme e finiremo con quello che succede quando mescoliamo queste cose insieme.

Implicazioni della variabilità

ZC: Parliamo di alcune delle implicazioni della variabilità. Inizieremo con le più ovvie: consistenza e gusto. Mary ha preparato un piccolo esperimento per noi. Lascerò che sia lei a descrivere ciò che abbiamo davanti.

MG: Sì. Abbiamo stabilito due condizioni diverse per dimostrare le differenze tra un frutto o una noce troppo idratato o idratato rispetto a qualcosa che è stato troppo essiccato. Quindi questi mirtilli e queste mandorle li abbiamo equilibrati a un'attività dell'acqua più elevata. Sono a circa 0,7.

So che nel video è un po' difficile da vedere, ma per essere un mirtillo è piuttosto morbido. Ha una consistenza davvero morbida. Non è male per un mirtillo, anche se bisogna stare attenti perché il limite di muffa è 0,7. Anche con quel pH di cui ho parlato, non consiglierei di avvicinarsi troppo a quella zona. Questa consistenza è abbastanza morbida da essere ideale se li mangiate da soli, purché non siano ammuffiti.

Ma per le mandorle, questo livello di attività dell'acqua è diverso. È troppo umido, l'attività dell'acqua è troppo alta per le mandorle, che risulteranno morbide. Immaginate cosa succede quando si morde una noce morbida. Quando la premo, sento che cede leggermente. Tutti sanno come sono queste noci: non sono buone.

Rispetto ai campioni più umidi, qui abbiamo mandorle secche e mirtilli. Per le mandorle, questo è un ambiente naturale, con una bassa attività dell'acqua. Quando le mordi, senti una piacevole croccantezza. Ma per i mirtilli è troppo duro. Questo non è un ambiente adatto ai mirtilli.

Proprio come una noce morbida è disgustosa, un frutto duro come una roccia non è appetitoso. Ascolta, posso scuoterli nel barattolo. È rumoroso.

ZC: Sì. Si sente la differenza. Senza dubbio.

MG: Hai sentito che sono secchi, vero? Quando cerchiamo di trovare un equilibrio tra attività dell'acqua e contenuto di umidità, è necessario considerare quali saranno le conseguenze sugli ingredienti. Se il livello è troppo basso, otterremo una consistenza dura, mentre se l'attività dell'acqua è troppo alta, otterremo una consistenza morbida. Dobbiamo trovare il giusto equilibrio tra le due cose.

ZC: Vorrei solo chiederti qualche informazione su come hai impostato questo esperimento. Come hai determinato le attività dell'acqua da equilibrare e da dove provengono quei numeri?

MG: Per lo più consideriamo l'attività idrica naturale dei nostri ingredienti. Abbiamo alcuni esempi in cui li abbiamo presi così come sono in natura e li abbiamo miscelati. Si può capire dove andranno a finire, se non facciamo nulla, se li prendiamo direttamente dal fornitore e li misceliamo, dove finiranno?

Partiamo dal loro ambiente naturale e procediamo da lì. Ci sono ragioni ben precise e alcune difficoltà quando abbiamo una bassa attività dell'acqua, come nel caso delle noci che tendono a irrancidire e che vogliamo evitare. Ma per lo più siamo rimasti nelle loro aree naturali e poi li abbiamo invertiti: la bassa attività dell'acqua per le mandorle, abbiamo messo i mirtilli lì sotto e viceversa per la parte superiore, per avere mirtilli più umidi e vedere cosa sarebbe successo con le mandorle.

ZC: Questo ci riporta alla prima sezione, dove abbiamo parlato della necessità di valutare se utilizzare questo ingrediente come componente o come prodotto finale. Infatti, potresti preferire un mirtillo più secco nei cereali o in prodotti simili. Ma se desideri gustare il mirtillo come snack, allora sicuramente preferirai qualcosa di più morbido. Basta pensare a come questi ingredienti verranno utilizzati per aiutarti a stabilire il tuo obiettivo.

Misurazione e considerazione della variabilità dell'umidità nella frutta e nella frutta secca

ZC: Passiamo ora alla misurazione e alla contabilizzazione della variabilità nella frutta e nella frutta secca. Mary, vorrei chiederti: come si procede attualmente? Come si misura l'umidità nella frutta e nella frutta secca?

MG: Sì, per lo più utilizzano solo il contenuto di umidità. Entrambi questi settori esistono da molto tempo, quindi hanno metodi piuttosto antiquati per determinare il contenuto di umidità.

Spesso il metodo di misurazione utilizzato è la perdita all'essiccamento, a volte un bilancio dell'umidità, il che significa che si ottiene un contenuto di umidità più rapido, ma si utilizza una lampada molto calda che cercherà di eliminare l'umidità. Il problema è che sia la frutta che la frutta secca hanno difficoltà con le alte temperature. La frutta ha un alto contenuto di zucchero, quindi può verificarsi un imbrunimento e una certa conversione degli idrocarburi. La frutta secca può tostarsi, alterando il contenuto di umidità.

Il settore frutticolo utilizza anche altri metodi, più tradizionali, che misurano la variazione della conduttività elettrica della polpa del frutto. Non è il metodo più accurato, ma è quello tradizionale.

Quando si dispone di dati tradizionali, è difficile abbandonare tale metodo di misurazione, poiché è proprio da lì che provengono tutti i dati storici raccolti in passato. Tuttavia, questa potrebbe essere un'ottima occasione per parlare della relazione tra contenuto di umidità e attività dell'acqua e del perché sia importante.

ZC: Sì. Nelle sezioni precedenti abbiamo menzionato più volte l'attività dell'acqua. Il motivo è che l'attività dell'acqua è un modo molto più semplice e preciso per considerare l'acqua presente nel prodotto e il suo rapporto diretto con la qualità o persino con la sicurezza. Quindi, quello che vi mostreremo qui è un'immagine che illustra la relazione tra l'attività dell'acqua sull'asse X e il contenuto di umidità sull'asse Y. L'abbiamo già mostrata in precedenza quando abbiamo presentato i grafici a dispersione. Ma osservandola più da vicino sarà più facile capire come utilizzare questa relazione, soprattutto quando parleremo della miscelazione in una delle prossime sezioni.

Se dovessimo mappare l'intera relazione tra attività dell'acqua e contenuto di umidità a una temperatura specifica, otterremmo questa mappa dell'umidità che chiamiamo isoterma di assorbimento dell'umidità. Noi di METER Group abbiamo un modo davvero unico per farlo.

Abbiamo un metodo chiamato isoterma dinamica del punto di rugiada. In sostanza, questo ci permette di creare un'isoterma ad altissima risoluzione in modo da poter vedere l'intera relazione. L'unico modo in cui questo è davvero utile è che, muovendosi su e giù lungo questa curva, ci aiuta a comprendere aspetti come le velocità di reazione. Come hai detto prima, fenomeni come l'ossidazione dei lipidi si verificano a determinate attività dell'acqua. Se utilizziamo questa mappa dell'umidità, possiamo impostare il giusto obiettivo per le nostre mandorle, intorno a 0,3 di attività dell'acqua. Ci sono anche reazioni di imbrunimento o attività enzimatica, altri fenomeni che possono verificarsi mentre ci spostiamo lungo questa curva. Possiamo anche utilizzare l'isoterma per prevedere quando potrebbero presentarsi problemi microbici. Che si tratti di muffe, batteri o lieviti, questi fenomeni inizieranno a verificarsi man mano che l'attività dell'acqua aumenta. È qualcosa che potete tenere a mente quando osservate questa curva isoterma.

L'ultima cosa da tenere a mente sono i cambiamenti di consistenza. Se stessimo parlando di una polvere, potrebbe trattarsi di un punto di agglomerazione e formazione di grumi. Anche in questo caso, dove stiamo parlando di consistenza, questi cambiamenti di consistenza possono manifestarsi sulla nostra curva isotermica e possono essere qualcosa che possiamo identificare come attività dell'acqua critica. Conosciamo l'intervallo di attività dell'acqua entro il quale dobbiamo rimanere prima di iniziare ad avere cambiamenti evidenti. Il motivo per cui ho citato questa curva è perché è un ottimo modo per riflettere su tutti questi diversi fattori che influenzano la sicurezza e la qualità del prodotto che stiamo esaminando. L'isoterma sarà specifica per ciascuno dei prodotti o ciascuno degli ingredienti che esaminiamo. C'è qualcosa che mi sfugge, qualcos'altro che vorreste aggiungere sull'uso delle isoterme?

MG: No, hai fatto davvero un ottimo lavoro e spero che tu riesca a visualizzare, come diceva Zach, le diverse influenze che l'attività dell'acqua può avere su un prodotto, perché aumentando l'attività dell'acqua possono verificarsi diversi cambiamenti. Ci sono diverse modalità che si verificano al suo interno. Alcune di esse possono avere perfettamente senso, come la reazione di imbrunimento, che ha a che fare con l'acqua presente nell'area circostante. È come passare da una modalità all'altra man mano che aumentiamo l'attività dell'acqua, ma tutto ciò ha un impatto sulla fisica del prodotto e bisogna esserne consapevoli.

ZC: Supponiamo di avere ora un'isoterma, come può essere utilizzata per migliorare la precisione, soprattutto se ci pensate bene, credo che abbiamo un esempio con la noce pecan.

Forse potresti esaminare quell'esempio e spiegare come la variazione nella misurazione del contenuto di umidità si rifletterà sulla curva isotermica.

MG: È qui che la precisione nella misurazione è davvero importante. Perché se utilizziamo un metodo tradizionale più datato, e questo era un esempio reale con le noci pecan di un coltivatore di noci pecan in particolare, dove il loro metodo per misurare il contenuto di umidità era accurato solo allo 0,5%, solo mezzo punto percentuale in più di contenuto di umidità, il che sembra piuttosto buono, giusto?

ZC: Sì, davvero ottimo, rispetto a quello che vedo di solito.

MG: Sì. Si pensa: "Oh sì, mezzo punto percentuale. Mi andrebbe bene". Ma quando osserviamo la relazione con l'umidità nella noce pecan, possiamo vedere che, e abbiamo un grafico secondario che mostra un più o meno 0,25. La metà di quello. Se diciamo 0,5, potrebbe spingerlo un po' verso l'alto o verso il basso. Cosa significa in termini di sicurezza e crescita della muffa?

Se osserviamo l'isoterma, noteremo che anche solo spostandola leggermente verso l'alto, un aumento dello 0,25% del contenuto di umidità ci porta effettivamente a un'attività dell'acqua pari a 0,7, che è il valore a partire dal quale può iniziare a svilupparsi la muffa. Si tratta di un dato molto importante. Se non lo sapete, quando avete questa variabilità nella misurazione che state utilizzando, in realtà non vi sta dicendo tutto ciò che dovete sapere.

Ma l'attività dell'acqua, la granularità in quella misurazione è enorme. Come potete vedere nel secondo grafico, abbiamo un intervallo di attività dell'acqua pari a 0,01 e possiamo misurarne ogni minima variazione. È quindi molto facile capire dove ci collocheremo realmente in termini di contenuto di umidità, e in realtà si tratta dell'attività dell'acqua e non del contenuto di umidità, dove si verificherà il limite di muffa o dove avremo dei problemi in quel campo.

ZC: Ancora una volta, vorrei sottolineare che lo 0,5%, che potrebbe anche non essere realistico (il più delle volte vedo valori più o meno dell'1% o addirittura del 2%), ma questo grafico mostra molto bene che se ci si avvicina a quel limite microbico e si misura solo il contenuto di umidità, allora c'è una probabilità molto alta che alcuni dei prodotti presentino problemi di muffa.

Il modo in cui vedo alcune aziende cercare di affrontare questo problema è semplicemente quello di essiccare eccessivamente in modo generalizzato, ma così si corre il rischio di compromettere la resa e il fatturato, oltre che di arrivare al punto di ossidazione dei lipidi.

Quello che stiamo cercando di dimostrare qui è che se si utilizza l'attività dell'acqua, questa è la misura corretta, e non si dovrebbe misurare solo il prodotto finale, ma anche gli ingredienti in entrata durante la produzione e poi anche il prodotto finale. Ci sono tutta una serie di punti in cui è necessario osservare come l'acqua cambia nel tempo.

MG: Giusto. È un ottimo punto perché, come abbiamo già detto prima, se hai un fornitore che continui a utilizzare anno dopo anno, ci saranno comunque delle variazioni, è inevitabile. Devi solo esserne consapevole, così potrai adeguare il tuo processo. Anche se hai lo stesso fornitore, come ho detto, ci saranno comunque delle variazioni. Se effettui misurazioni al momento della consegna, saprai cosa stai ricevendo.

L'attività dell'acqua è semplicemente un parametro migliore nel senso che è ciò che determina la crescita microbica, non il contenuto di umidità e altri fattori, come la migrazione dell'umidità, di cui parleremo in futuro. Ma è una misurazione facile. È anche più veloce di molti metodi di misurazione del contenuto di umidità.

ZC: Sì. È un passaggio perfetto perché nella prossima sezione parleremo di come combinare questi elementi e prevedere la migrazione dell'umidità e di come farlo con un'isoterma.

Problemi legati all'umidità quando si lavora con frutta e frutta secca

ZC: Ora parleremo di una delle sfide più grandi relative alla frutta e alla frutta secca. Si tratta di quando si inizia a mescolare questi ingredienti e si cerca di capire in che modo si muove l'umidità e quali sono le implicazioni della creazione di una miscela.

Mary, ti passo la parola dato che abbiamo parlato delle isoterme. Come possiamo usare queste isoterme per prevedere cosa succederà quando combineremo i mirtilli e le mandorle?

MG: Un errore comune è pensare che l'umidità si sposti in base alla quantità. Quando parliamo di questo, ci riferiamo al contenuto di umidità. Se qualcosa ha un contenuto di umidità più elevato, sarà quello a spostare l'umidità, che si sposterà da lì verso altre cose. In realtà non è la quantità, ma il livello di energia. Quando c'è più energia, avremo movimento. È fisica.

Se guardiamo i nostri mirtilli e le nostre mandorle qui, prenderò questo esempio in cui i nostri mirtilli sono a 0,48, che è un valore piuttosto buono per i mirtilli, in termini di attività dell'acqua. Le nostre mandorle qui sono a 0,30, che è un valore piuttosto buono. Evita l'irrancidimento, ma mantiene quella consistenza piacevole di cui abbiamo parlato. Ciò che accadrà è che i mirtilli, avendo un'attività dell'acqua più elevata, l'umidità si sposterà verso il basso o verso le mandorle stesse o qualsiasi altro ingrediente.

Questo sarà il fattore determinante. Ora potremmo ridurre l'attività dell'acqua dei nostri mirtilli aggiungendo quello che chiamiamo un umettante, che è simile allo zucchero o al sale. Voglio dire, ci sono altre sostanze, altri dolcificanti, che riducono l'attività dell'acqua. Lo dico perché se questi sono vicini tra loro, non avremo alcuna migrazione di umidità. Anche se questi potrebbero avere molta umidità, un contenuto di umidità più elevato, se riusciamo a ridurre l'attività dell'acqua in modo che siano simili, non avremo alcuna migrazione di umidità. Un buon esempio di ciò è quando si guarda e si parla della frutta nei cereali, si ha un cereale con un fiocco croccante che ha una bassa attività dell'acqua, bassa umidità. Abbiamo un frutto, un'uvetta, che ovviamente ha molta umidità e può avere un'attività dell'acqua più elevata.

Come funziona? Come è possibile che vivano nello stesso spazio? Questo perché in genere viene aggiunto dello zucchero. Soprattutto se si osserva l'esterno dell'uva passa, lo zucchero riduce l'attività dell'acqua, quindi sono più vicini. Questo è un modo per riflettere su ciò di cui stiamo parlando, ovvero che in realtà si tratta della differenza nell'attività dell'acqua e non del contenuto di umidità. Abbiamo un esempio per dimostrare come si presenta un modello predittivo quando mescoliamo queste cose insieme? Perché è una cosa importante. Da sole vanno bene. Ora, quando le mettiamo insieme, cosa otteniamo?

Nel nostro esempio abbiamo due isotermiche. I mirtilli sono nella traccia blu, mentre le mandorle sono nella traccia arancione.

Mettiamo insieme questi dati: i mirtilli hanno un'attività dell'acqua di circa 0,48 e la loro isoterma, che come noterete ha una forma diversa, mentre le mandorle hanno un'attività dell'acqua di circa 0,3. Parliamo prima delle mandorle: noterete che l'isoterma è piuttosto piatta, il che significa che avremo una grande differenza nell'attività dell'acqua e una piccola differenza nel contenuto di umidità. Tornando all'esempio delle noci pecan, se fossimo in grado di misurare solo il contenuto di umidità e solo un ampio intervallo di contenuto di umidità, otterremmo un cambiamento enorme nell'attività dell'acqua. Non è quello che vogliamo. Vogliamo sapere cosa stiamo ottenendo.

Per i mirtilli, vedremo che a parità di attività dell'acqua, il cambiamento nel contenuto di umidità sarà maggiore. Possiamo prendere queste relazioni e unirle insieme. Quindi, quando lo facciamo, in questo esempio specifico, ho scelto dove abbiamo la massa, il doppio dei mirtilli rispetto alle mandorle, e li abbiamo uniti insieme. Noterete che in questo grafico ci sono due cose di cui non ho ancora parlato. Una è la traccia verde, che è l'isoterma combinata. È la relazione combinata di queste due cose insieme. Possiamo prevederla. L'altra è una linea blu tratteggiata che sale e scende intorno a 0,45 di attività dell'acqua. È lì che finirà l'attività dell'acqua una volta che avremo messo insieme queste cose.

Possiamo sapere che, se abbiamo le isoterme e sappiamo dove tutto ha inizio, possiamo prevedere dove finiranno. Non dobbiamo ancora farlo finché non sappiamo che siamo in un intervallo adeguato. Quando guardiamo l'attività dell'acqua finale, che è a 0,45, i mirtilli hanno iniziato a 0,48. Qui si può vedere chiaramente che i mirtilli sono il principale fattore che determina dove finirà l'attività dell'acqua. Ora, il passo successivo è pensare: è un buon posto per i mirtilli? Probabilmente sì, è già molto vicino. È una buona posizione per le mandorle? È una buona domanda. Se mettiamo insieme questi ingredienti in queste proporzioni, otterremo mandorle morbide o il valore sarà pari a 0,45, troppo morbido per le nostre mandorle? Abbiamo uno strumento per rispondere a questa domanda.

ZC: Sì, certo. Questo grafico che stiamo guardando deriva da un grafico presente nel toolkit per l'analisi dell'umidità. Si tratta di un software su cui abbiamo lavorato molto proprio lo scorso anno per aggiornarlo e renderlo davvero facile da usare, ma in quel software c'è uno strumento per la miscelazione degli ingredienti che permette di fare esattamente quello che stiamo vedendo ora. Si prende un'isoterma per ciascuno degli ingredienti che si aggiungono. Bisogna pensare a come si muoverà l'acqua. Potrebbe essere utile una curva di assorbimento per le mandorle e una curva di desorbimento per i mirtilli, ma è possibile utilizzare questo strumento per ottenere l'isoterma finale prevista che avete indicato prima in verde. Tale isoterma può essere effettivamente utilizzata per prevedere la durata di conservazione e persino per prendere decisioni relative al confezionamento di un prodotto o di una miscela che non avete ancora realizzato.

Ne hai parlato brevemente, ma vorrei chiarire che se disponi di queste isoterme e puoi sederti alla tua scrivania e lavorare su queste miscele, pensa ai diversi rapporti o alle implicazioni del cambiamento dell'attività dell'acqua delle tue mandorle prima ancora di andare a realizzare quel prodotto. Lavoro con molti team che utilizzano questo strumento. In generale, il feedback che ricevo è che riescono a lanciare un prodotto quattro o cinque volte più velocemente perché non devono fare tutte queste prove fisiche e aspettare di vedere se la consistenza cambia. Possono iniziare a esaminare queste miscele direttamente sul loro computer. Creano una libreria interna di isoterme con tutti i diversi ingredienti con cui lavorano, in modo da poter davvero accelerare i loro processi di ricerca e sviluppo.

Nel toolkit vi mostrerà l'attività finale dell'acqua. Vi mostrerà l'isoterma e, ancora una volta, vi fornirà i coefficienti per quella curva in modo che possiate esaminare aspetti quali la durata di conservazione. Questi sono alcuni degli argomenti che abbiamo trattato in passato. Abbiamo un webinar specifico sulla durata di conservazione e un altro webinar specifico sulle isoterme e sono sicuro che troverete i link qui sotto. Se ritenete che possano esservi utili, dateci un'occhiata. Inoltre, siamo sempre lieti di mostrare il software e di illustrarne il funzionamento al vostro team per mostrarvi come funziona.

Il caso aziendale

MG: Questo è il momento giusto per parlare di ciò che può influire sulla redditività e discutere alcuni casi aziendali reali, alcune situazioni che abbiamo riscontrato lavorando con clienti che utilizzano questi ingredienti naturali.

Per prima cosa vorrei parlare di uno degli impatti che rappresenta un problema importante e che deve essere preso in considerazione. Abbiamo parlato dei prodotti stessi e dell'importanza di sapere cosa stiamo acquistando, ma cosa succede dopo l'acquisto? Ci sono altri aspetti che non abbiamo ancora discusso, ovvero le condizioni di conservazione e la temperatura. Il motivo per cui vorrei sollevare questi argomenti è che, in generale, aumentando la temperatura si aumenta l'attività dell'acqua in quasi tutti gli ingredienti.

Supponiamo che abbiate prodotto una barretta o uno snack misto e che nel vostro stabilimento sia tutto a posto. Poi il prodotto viene spedito in tutto il mondo su un camion, supponiamo che faccia caldo, o in un container, dove l'umidità e la temperatura possono davvero influire sul prodotto. Nello specifico, la temperatura può aumentare l'attività dell'acqua oltre un certo limite, rendendo il prodotto non più sicuro e favorendo la formazione di muffa, mentre nel vostro stabilimento era tutto a posto. Ora, la relazione tra la temperatura e il prodotto dipende anche dal prodotto stesso. È qualcosa che puoi studiare. Puoi effettivamente scoprire la relazione tra la temperatura e il tuo prodotto. Ma in generale, so solo che l'aumento della temperatura aumenterà l'attività dell'acqua e che bisogna tenerne conto.

ZC: In base alla mia esperienza personale, quando mi confronto con altri scienziati alimentari, una delle preoccupazioni principali è quella di evitare il richiamo dei prodotti. Da quanto ho potuto osservare, molti richiami avvengono perché la temperatura di conservazione o di spedizione è leggermente troppo alta. In questo caso, l'attività dell'acqua raggiunge una soglia che abbiamo già menzionato in precedenza in altre sezioni. Ma tale attività dell'acqua diventa sufficientemente elevata da consentire la proliferazione dei microrganismi. Ciò dimostra davvero l'importanza di disporre di un isotermo e di comprendere tale attività. Infatti, se si dispone di questi dati e si ha tutto sotto controllo, non c'è motivo di dover procedere a un richiamo, che può costare milioni di dollari e danneggiare la reputazione. Disporre dei dati giusti e sapere come utilizzarli può aiutare a evitare qualsiasi richiamo.

L'ultima cosa su cui voglio concentrarmi è solo uno scenario di business case. Si tratta di un cliente con cui lavora METER Group. In passato ho mostrato un esempio molto simile per gli alimenti per animali domestici, ma oggi userò lo stesso formato per esaminare un produttore di prugne secche.

Lavoriamo con un produttore di prugne secche che ha una produzione annuale davvero notevole, pari a circa 30.000 tonnellate, e il cui obiettivo era ottenere prugne secche con un contenuto di umidità del 30%. Anche se stiamo parlando di contenuto di umidità, passiamo poi all'attività dell'acqua e creiamo la curva isotermica per capire di quanto potremmo aumentare il contenuto di umidità mantenendo la qualità e la sicurezza che desiderano. Utilizzando l'isoterma, abbiamo visto che potevano aumentare dello 0,5% il contenuto di umidità e anche ridurre la loro variazione e impedire che i loro prodotti superassero l'attività dell'acqua dello 0,7.

Il loro nuovo obiettivo era ora del 30,5%. Ciò ha permesso loro di aumentare la produzione. Ora hanno una resa maggiore. Poiché vendono questo prodotto al prezzo di 3.250 dollari a tonnellata, ciò significa che in un anno quel piccolo cambiamento nel contenuto di umidità ha portato a un aumento della resa annuale di quasi mezzo milione di dollari. Questo è solo un prodotto. Ancora una volta, si tratta solo di una piccola variazione del contenuto di umidità, ma modificando o osservando l'attività dell'acqua, comprendendo l'isoterma e poi implicando o introducendo alcuni controlli, alcuni controlli ambientali, e osservando il loro imballaggio, è davvero facile apportare quella modifica e poi andare a dormire, sapendo che il vostro prodotto sarà sicuro e senza doversi preoccupare di un possibile richiamo.

Questo è un ottimo esempio di business case. Se avete un prodotto specifico con cui lavorate o qualcosa per cui vorreste che preparassimo un business case, per noi è davvero facile farlo. Lavoriamo con tutti i tipi di prodotti. Oggi ci siamo concentrati principalmente sui mirtilli e sulle mandorle perché erano quelli che avevamo a disposizione. È davvero facile dimostrare le isoterme, la migrazione dell'umidità e tutti gli altri aspetti che abbiamo toccato. Ma, ripeto, se c'è un prodotto finale o un ingrediente specifico a base di frutta secca o noci con cui lavorate, sono sicuro che lo abbiamo già utilizzato in passato.

MG: Vorrei solo precisare che questa volta ci siamo concentrati sui mirtilli e sulle mandorle solo per semplificare le cose, ma questo concetto può essere esteso alle teorie di cui stiamo parlando, a tutto, a qualsiasi prodotto alimentare. Quindi, se state lavorando con il burro di noci, le cose di cui abbiamo parlato saranno simili, avranno lo stesso impatto. Se stai usando una pasta di frutta, come una pasta di datteri come base per la tua barretta, vale lo stesso discorso. Volevo solo precisare che quando parliamo di queste cose in generale, si tratta davvero di una generalizzazione che si applica a tantissime cose.

Un'altra cosa: ci stavamo concentrando principalmente sulla crescita microbica, sulla resa e su tutto il resto, ma potrebbero esserci anche altri fattori. Innanzitutto, stavamo esaminando le isoterme dal punto di vista dell'impatto dell'attività dell'acqua sui diversi tassi di reazione. Supponiamo che abbiate una barretta o un prodotto che contiene un additivo nutrizionale specifico, un nutraceutico o un alimento funzionale: questo vale anche per quelli. Tutte queste serie si applicano anche a quelli. Se si fa un'affermazione del genere, è necessario assicurarsi di poterla mantenere.

ZC: Passiamo ora alla sezione domande e risposte. Risponderemo ad alcune domande e, se ne avrete altre, potrete contattarci direttamente oppure utilizzare i recapiti che troverete alla fine, in modo da poter rispondere a tutte le vostre domande.

Sessione di domande e risposte

Con quale rapidità si stabilisce l'equilibrio di umidità tra gli ingredienti ed è possibile influenzarlo in qualche modo?

MG: Me ne occupo io. Potrebbe volerci un po' di tempo. Dipende dalla velocità con cui il prodotto assorbe l'umidità. Quando abbiamo fatto gli esempi con i mirtilli e le mandorle, ci è voluta circa una settimana per metterli in un ambiente con diversa attività dell'acqua e poi lasciarli riposare. Ma se si considera la maggior parte dei prodotti, quando vengono confezionati non è previsto che vengano consumati entro una settimana. È qualcosa che alla fine accadrà, basta tenerlo presente. A seconda del prodotto, potrebbe essere più veloce o più lento, ma alla fine tutto raggiungerà un equilibrio all'interno della confezione. Potete stare certi che succederà.

Quando c'è una differenza maggiore nelle attività dell'acqua, questa diventa la forza motrice. Se riesci ad avvicinare le attività dell'acqua, allora, primo, non avrai una migrazione dell'umidità così elevata e, secondo, si raggiungerà più rapidamente un buon equilibrio. È sempre bene cercare di ridurre al minimo la differenza. Consiglio vivamente di cercare di rendere simili le attività, in modo da non avere un problema così grave di migrazione dell'umidità nel prodotto.

Come posso utilizzare le misurazioni del contenuto di umidità per prevedere la migrazione dell'umidità?

ZC: Posso rispondere io. Questo ci riporta a una delle sezioni precedenti, in cui molte persone pensano che dovrebbero utilizzare il contenuto di umidità a causa della sua quantità. Forse per loro ha un po' più senso, ma quello che spero di aver dimostrato in questo webinar è che in realtà è l'attività dell'acqua che bisogna tenere a mente.

L'attività dell'acqua è una misura dell'energia di quell'acqua e determina in quale direzione l'acqua vuole muoversi. L'acqua vuole sempre passare da uno stato di alta energia a uno stato di bassa energia. Nell'esempio che abbiamo esaminato, comprendendo che l'attività dell'acqua è più alta nei mirtilli, quell'acqua vuole spostarsi dal mirtillo verso la mandorla per raggiungere un equilibrio. Non preoccuparti del contenuto di umidità, concentrati sull'attività dell'acqua se stai pensando alla migrazione dell'umidità.

Se il mio prodotto viene confezionato con un livello di attività dell'acqua molto vicino ai limiti microbici, quale variazione di temperatura dopo il confezionamento potrebbe causarne la formazione di muffa?

MG: È meglio stare lontani da quel limite microbico. Non è consigliabile avvicinarsi troppo. Quello che intendo dire è che, se dovessi dare una risposta, esiterei a dire quanto ci si può avvicinare, perché dipende molto dal prodotto stesso. Qual è la sua relazione con la temperatura? Intendo dire: è molto influenzato dalla temperatura? Come ho detto, questo è qualcosa che si può scoprire e varia a seconda dei prodotti. Ma se dovessi azzardare una risposta, direi 0,1, per stare sicuramente sul sicuro. Abbiamo un limite microbico di 0,7 di attività dell'acqua. Se sei intorno a 0,6, probabilmente è il massimo a cui vorrei avvicinarmi.

Ricordate che in quell'intervallo di attività dell'acqua si verificano anche fenomeni legati alla consistenza. Ci sono molti aspetti da considerare, ma se vi concentrate sui limiti microbici, vi consiglierei qualcosa del genere.

ZC: Ho notato lo stesso fenomeno in molti settori industriali: per frutta, noci e altri prodotti, fissare un limite di attività pari a 0,1 al di sotto del limite microbico è una scelta piuttosto sicura. Ma aggiungerei anche, in riferimento a questa domanda, che se ci si trova esattamente a 0,7, diciamo proprio alla soglia microbica a temperatura ambiente, non appena il prodotto lascia lo stabilimento, se viene esposto a una temperatura superiore a quella testata, allora non appena la temperatura aumenta, si corre il rischio che l'attività aumenti. Non appena ciò accade, i microrganismi possono iniziare a crescere. C'è un equilibrio tra la comprensione delle temperature a cui il prodotto può essere esposto e la definizione di un'attività sufficientemente bassa da garantire la sicurezza. Se la temperatura aumenta, si rimarrà comunque al di sotto di 0,7 o anche 0,6, cinque.

MG: Vorrei menzionare rapidamente, se possibile, altre due cose: si tratta di prodotti naturali. Il più delle volte non hanno una fase di uccisione. Voglio dire, se si tostano le noci, allora dovrebbe funzionare, se lo si fa nel modo giusto, immagino si possa dire. Ucciderebbe tutti i microbi, ma per molti prodotti, gli agenti possono comunque rimanere sulla superficie degli alimenti naturali e non si sviluppano se si mantiene bassa l'attività dell'acqua, ma se questa aumenta e diventa ancora più alta, parliamo di muffe che sono piuttosto basse, 0,7, ma se aumentano, si corre il rischio che, se si trovano in un ambiente diverso o se la confezione non è abbastanza buona da aumentare l'umidità, che ora è un fattore importante, si possano sviluppare E. coli o salmonella. Si tratta di un'attività dell'acqua molto più elevata, ma ricordate che questi organismi possono comunque sopravvivere negli alimenti naturali, semplicemente non possono prosperare o crescere se riuscite a mantenere bassa l'attività dell'acqua.

L'altra cosa che volevo menzionare è l'impatto dell'imballaggio, un argomento su cui so che avete molta esperienza. Se volete discutere di qualcosa che riguarda l'imballaggio in relazione alla temperatura e simili.

ZC: Sì, certo. In breve, se state producendo un prodotto che è vicino al limite microbico, un modo per mantenere il vostro prodotto entro il range ideale di attività dell'acqua è quello di considerare il vostro imballaggio: minore è il tasso di trasmissione del vapore acqueo di quell'imballaggio, migliore sarà la vostra capacità di mantenerlo entro il range necessario, anche a diverse umidità o temperature. Anche in questo caso, abbiamo un altro webinar che approfondisce questo argomento in modo molto più dettagliato e saremo lieti di discutere con voi dell'imballaggio.

È necessario controllare l'umidità o l'attività dell'acqua in qualsiasi fase successiva alla miscelazione iniziale degli ingredienti?

MG: Sì.

ZC: Sì, sicuramente.

MG: Sì. Consiglio ovviamente di monitorare l'attività dell'acqua, come abbiamo discusso, perché il contenuto di umidità non fornisce un quadro completo che consenta di evitare alcuni dei problemi di cui abbiamo parlato. Poi c'è il controllo del processo. È possibile ottenere risultati molto migliori con l'attività dell'acqua ed è bene testare gli ingredienti in entrata, ma anche il controllo a posteriori è molto utile perché consente di sapere cosa si è prodotto. È al livello che ci si aspettava? Avete altri commenti?

ZC: Sì. Mi limito a dire che le aziende di successo che vedo hanno davvero il controllo dell'acqua presente nei loro alimenti o ingredienti. Effettuano misurazioni all'inizio e accettano solo ingredienti che rientrano in un intervallo del 10% o in un intervallo specifico, perché quella variazione verrà trasferita nel prodotto finale. Consiglio di misurare gli ingredienti all'inizio della produzione. Ora disponiamo anche di una soluzione in linea che consente di raggiungere sempre l'obiettivo, qualunque sia l'attività, ma alla fine è comunque necessario misurare il prodotto finale proprio nel momento in cui viene confezionato. Poi vedremo anche aziende che effettuano studi sulla durata di conservazione, che misurano l'attività dell'acqua nel tempo. È sicuramente qualcosa che si vuole monitorare durante l'intero processo. In questo modo, è possibile evitare richiami o qualsiasi altro problema di cui abbiamo parlato oggi.

‍