Wykorzystaj aktywność wody do uzyskania i utrzymania odpowiedniej tekstury

Wiele słodyczy ma charakterystyczną teksturę – ciągnącą się, chrupiącą, gładką, ziarnistą, lepką lub miękką. Smaki wyrobów cukierniczych są równie wyraźne. Te dwa elementy łączą się, tworząc doświadczenie klienta. Wilgoć odgrywa kluczową rolę w teksturze produktów cukierniczych. W rzeczywistości istnieje idealny zakres aktywności wodnej – tzw. złoty środek – który maksymalizuje teksturę i jakość. Precyzyjny pomiar wilgotności ma kluczowe znaczenie dla niemal każdego produktu. Aktywność wodna to najskuteczniejszy sposób pomiaru i monitorowania wilgotności.

Aktywność wodna ułatwia dobór odpowiednich specyfikacji

Aktywność wodna wpływa na właściwości fizyczne żywności. Produkty o wysokiej aktywności wodnej charakteryzują się wilgotną, soczystą, miękką i ciągnącą się teksturą. Gdy aktywność wodna tych produktów spada, pojawiają się niepożądane cechy teksturalne, takie jak twardość, suchość, czerstwość i żylastość. Produkty o niskiej aktywności wodnej mają teksturę opisywaną jako krucha i chrupiąca, podczas gdy przy wyższych poziomach aktywności wodnej stają się one rozmokłe. Ponieważ aktywność wodna jest ściśle korelowana z teksturą produktu, łatwo jest ustalić specyfikacje powiązane z ważnymi cechami teksturalnymi.

Krytyczne wartości aktywności wodnej decydują o tym, kiedy produkty stają się akceptowalne

Tekstura może ulec pogorszeniu na dwa sposoby: od razu po wytworzeniu produktu lub z upływem czasu, gdy produkt leży na półce. Jeśli ciągnące się ciastko z kawałkami czekolady schodzi z linii produkcyjnej jako już kruche, prawdopodobnie w procesie wypieku usunięto zbyt dużo wody. Inny problem pojawia się, gdy produkty ulegają przemianie fazowej podczas przechowywania. Zmiany te, w tym przejście szkliste i krystalizacja, zamieniają gładkie produkty w ziarniste lub miękkie produkty w twarde bryły.

Krakersy, czipsy ziemniaczane, dmuchane chrupki kukurydziane i popcorn tracą swoją sensoryczną kruchość wraz ze wzrostem aktywności wodnej. Intensywność kruchości i ogólna tekstura hedoniczna suchych przekąsek są funkcją aktywności wodnej (Katz i Labuza, 1981). Krytyczne wartości aktywności wodnej wskazują, w którym momencie produkt staje się nieakceptowalny z punktu widzenia sensorycznego. Wartości te mieszczą się w zakresie, w którym w układach żywnościowych opartych na prostych cukrach zachodzą przemiany z amorficznych w krystaliczne oraz rozpoczyna się mobilizacja rozpuszczalnych składników żywności. Nadmierne i gwałtowne suszenie lub ponowna absorpcja wilgoci przez materiał szklisty może prowadzić do strat produktu w wyniku pękania i nadmiernego kruszenia.

Aktywność wodna: prosty sposób na zapobieganie problemom z teksturą

Aktywność wodna odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu takim problemom. Po pierwsze, testy sensoryczne mogą posłużyć do określenia poziomów aktywności wodnej, które są akceptowalne podczas procesu produkcyjnego. Po ustaleniu specyfikacji ich monitorowanie jest proste: wystarczy użyć higrometru aktywności wodnej dla każdej partii lub szarży. Zastosowanie analizatora sorpcji par do identyfikacji problemów, zanim się pojawią, jest jeszcze skuteczniejsze. Izoterma sorpcji wilgoci pozwala określić, jakie poziomy aktywności wodnej są krytyczne dla zmian tekstury.

Izotermy precyzyjnie określają krytyczne wartości aktywności wodnej

Zazwyczaj krytyczną wartość aktywności wodnej ustala się za pomocą szczegółowych badań tekstury, ale istnieje prostsza metoda. Wykazano, że wysokorozdzielcze dynamiczne krzywe izoterm (patrząc na rysunek 1) pozwalają zidentyfikować krytyczne wartości aktywności wodnej (RHc), które wskazują utratę właściwej tekstury poprzez gwałtowne przegięcia na krzywej adsorpcji wilgoci.

Jedno z badań przeprowadzonych przez naukowców z Washington State University miało na celu sprawdzenie, czy dynamiczne krzywe izoterm dla ciastek o niskiej aktywności wodnej mogą posłużyć do wyznaczenia krytycznej aktywności wodnej oraz czy wartość ta może służyć jako wskaźnik stabilności tekstury.

Badacze odkryli, że wpływ aktywności wodnej na kruchość był ważniejszy niż temperatura, a krytyczna aktywność wodna rzeczywiście wskazywała początkowy moment utraty właściwej tekstury. Oznacza to, że zastosowanie krytycznej aktywności wodnej pozwala na niezwykle precyzyjne określenie dokładnego punktu utraty tekstury – co jest istotne, ponieważ wartość RHc można uzyskać mniejszym nakładem pracy i czasu niż w przypadku badań tekstury. Ponadto w przypadku produktów sprzedawanych na wagę znajomość dokładnej ilości wody wpływającej na stabilność teksturalną bezpośrednio przekłada się na wyniki finansowe.

Materiały

Carter, Brady Paul. Investigations into practical applications for the critical water activity from dynamic dew point isotherms. Washington State University, 2015. Link do artykułu.

Katz, E. E., i T. P. Labuza. „Effect of water activity on the sensory crispness and mechanical deformation of snack food products.” Journal of Food Science 46, nr 2 (1981): 403-409. Link do artykułu.

‍