Przewodnik dla początkujących po stabilności okresu przydatności do spożycia i pakowaniu

Okres trwałości to czas, w którym produkt zachowuje swoje pożądane właściwości. W tym okresie w produkcie mogą zachodzić pewne zmiany, jednak koniec okresu trwałości definiuje się jako moment, w którym produkt przestaje być akceptowalny dla konsumentów. Ten przewodnik pomoże Ci dobrać dokładny rodzaj opakowania, jakiego potrzebuje Twój produkt, aby zapewnić najwyższą jakość i zysk.

Zbyt solidne opakowania obniżają zyski

Dlaczego warto przeprowadzać badania trwałości? Niedostateczne opakowanie pozwala na wzrost lub spadek aktywności wody w produktach spożywczych w czasie, co prowadzi do niepożądanych zmian fizycznych, migracji wilgoci, degradacji chemicznej oraz podatności na rozwój drobnoustrojów. Z kolei zbyt solidne opakowania są kosztowne i mogą obniżać zyski. Jak dowiedzieć się, jakiego dokładnie opakowania potrzebuje Twój produkt? Wszystkie te kwestie są kontrolowane przez aktywność wody. Jeśli zrozumiesz, jak działa aktywność wody, możesz projektować i pakować produkty, które pozostaną bezpieczne i pożądane przez cały okres trwałości – bez ponoszenia zbędnych kosztów.

Czym dokładnie jest okres trwałości?

Okres trwałości to czas, w którym produkt zachowuje swoje pożądane właściwości. W tym okresie w produkcie mogą zachodzić pewne zmiany, jednak koniec okresu trwałości definiuje się jako moment, w którym produkt przestaje być akceptowalny dla konsumentów. Nieakceptowalne zmiany mogą dotyczyć cech sensorycznych, utraty stabilności chemicznej, zmiany właściwości fizycznych, rozwoju drobnoustrojów, degradacji witamin i wielu innych aspektów.

Krok 1: Określ, co powoduje utratę przydatności do spożycia

Pierwszym krokiem do określenia okresu trwałości jest zidentyfikowanie czynników, które go kończą. Na okres trwałości wpływają trzy główne czynniki:

  • Właściwości mikrobiologiczne: pleśń lub potencjalnie niebezpieczne bakterie, które rozwijają się w produkcie do niebezpiecznych poziomów.
  • Zmiany chemiczne: brązowienie, utlenianie lipidów, reakcje enzymatyczne i inne
  • Degradacja fizyczna: zmiany w strukturze, zbrylanie, migracja wilgoci i inne.

Te trzy czynniki mogą mieć charakter wewnętrzny, wynikający z samego produktu i jego receptury, lub zewnętrzny, związany z warunkami przechowywania – w szczególności wilgotnością i temperaturą – bądź z rodzajem opakowania. Wszystkie trzy czynniki są powiązane z aktywnością wody i mogą być przez nią kontrolowane.

Obejrzyj poniższy film, aby dowiedzieć się, jak aktywność wody jest wykorzystywana do przewidywania, zapobiegania i kontrolowania czynników, które kończą okres trwałości produktu.

Poznaj najważniejsze zagadnienia dotyczące aktywności wody podsumowane w tym 20-minutowym webinarze. Dowiesz się z niego:

  • Czym jest aktywność wody
  • Czym różni się od zawartości wilgoci
  • Dlaczego kontroluje rozwój drobnoustrojów
  • Jak zrozumienie aktywności wody może pomóc w kontrolowaniu wilgotności produktu.

‍

Rysunek 1. Diagram stabilności aktywności wody (autorstwa dr. Teda Labuzy) przedstawiający wpływ aktywności wody na rodzaje degradacji.

Rysunek 1 to diagram stabilności przedstawiający aktywność wody i zawartość wilgoci. Aktywność wody zaznaczono na osi poziomej, a oś pionowa ilustruje szybkość reakcji (zawartość wilgoci można postrzegać jako wyższe tempo reakcji). Ciemnoniebieska krzywa to ogólny izoterm sorpcji wilgoci. Izoterma sorpcji wilgoci przedstawia zależność między aktywnością wody a zawartością wilgoci w produkcie. Pozostałe krzywe reprezentują rodzaje degradacji. Widać, że tempo wzrostu pleśni, drożdży i bakterii rośnie wykład wraz ze wzrostem aktywności wody. Szybkość reakcji enzymatycznych zaczyna gwałtownie rosnąć poniżej wartości 0,9 i zwiększa się wraz ze wzrostem aktywności wody. Inaczej jest jednak w przypadku utleniania lipidów. Przy bardzo niskich wartościach aktywności wody jest ono wysokie, ale gdy aktywność wody rośnie do około 0,3–0,5, proces ten staje się stabilny. Powyżej 0,5 utlenianie lipidów ponownie zaczyna przyspieszać. Reakcje brązowienia osiągają szczyt przy wartości około 0,6. Zaznaczony na niebiesko obszar na rysunku 1 pokazuje, że w zakresie aktywności wody od 0,3 do 0,5 mogą wystąpić zmiany fizyczne lub strukturalne: utrata chrupkości, zbrylanie lub zapadnięcie się matrycy żywnościowej.

Krok 2: Znajdź krytyczną aktywność wody swojego produktu

Jak pokazano powyżej, każda forma degradacji produktu wiąże się z określoną aktywnością wody. Wartość ta jest nazywana krytyczną aktywnością wody lub RHc. Krytyczna aktywność wody to dokładna wartość, przy której w produkcie dochodzi do niepożądanych zmian. Przykładowo, zmiany fizyczne rozpoznaje się po modyfikacji właściwości sorpcyjnych, co ostatecznie skutkuje zmianą tekstury. Zmiana ta nastąpi przy określonej wartości aktywności wody charakterystycznej dla danego wyrobu, przy czym produkt będzie najstabilniejszy poniżej tego progu. Izoterma sorpcji wilgoci (Rysunek 2) pomaga ustalić wartość RHc dla konkretnego produktu.

Rysunek 2. Izotermy sorpcji wilgoci ukazujące krytyczną aktywność wody dla trzech różnych produktów.

Rysunek 2 to wykres przedstawiający kilka różnych izoterm sorpcji wilgoci wyznaczonych za pomocą urządzenia AQUALAB VSA. Na osi poziomej odłożono aktywność wody, a na pionowej – zawartość wilgoci. Średnioniebieska krzywa pokazuje, że mleko w proszku ma krytyczną aktywność wody na poziomie około 0,42. Skąd to wiadomo? W okolicach wartości 0,42 następuje gwałtowny wzrost zawartości wilgoci przy niewielkim wzroście aktywności wody. W tym punkcie zaczynają się procesy zbrylania i sklejania.

Co ciekawe, mleko w proszku ma drugą krytyczną aktywność wody w zakresie od 0,7 do 0,8, gdzie rozpoczyna się proces krystalizacji. W przypadku płatków śniadaniowych (ciemnoniebieska krzywa) krytyczna aktywność wody wynosi około 0,5. Wartość RHc karmy bezzbożowej jest bliższa 0,7 ze względu na rozwój mikroorganizmów. Firmy produkujące karmy dla zwierząt muszą utrzymywać wskaźniki poniżej tego poziomu. Sacharoza charakteryzuje się krytyczną aktywnością wody wynoszącą około 0,85, przy której dochodzi do nagłego wzrostu zawartości wilgoci pod wpływem zaledwie niewielkiego wzrostu aktywności wody.

Należy również pamiętać, że krytyczna aktywność wody zależy od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury produktu wartość krytyczna aktywności wody spada. Dlatego tak ważne jest poznanie parametru RHc oraz warunków przechowywania (temperatury) produktu. Następnie można dostosować recepturę oraz opakowanie tak, aby utrzymać parametry poniżej krytycznej aktywności wody przez cały proces produkcji oraz okres trwałości.

Krok 3: Przeprowadź przyspieszone badania trwałości (w razie potrzeby)

Przyspieszone badania trwałości wymagają najpierw zidentyfikowania najbardziej prawdopodobnego typu lub typów degradacji, a następnie oceny, kiedy i dlaczego one występują. Niewykluczone, że zjawisk tych będzie więcej niż jedno. Jeśli nie ma pewności, który problem wystąpi jako pierwszy, podczas testów należy monitorować wszystkie potencjalne poziomy degradacji. Przykładowo, jeśli jednym z czynników kończących trwałość jest rozwój drobnoustrojów, musisz poznać graniczne wartości aktywności wody dla ich wzrostu (obejrzyj film, aby dowiedzieć się więcej na ten temat).

Jeśli przyczyną psucia się produktu jest jełczenie, należy zmierzyć poziom utlenienia. Jeśli końcem okresu trwałości jest zmiana struktury, potrzebna będzie izoterma sorpcji wilgoci (patrz Rysunek 2). W przypadku degradacji witamin mierzy się ich zawartość. Zmiany koloru można ocenić za pomocą obrazowania barwnego (zwanego również kolorymetrią). Z kolei reakcje enzymatyczne można badać poprzez pomiar aktywności enzymów. Po określeniu rodzaju danych, jakie należy zebrać, można przeprowadzić przyspieszone badania trwałości, aby ustalić idealny zakres aktywności wody dla danego wyrobu. Poniższy wykres ilustruje kilka scenariuszy pokazujących, jak może wyglądać proces przyspieszonych badań trwałości po zidentyfikowaniu najbardziej prawdopodobnych przyczyn degradacji.

Rysunek 3. Możliwe scenariusze przyspieszonych badań trwałości.

Jak przeprowadzić przyspieszone badania trwałości

Celem przyspieszonych badań trwałości jest uzyskanie danych empirycznych dla konkretnego produktu. Jest to niezwykle istotne. Czasami trwałość określa się na podstawie obserwacji podobnych produktów dostępnych na rynku i odniesienia ich trwałości do własnego wyrobu. Najlepiej jednak opierać się na własnym produkcie finalnym. Osiąga się to poprzez gromadzenie danych empirycznych, a następnie powiązanie ich z określoną, zależną od temperatury wartością krytyczną RHc, przy której dochodzi do zepsucia produktu.

Wykorzystując aktywność wodną (aw), podstawowe kroki przyspieszonych badań trwałości obejmują:

Podstawowe kroki badań z wykorzystaniem aktywności wodnej

Oto szczegółowe informacje dotyczące przygotowania badania:

Badanie „przyspieszone” polega na podwyższeniu temperatury oraz aktywności wodnej, aby procesy zachodziły szybciej. Ponieważ wartość RHc spada wraz ze wzrostem temperatury, należy wybrać trzy różne poziomy aktywności wodnej oraz trzy różne temperatury, a następnie poddawać produkt działaniu każdej z dziewięciu kombinacji tych czynników (dziewięć próbek podrzędnych), aż stanie się on niezdatny do spożycia. W tym czasie śledzi się postęp wybranego mechanizmu psucia. Przykładowo, monitorując utlenianie lipidów, mierzy się stopień utlenienia do momentu, w którym stanie się on nieakceptowalny dla konsumenta (samodzielnie definiuje się próg „nieakceptowalności”, biorąc pod uwagę, że pewne zmiany w produkcie zachodzą, gdy jest on jeszcze w pełni dobry). Z biegiem czasu gromadzi się dane dotyczące zależności czasu od wielkości zmian, co pozwala określić ich szybkość. Następnie pozyskane dane są modelowane z uwzględnieniem czasu, temperatury oraz aktywności wodnej. Po uzyskaniu takiej korelacji możliwe jest zamodelowanie trwałości oraz szybkości reakcji dla wybranego mechanizmu psucia.

Przykład 1: mleko modyfikowane dla niemowląt

Aby zobaczyć, jak to działa w praktyce, przeanalizujemy badanie mleka modyfikowanego przeprowadzone w laboratorium AQUALAB. Badanie to zostało opublikowane i przedstawione podczas konferencji Shelf-Life International Meeting w 2017 roku. Mleko modyfikowane przechowywano w trzech podwyższonych temperaturach (30, 37 i 45 stopni Celsjusza) oraz przy trzech różnych wartościach aktywności wodnej (0,43, 0,50 i 0,65). Przygotowano dziewięć różnych próbek podrzędnych, wykorzystując kombinacje tych czynników. Produkt umieszczono w szczelnych pojemnikach, pod którymi znajdował się nasycony roztwór soli generujący określoną aktywność wodną. Następnie pojemniki umieszczono w suszarkach laboratoryjnych ustawionych na odpowiednie temperatury i monitorowano zachodzące zmiany.

Jako mechanizm psucia mleka modyfikowanego wybrano utlenianie lipidów, a do określenia momentu osiągnięcia niedopuszczalnego poziomu utlenienia śledzono wskaźnik TBARS. W tym doświadczeniu za poziom niedopuszczalny uznano jeden miligram malondialdehydu na kilogram. Następnie przeanalizowano szybkość reakcji dla każdej z kombinacji temperatury i aktywności wodnej. Wartość tę wyznaczono na podstawie nachylenia krzywej zależności czasu od wartości TBARS – w tym przypadku była to zależność liniowa.

Nie zawsze jednak tak jest. Czasami mamy do czynienia z reakcją pierwszego rzędu, co oznacza zależność o charakterze wykładniczym. W naszym przypadku była to jednak relacja liniowa, co znacznie uprościło stworzenie modelu hygrotermicznego dla mleka modyfikowanego (prosimy o kontakt pod adresem [email protected] w celu uzyskania kopii pracy: „A Hygrothermal Model for Predicting Shelf Life in Infant Formula” autorstwa Brady'ego P. Cartera, Mary T. Galloway, Gaylona S. Campbella i Shyama S. Sablaniego).

Przykład 2: czipsy z jarmużu

Jeden z producentów czipsów z jarmużu stwierdzał utratę przydatności do spożycia już po 30 dniach z powodu utraty chrupkości i rozwoju pleśni. Okres 30 dni znacznie utrudniał mu transport produktu na większe odległości. W jaki sposób może on zwiększyć trwałość swojego produktu?

W tym celu musi określić, przy jakiej aktywności wodnej czipsy są narażone na rozwój mikroorganizmów. Zgodnie z literaturą naukową dotyczącą granic aktywności wodnej dla rozwoju drobnoustrojów (zob. Tabela 1), jeśli utrzyma aktywność wodną produktu poniżej 0,7, nie dojdzie do rozwoju mikroorganizmów. Wszelkie wartości powyżej tego progu wiążą się z ryzykiem zapleśnienia.

Tabela 1. Granice wzrostu drobnoustrojów, w tym pleśni i drożdży.
Zakres aktywności wodnejDrobnoustroje zazwyczaj hamowane przez aktywność wodną w tym zakresie Żywność mieszcząca się zazwyczaj w tym zakresie
0,95-1,00Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Clostridium
perfringens, Clostridium botulinum oraz Salmonella
Świeże owoce, owoce i warzywa w puszce oraz ryby
0,90-0,95Saccharomyces cerevisiae, Vibrio parahaemolyticus, Serratia,
Lactobacillus, Pediococcus, Bacillus cereus oraz Listeria monocytogenes
Niektóre sery (cheddar, szwajcarski, provolone, muenster)
oraz szynka wędzona
0,85-0,90Staphylococcus aureus, Micrococcus oraz wiele drożdży (Candida
i Torulopsis)
Salami, ciasta biszkoptowe, sery dojrzewające i margaryna
0,85 I WIĘCEJŻYWNOŚĆ POTENCJALNIE NIEBEZPIECZNA 
0,80-0,85Grzyby z rodzaju Penicillium wytwarzające mykotoksyny (Penicillium expansum, Penicillium islandicum)
oraz niektóre drożdże (Saccharomyces bailii i Debaryomyces hansenii)
Większość koncentratów soków owocowych, mleko skondensowane
i syropy
0,75-0,80Bakterie halofilne oraz kroplaki (Aspergillus) wytwarzające mykotoksyny (Aspergillus niger,
Aspergillus ochraceous i Aspergillus candidus)
Dżemy, marmolady i marcepany
0,65-0,75Pleśnie kserofilne (Eurotium chevalieri, Eurotium amstelodami, Wallemia
sebi) oraz Saccharomyces bisporus
Galaretki, melasa, surowy cukier trzcinowy, orzechy i niektóre
owoce suszone
0,60-0,70BRAK PLEŚNI POWODUJĄCYCH PSUCIE 
0,60-0,65Drożdże osmofilne (Zygosaccharomyces rouxii) oraz niektóre pleśnie
(Eurotium amstelodami i Monascus bisporus)
Suszone owoce zawierające 15-20% wilgoci, niektóre
słodycze i miód
0,60 I MNIEJBRAK WZROSTU MIKROBIOLOGICZNEGO 
0,50-0,60Brak proliferacji mikroorganizmówMakarony suche i przyprawy
0,40-0,60Brak proliferacji mikroorganizmówBrak proliferacji mikroorganizmów
0,30-0,40Brak proliferacji mikroorganizmówCiastka, krakersy i skórka chleba
0,20–0,30Brak proliferacji mikroorganizmówPalona kawa mielona i cukir kryształ

Kolejnym krokiem jest określenie, przy jakiej aktywności wody czipsy tracą swoją strukturę. Aby to ustalić, producent potrzebuje izotermy sorpcji wilgoci, która dokładnie wskaże moment tej zmiany tekstury (Rysunek 4).

Rysunek 4. Izoterma sorpcji wilgoci dla czipsów jarmużowych

Rysunek 4 przedstawia izotermę dla czipsów jarmużowych z aktywnością wody na osi X i zawartością wilgoci na osi Y. Na pierwszy rzut oka można przypuszczać, że utrata tekstury następuje w punkcie przegięcia wykresu, gdzie właściwości sorpcyjne gwałtownie rosną. Dokładne zidentyfikowanie tego punktu jest jednak trudne, dlatego najprostszą metodą jest przeprowadzenie analizy drugiej pochodnej tego nachylenia. Analiza drugiej pochodnej bada nachylenie krzywej, aby określić, kiedy następuje zmiana jej biegu, co wskazuje na zmianę w absorpcji wilgoci (Rysunek 5).

Rysunek 5. Wykorzystanie drugiej pochodnej do precyzyjnego określenia RHc

Na wykresie drugiej pochodnej po prawej stronie Rysunku 5 pierwsze maksimum odpowiada wartości RHc. Jak widać w porównaniu z izotermą po lewej stronie, wartości te dobrze korelują. Jeśli zatem producent czipsów jarmużowych utrzyma produkt poniżej tej krytycznej aktywności wody wynoszącej 0,57, czipsy zachowają swoją chrupkość i nie będą podatne na rozwój mikroorganizmów. Utrzymanie odpowiedniego poziomu aktywności wody jest łatwe dzięki zastosowaniu miernika aktywności wody AQUALAB 4TE (obejrzyj film, aby zobaczyć, jak działa).

‍

Kroki 4 i 5: Określenie pożądanego okresu trwałości i obliczenie parametrów opakowania

Po wyznaczeniu krytycznej aktywności wody można przystąpić do obliczeń okresu trwałości (przydatności do spożycia). Równania okresu trwałości uwzględniają kilka różnych czynników. Jednym z pierwszych jest opakowanie produktu. Każde opakowanie charakteryzuje się określonym współczynnikiem przenikania pary wodnej (Rysunek 6).

Rysunek 6. Współczynnik przenikania pary wodnej przez opakowanie.

W każdym otoczeniu w powietrzu znajduje się określona ilość wody, czyli wilgotność względna (RH). Wybrane opakowanie przepuszcza tylko określoną ilość tej wody, która oddziałuje z produktem. Wartość ta jest zazwyczaj mierzona w gramach na metr kwadratowy na dobę. Producent opakowań testuje materiał w określonych warunkach (zazwyczaj przy temperaturze około 38 stopni Celsjusza i 90% wilgotności względnej). Warunki te będą miały znaczenie przy obliczaniu okresu trwałości. Ponadto należy znać powierzchnię opakowania w metrach kwadratowych oraz masę produktu wewnątrz opakowania.

Kolejne wymagane informacje to warunki przechowywania produktu: temperatura, wilgotność oraz ciśnienie atmosferyczne. Ciśnienie atmosferyczne zależy od wysokości nad poziomem morza, a także może się zmieniać wraz z warunkami pogodowymi.

Na koniec należy znać aktywność wody produktu, co obejmuje zarówno początkową, jak i krytyczną aktywność wody.

Obliczenia okresu trwałości w prosty sposób

Obliczenia okresu trwałości opierają się na kilku równaniach, które wykraczają poza zakres tego artykułu (przeczytaj o nich tutaj). Istnieje jednak prostszy sposób. Oprogramowanie o nazwie Moisture Analysis Toolkit automatycznie wykonuje te obliczenia za Ciebie**.** Wystarczy wprowadzić zmienne dotyczące produktu, a narzędzie określi idealne warunki pakowania, pozwalając nawet na modyfikację parametrów analizy w celu znalezienia opakowania zapewniającego najlepszy zwrot z inwestycji. Poniżej przedstawiono zrzuty ekranu wygenerowane bezpośrednio z programu, ilustrujące jego działanie.

Rysunek 7. Kalkulator okresu trwałości Moisture Analysis Toolkit

Oprogramowanie poprosi o podanie współczynnika przenikania pary wodnej, temperatury i wilgotności testowej (zazwyczaj około 38 stopni Celsjusza przy 90% wilgotności). Następnie należy wprowadzić warunki przechowywania produktu oraz podstawowe informacje o samym produkcie. Na Rysunku 7 produkt umieszczono w środowisku o wilgotności 60% i ciśnieniu atmosferycznym 100 kilopaskali. Produkt waży 454 gramy i jest przechowywany w temperaturze 30 stopni Celsjusza. Po obliczeniu powierzchni opakowania wprowadza się początkową i krytyczną aktywność wody. Za pomocą oprogramowania można szybko wybrać wcześniej zapisany plik izotermy (izoterma produktu jest automatycznie obliczana i przechowywana w programie przy użyciu urządzenia AQUALAB VSA).

Po wprowadzeniu danych kliknij przycisk obliczania, a oprogramowanie poda szacowany okres trwałości (w tym przypadku 30 dni). Aby zmienić lub wydłużyć okres trwałości, należy poszukać opakowania o niższym współczynniku przenikania pary wodnej.

Jeśli chcesz wydłużyć okres trwałości, możesz skorzystać z innego kalkulatora w pakiecie narzędzi do analizy wilgoci, zaprojektowanego specjalnie dla takiego scenariusza (Rysunek 8).

Rysunek 8. Kalkulator WVTR Moisture Analysis Toolkit.

Rysunek 8 pokazuje, że aby uzyskać okres trwałości wynoszący 180 dni, wymagany jest współczynnik WVTR opakowania na poziomie 1,3. Możesz przekazać tę informację producentowi opakowań, wskazując na zapotrzebowanie na materiał o takim wskaźniku WVTR w celu osiągnięcia pożądanego okresu trwałości.

Tabela 2 stanowi porównanie niektórych powszechnie stosowanych materiałów opakowaniowych.

Tabela 2. Wartości WVTR dla popularnych materiałów opakowaniowych (Źródło: Mathiouthi, M., Packaging/packaging of solids, w: Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, Caballlero, B., Trugo, L.C., i Finflas, P.M. (red.)).

Należy pamiętać, że te współczyniki przenikania pary wodnej uzyskano w temperaturze 38°C i przy 90% wilgotności względnej. Nie jest to jednak regułą. Czasami wartości te wyznacza się w temperaturze 30°C i przy 75% wilgotności względnej. Warto również zauważyć, że tabela bazuje na jednostkach metrycznych – w takich też jednostkach obliczenia wykonuje oprogramowanie – jednak niekiedy wskaźnik WVTR podaje się w gramach na metr kwadratowy na 24 godziny lub w jednostkach imperialnych, takich jak cale kwadratowe. Dlatego przy wprowadzaniu wartości WVTR materiału opakowaniowego niezwykle istotne jest upewnienie się, że używa się właściwych jednostek. Należy zwrócić uwagę, że zwykły polipropylen ma WVTR na poziomie 8,2, jednak polipropylen orientowany z warstwą metalizowaną charakteryzuje się spadkiem WVTR do 1,0. Warto wiedzieć, jakiego rodzaju opakowania potrzebujesz, aby uniknąć niedoinwestowania w tym zakresie. Biorąc za przykład czipsy jarmużowe, Rysunek 8 pokazuje, że przy współczynniku WVTR opakowania wynoszącym 7,5 producent żywności jest w stanie utrzymać jakość produktu zaledwie przez 30 dni. Jeśli jednak wybierze opakowanie o WVTR równym 1,3, produkt zachowa świeżość przez sześć miesięcy. Należy jednak pamiętać, że im niższy współczynnik WVTR, tym wyższy koszt opakowania, dlatego nie należy stosować materiałów o przesadnie wysokich parametrach, aby nie ponosić zbędnych kosztów.

Krok 6: Ponowna ocena po zmianach w recepturze

Zestaw narzędzi do analizy wilgotności ułatwia obliczanie wpływu zmian składników na okres trwałości. Możesz obliczyć końcową aktywność wody mieszaniny lub receptury bez konieczności wytwarzania produktu. Wymaga to posiadania izotermy dla każdego ze składników. Rysunek 9 przedstawia, jak zestaw narzędzi do analizy wilgotności przewiduje końcową aktywność wody w przypadku dodania przyprawy do produktu końcowego.

Rysunek 9. Kalkulator zmian składników w zestawie narzędzi do analizy wilgotności.

W lewym górnym rogu dodaje się poszczególne składniki. W lewym dolnym rogu znajdują się wyniki. Dla jednego funta chipsów jarmużowych wprowadziliśmy początkową aktywność wodną i masę, aby sprawdzić, co stanie się z aktywnością wody po dodaniu pięciu gramów czosnku w proszku. Po wprowadzeniu danych należy kliknąć przycisk obliczania, a oprogramowanie poda nową końcową aktywność wody dla mieszanki. Na rysunku 9 aktywność wody nieznacznie spadła. Oprogramowanie wskazuje również końcową zawartość wilgoci dla chipsów jarmużowych i czosnku. Wykres po prawej stronie pokazuje, jak łączą się izotermy (chipsy jarmużowe to niebieski wykres, a czosnek to zielony wykres). Czerwony wykres przedstawia połączoną izotermę, a program podaje również równowagową aktywność wody (0,449), która będzie ostateczną aktywnością wody w mieszaninie.

Krok 7: Weryfikacja prognoz dotyczących okresu trwałości za pomocą badań empiri-cznych

Powyższe przykłady ilustrują, jak VSA i zestaw narzędzi do analizy wilgotności mogą przyspieszyć prace badawczo-rozwojowe oraz przewidzieć zmiany aktywności wody w produkcie. Jeśli jednak nie przeprowadzono badań trwałości, konieczne będzie zweryfikowanie tych prognoz. Oprogramowanie do analizy wilgotności doskonale radzi sobie z modyfikowaniem parametrów i zapewnia szybką odpowiedź, są to jednak prognozy oparte na równaniach matematycznych. Aby udowodnić, że receptura i opakowanie spełniają wszystkie wymagania, niezbędne jest przeprowadzenie badań empirycznych.

Dlaczego warto przeprowadzać badania okresu trwałości?

W przeszłości bardzo niewielu producentów podejmowało decyzje dotyczące opakowań i okresu trwałości w oparciu o naukę. Wiele firm stosuje nadmierne pakowanie, aby uniknąć problemów, wprowadzając zmiany dopiero w przypadku ich wystąpienia. Nadmierne pakowanie może jednak znacząco obniżyć zyski. Dlatego też, gdy wymagane jest sprawne manewrowanie między kosztami a jakością, precyzyjne informacje naukowe pomagają poprawić wynik finansowy. Podsumowując, oto kroki prowadzące do określenia okresu trwałości i rodzaju opakowania.

  1. Określenie czynników kończących okres trwałości (rodzaj uszkodzenia: dowiedz się więcej na ten temat w przewodniku „Food Manufacture’s Complete Guide to Shelf Life”)
  2. Wskazanie krytycznej aktywności wody (RHc)
  3. Przeprowadzenie przyspieszonych badań trwałości, jeśli jest to wymagane
  4. Określenie pożądanego okresu trwałości
  5. Obliczenie odpowiedniego opakowania
  6. Ponowna ocena po zmianach w recepturze
  7. Weryfikacja prognoz okresu trwałości za pomocą badań empirycznych

Materiały dotyczące okresu trwałości

  • A Hygrothermal Model for Predicting Shelf Life in Infant Formula by Brady P. Carter, Mary T. Galloway, Gaylon S. Campbell, and Shyam S. Sablani
  • Food Shelf Life Stability Chemical, Biochemical, and Microbiological Changes edited by N.A. Michael Eskin
  • Food Drying Science and Technology Microbiology, Chemistry, Applications edited by Y.H. Hui
  • Freshness and Shelf Life of Foods edited by Keith R. Cadawallader and Hugo Weenen
  • Open Dating of Foods by Theodore P. Labuza and Lynn M. Szybist
  • Shelf life: Food Industry Briefing by Dominic Man
  • Shelf Life Evaluation of Foods Second Edition edited by Dominic Man and Adrian Jones
  • Understanding and Measuring the Shelf Life of Food edited by R. Steele
  • Stability and Shelf Life of Food edited by David Kilcast and Persis Subramaniam
  • Sous Vide and Cook Chill Processing for the Food Industry pod redakcją S. Ghazaly
  • Sterilization of Food in Retort Pouches, autorstwa A.G. Abdul Ghaniego Al Baaliego

‍

Układ okładki z logo AQUALAB by Addium, tytułem „Kompleksowy przewodnik po aktywności wody” oraz ułożonymi w stos abstrakcyjnymi ikonami niebieskiej warstwy danych

Zapisz się do newslettera

Studia przypadków, webinaria i artykuły, które Cię zaciekawią.

Otrzymuj najnowsze materiały regularnie!

* Wymagane

Przesyłając ten formularz, wyrażam zgodę na zasady polityki prywatności Addium, Inc.

Dziękujemy! Twoje zgłoszenie zostało przyjęte!
Ups! Coś poszło nie tak podczas przesyłania formularza.