Aktywność wodna w paszach dla zwierząt

Czym jest aktywność wodna i dlaczego ma znaczenie?

Aktywność wodna to właściwość termodynamiczna, definiowana ogólnie jako energia wody w układzie lub miara łatwości, z jaką woda może przejść w fazę parową. Zasada ta ma kluczowe znaczenie w produkcji pasz dla zwierząt, ponieważ im wyższa jest energia wody, tym większe prawdopodobieństwo, że wywoła ona rozwój drobnoustrojów, migrację wilgoci oraz reakcje chemiczne lub fizyczne.

Mając to na uwadze, niezwykle istotne jest zrozumienie różnicy między aktywnością wodną a zawartością wilgoci oraz faktu, że aktywność wodna jest znacznie precyzyjniejszym wskaźnikiem psucia się, degradacji i innych niepożądanych zmian.

Przykładowo, drobnoustroje wykorzystują wodę z otoczenia do przeżycia. Jeśli mikroorganizm otoczony jest środowiskiem o niższej aktywności wodnej niż jego wnętrze, doświadcza stresu osmotycznego. Stres osmotyczny powoduje przemieszczanie się wody z wnętrza na zewnątrz, w wyniku czego komórka traci ciśnienie turgorowe. W takiej sytuacji, gdy mikroorganizm nie jest w stanie dostosować się do otoczenia, przechodzi w stan uśpienia, co oznacza, że nie może rosnąć ani się rozmnażać w tym środowisku. Każdy drobnoustrój posiada określony poziom aktywności wodnej, poniżej którego nie może się rozwijać, co czyni aktywność wodną niezwykle skutecznością metodą kontroli wzrostu mikroorganizmów.

Jak kontrolować aktywność wodną

Kontrola aktywności wodnej ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa i jakości produktów. Przyjrzyjmy się, jak ją przeprowadzić.

Na aktywność wodną wpływ mają wiązania chemiczne i fizyczne, co oznacza, że gdy woda jest związana, jej energia maleje. Sól i cukier to przykłady dodatków wiążących wodę. Całkowita zawartość wilgoci również wpływa na aktywność wodną, ponieważ mniejsza ilość wody w produkcie oznacza mniej cząsteczek zdolnych do reakcji. I wreszcie, co nie mniej ważne, temperatura jest kluczowym elementem aktywności wodnej – wraz ze wzrostem temperatury rośnie również aktywność wodna. Dlatego niezwykle istotne jest zrozumienie warunków temperaturowych, na jakie narażony będzie produkt, oraz reakcji produktu na wahania temperatury.

Oto kilka skutecznych sposobów kontroli aktywności wodnej:

• Suszenie – zwiększenie stopnia wysuszenia granulatu lub paszy zmniejszy ilość wody w produkcie
• Filmy i powłoki jadalne – zastosowanie odpowiednich warstw ochronnych zapobiega przemieszczaniu się wilgoci
• Humektanty – stosowanie dodatków wiążących wodę, takich jak sól, cukier, aminokwasy i polimery, pomaga kontrolować aktywność wodną

Gdy aktywność wodna jest stosowana w połączeniu z inną metodą kontroli, taką jak poziom pH czy dodatki, proces ten nazywany jest technologią płotkową (hurdle technology). Każda metoda stanowi kolejny element zabezpieczający produkt.

Izotermy sorpcji wilgoci

Zależność między zawartością wilgoci a aktywnością wodną ilustrują izoterme sorpcji wilgoci. Utworzenie izotermy sorpcji dla każdego składnika i produktu pozwala uzyskać pełną mapę wilgotności, co umożliwia precyzyjne określenie, gdzie wystąpią określone reakcje związane z wilgocią – takie jak rozwój drobnoustrojów czy spadek jakości. Pozwala to na osiągnięcie idealnej równowagi między bezpieczeństwem a jakością produktu.

Tworzenie i wykorzystywanie izoterm ma niezwykle cenne zastosowanie w produkcji pasz dla zwierząt, zwłaszcza dla zespołów ds. badawczo-rozwojowych (R&D). Oto kilka najważniejszych sposobów wykorzystania izoterm przez te zespoły:

• Maksymalizacja zawartości wilgoci w celach zysku poprzez zrozumienie, ile wilgoci może bezpiecznie znajdować się w produkcie
• Unikanie niepożądanych zmian tekstury, takich jak zbrylanie, tworzenie grudek czy utrata sypkości
• Dokładne prognozowanie trwałości produktu szybciej niż przy użyciu testów przyspieszonych
• Dobór odpowiednich opakowań dzięki znajomości wskaźnika szybkości przenikania pary wodnej niezbędnego do osiągnięcia pożądanego okresu trwałości
• Przewidywanie skutków środowiskowych poprzez zrozumienie, jak potencjalne wahania temperatury podczas transportu i magazynowania wpłyną na poszczególne produkty
• Przyspieszenie procesów formulacji

Duży wpływ na rzeczywiste wyniki

Nasze wewnętrzne badania pasz dla zwierząt potwierdziły, że niewielkie zmiany zawartości wilgoci powodują znaczące wahania aktywności wodnej. Czyni to pomiar aktywności wodnej absolutnie niezbędnym do monitorowania i kontrolowania wilgotności w paszach. Tworzenie izoterm pozwala producentom pasz zidentyfikować idealny zakres aktywności wodnej dla ich wyrobów, co umożliwia znaczącą optymalizację produkcji oraz wzrost powtarzalności, jakości i bezpieczeństwa.

Nasze analizy wykazały również, że pozornie niewielkie zmiany wilgotności mogą wywołać istotne skutki finansowe. Przykładowo, jedna z firm wyznaczyła docelową zawartość wilgoci na poziomie 10% ze względów bezpieczeństwa. Jednak po sporządzeniu izotermy mogliśmy wykazać, że bezpiecznie mogą zwiększyć zawartość wilgoci do 10,4%, co mogłoby przynieść ogromne oszczędności na surowcach. Krótko mówiąc, korzystanie z izoterm pozwala ustalić wytyczne dla produktu, ograniczyć wariancję w procesie produkcyjnym oraz zmaksymalizować zawartość wilgoci pod kątem zysku.

Obejrzyj webinar, aby uzyskać dodatkowe, szczegółowe informacje na temat wpływu aktywności wody w paszach dla zwierząt.