수분 활성도(aw) 개요: 식품 생산에서 수분 활성도의 역할에 대한 초보자 가이드

물은 저렴한 원료임에도 불구하고 미생물 증식, 곰팡이 발생, 식감 저하, 뭉침 및 덩어리짐, 산패, 비타민 손실 등 많은 비용이 드는 문제를 일으킬 수 있습니다. 제품에 포함된 수분을 제대로 이해하는 가장 좋은 방법은 수분 활성도를 측정하는 방법을 익히는 것입니다.

수분 활성도란 무엇인가요?

수분 활성도: 핵심은 에너지에 있습니다._{수분 활성도(Aw)는} 식품이 주변 공기 환경과 완전히 방해받지 않는 평형 상태에 있을 때, 식품 자체의 증기압과 주변 공기 환경의 증기압 사이의 비율을 말합니다.

물 한 잔과 마른 스펀지를 준비하세요. 스펀지의 한쪽 모서리를 물잔에 담그세요. 그러면 물이 잔에서 스펀지로 스며들 것입니다.

수분 활성도는 물이 스펀지 안으로 스며들게 하는 힘입니다. 이를 더 잘 이해하려면, 스펀지 속의 물과 유리잔 속의 물이 어떻게 다른지 생각해 보세요.

유리잔 속의 물은 자유롭게 흐르지만, 스펀지 속의 물은 결코 자유롭지 않습니다. 이 물은 수소 결합, 모세관력, 반데르발스-런던 힘에 의해 구속되어 있습니다. 이를 ‘매트릭스 효과’라고 합니다. 스펀지 속의 물은 유리잔 속의 물보다 에너지 상태가 낮습니다. 물은 스펀지 안으로 스며들지만, 다시 꺼내려면 스펀지를 꽉 쥐어 힘을 가해야 합니다.

스펀지 속 물은 유리잔 속 물보다 증기압이 낮고, 빙점이 낮으며, 비등점이 높습니다. 이 두 물은 우리가 측정하고 수치화할 수 있는 측면에서 차이가 있습니다.

물을 용질로 희석하면 물의 에너지를 낮출 수도 있습니다. 이를 삼투 효과라고 합니다. 물을 순수하고 자유로운 상태로 되돌리려면 일(work)이 필요하기 때문에, 이로 인해 수활성도 또한 감소합니다. 에너지의 총 변화량은 매트릭 효과와 삼투 효과의 합입니다.

수학적 계산을 통해 물의_{수분 함량을} 측정하십시오

시료를 밀폐 용기에 넣으면, 용기 상부 공간의 공기 상대 습도는 시료의 수분 활성도와 평형을 이룹니다. 평형 상태에서는 두 값이 같아지므로, 용기 상부 공간의 상대 습도를 측정함으로써 시료의 수분 활성도를 알 수 있습니다. 이것이 수분 활성도를 측정하는 방법에 대한 가장 신뢰할 수 있는 해답입니다.

보조 측정 방법: 습도계, 정전용량 센서

초기 수분 활성도 측정기와 마찬가지로, 대부분의 최신 기기들은 시료 상부의 헤드스페이스 내 습도를 측정하기 위해 전기적 정전용량 또는 저항식 습도 센서를 사용합니다.

이 측정기들은 2차 측정 방식을 사용합니다. 즉, 전기 신호를 상대 습도와 연관 짓는 방식으로, 알려진 염분 표준물을 사용하여 교정해야 합니다.

이러한 센서를 사용할 경우, 시료와 센서의 온도가 동일할 때에만 ERH 값이 시료의 수분 활성도와 일치합니다. 정확한 측정을 위해서는 온도를 적절히 제어하거나 측정해야 합니다. 정전용량 센서는 구조가 간단하여 비교적 저렴한 수분 활성도 측정기에 자주 사용됩니다.

수분 활성도를 측정하는 방법 – 이슬점이 주요 측정법입니다

수분 활성도(_aw) 를 측정하는 방법에 대한 해답을 제시하는 가장 적합한 방법은 p/p0 비율을 사용하는 1차 측정법이다.

P0 (포화 증기압)은 시료의 온도에만 의존하므로(첨부된 그래프에서 볼 수 있듯이), 시료의 온도를 측정함으로써 P0를 구할 수 있습니다. P (시료 내 물의 증기압)는 시료 위의 밀폐된 헤드 스페이스에 있는 물의 증기압을 측정하여 구할 수 있습니다. 그 증기압을 측정하는 가장 정확한 방법이자, 기본 원리에 입각한 방법은 공기의 이슬점을 측정하는 것이다 .

그림 1. 시료의 온도를 측정함으로써 포화 증기압을 구할 수 있다(포화 증기압은 온도와 동일하다).

1차 측정법이란 직접 측정을 의미하며, 보정이 필요하지 않습니다.

이슬점(또는 냉각 거울 이슬점) 방식의 주요 장점은 속도와 정확성입니다. 냉각 거울 이슬점 센서는 기본적인 열역학 원리에 기반한 주요 측정 방식입니다. 냉각 거울 수분 활성도 측정기는 일반적으로 약 5분 만에 ±0._003aw의 높은 정확도로 측정합니다. 이 측정 방식은 온도 측정에 기반하므로 별도의 교정이 필요하지 않습니다. 사용자는 기기의 정상 작동을 확인하기 위해 표준 염용액을 측정해야 합니다. 일부 응용 분야의 경우, 이 방법의 빠른 측정 속도로 인해 제조업체는 제품의 수분 활성을 생산 라인에서 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

품질 보증(QA)/품질 관리(QC) 및 제형 개발에 유용한 측정 방법

수분 활성도는 제품 내 수분의 에너지를 나타내는 열역학적 지표입니다. 귀사가 수분 활성도 측정 방법을 익혀야 하는 이유는 무엇일까요? 이는 식품의 미생물 오염 취약성과 직접적인 관련이 있습니다. 또한 식품의 유통기한을 단축시키는 여러 반응과도 밀접한 관련이 있습니다. 수분 활성도는 알려진 표준을 기준으로 측정되므로, 안전 및 품질 규격으로 활용하기에 특히 적합합니다.

기본기를 탄탄히 다지세요

이 20분짜리 웨비나에서 수상 활동의 핵심 내용을 한눈에 확인하세요. 다음 내용을 배우게 됩니다:

• 어떤 수상 활동인가요?
• 수분 함량과는 어떻게 다른가
• 왜 미생물 증식을 억제하는가
• 수분 활성도를 이해하면 제품의 수분 함량을 조절하는 데 어떻게 도움이 될까요?