Teor de umidade versus atividade da água: escolhendo a medida correta

Noções básicas sobre teor de umidade: O que é o teor de umidade e como ele é utilizado?

A água está em toda parte. Na comida que ingerimos, no ar que respiramos e nos objetos ao nosso redor – e influencia significativamente as características físicas de todos esses elementos. Não é de se admirar que profissionais de diversas áreas, desde carpinteiros até cientistas do petróleo, queiram saber: quanta água há neste material?

É uma pergunta simples. Parece que deveria ter uma solução simples. Infelizmente, é muito difícil obter uma resposta clara e precisa.

O principal desafio (embora haja muitos) está em medir apenas a umidade, ignorando o restante do material. Uma vez que a água penetra no material, muitas vezes não sai com a mesma facilidade — o que dificulta sua remoção e medição. Outros métodos, como medir a umidade sem removê-la do material de origem, apresentam uma série de outros desafios.

A escolha do método de medição depende de dois fatores: o nível de precisão necessário e quais concessões você está disposto a fazer.

• Se você é um cientista do petróleo que estuda quantidades infinitesimais de água em petróleo ou plástico, talvez esteja disposto a dedicar o tempo (e o dinheiro) necessários para a titulação.
• Se você é um carpinteiro ou empreiteiro trabalhando no local e está tentando decidir se uma peça de madeira é adequada, talvez prefira trocar a precisão de um equipamento de laboratório pela praticidade de um dispositivo portátil que forneça uma estimativa dos níveis de umidade.
• Se você trabalha na produção de alimentos ou cannabis, talvez prefira algo intermediário, como a perda por secagem — uma medição de precisão relativamente alta em um prazo razoável.

Os exemplos acima estão longe de abranger todas as aplicações da medição do teor de umidade, mas as vantagens e desvantagens são semelhantes, independentemente do setor. Seja qual for o método escolhido, tenha cuidado com os muitos equívocos sobre o que o teor de umidade pode ou não indicar. Uma regra simples a ser lembrada é que o teor de umidade é uma medição de “quantidade”.

Por exemplo, o teor de umidade é um indicador valioso do rendimento. Muitos produtos são vendidos por peso; portanto, como a água é um ingrediente tão barato (e pesado), medir e controlar o teor de umidade pode ter um impacto significativo nos lucros.

O teor de umidade também fornece informações sobre a textura, uma vez que níveis crescentes de umidade conferem mobilidade e reduzem a temperatura de transição vítrea.

O que o teor de umidade não revela? Praticamente nada sobre indicadores de “qualidade”, como consistência, segurança microbiana, migração de umidade e deterioração de nutrientes. É melhor deixar esses fatores-chave a cargo de outra medida: a atividade da água.

Noções básicas sobre atividade da água: O que é a atividade da água (Aw) e como ela é utilizada?

A simples quantidade de água presente em uma substância não dá uma visão completa do impacto que a água terá sobre o produto. É aí que reside a importância da atividade da água.

Se analisada com muito detalhe, a atividade da água pode parecer um conceito bastante complexo. Felizmente, não é necessário conhecer a termodinâmica nem as equações complexas que comprovam como ela funciona. Os princípios gerais a seguir são suficientes para a maioria das pessoas.

1. A atividade da água mede o grau de energia e disponibilidade da água. Algumas substâncias retêm uma grande quantidade de água, mas essa água fica presa por ligações moleculares. Isso a torna menos capaz de se infiltrar ou interagir com o ambiente ao seu redor — chamamos isso de baixa atividade da água, mesmo que haja uma grande quantidade de água presente. O inverso também pode ocorrer: alguns materiais retêm muito pouca água, mas essa água é altamente acessível.
2. A água busca o equilíbrio. Se você deixar um biscoito macio ao ar livre em um clima seco, a atmosfera de baixa atividade de água absorve a umidade do biscoito de alta atividade de água — tentando criar equilíbrio. Por outro lado, dois materiais com o mesmo nível de atividade de água — por exemplo, um bolo e a cobertura que o reveste — não trocam umidade entre si. Em essência, a atividade de água pode indicar em que direção a água tende a se mover.
3. Os níveis de energia da água influenciam muitas previsões importantes. Por exemplo: quais microrganismos crescerão em uma substância, como sua textura mudará com o tempo, quando ela se decomporá, como reagirá com outras substâncias e muito mais.

A atividade da água pode ser medida de várias maneiras diferentes, sendo as duas mais comuns os sensores de capacitância e os instrumentos de espelho resfriado. Os sensores de capacitância costumam ser baratos, embora isso comprometa a exatidão e a precisão. Os dispositivos de espelho resfriado são mais precisos e geralmente considerados o padrão na indústria alimentícia. Outros métodos mais específicos incluem sensores eletrolíticos resistivos e lasers de diodo sintonizáveis.

Ao contrário do teor de umidade, a atividade da água é mais útil para gerenciar a qualidade e a segurança de uma substância ou produto, e não a quantidade. Por isso, tem sido amplamente adotada nas indústrias alimentícia, farmacêutica e de cannabis.

Qual você deve usar?

Depende do que você está tentando alcançar. Nenhuma das duas métricas é simplesmente melhor que a outra. Elas medem conceitos muito diferentes, e cada uma oferece grandes vantagens em ambientes distintos.

Se você está tentando determinar o peso ideal do produto para maximizar o lucro, o teor de umidade deve ser o seu parâmetro de referência. Se o seu objetivo é manter um lanche crocante ou estaladiço por meses nas prateleiras das lojas, ou saber como colocar geléia dentro de um bolinho sem que ele fique empapado, opte pela atividade da água.‍

Para saber mais sobre os fundamentos científicos por trás dessas duas medições, explore nossa base de conhecimento —>

Como o teor de umidade afeta a textura, algumas pessoas podem dizer que essa é a única medida necessária para monitorar tanto a quantidade quanto a qualidade. No entanto, quem adota essa abordagem logo percebe que é ineficaz e quase impossível controlar o crescimento microbiano e outras questões relacionadas à qualidade usando apenas o teor de umidade.

Isotermas de sorção de umidade: como o teor de umidade e a atividade da água interagem

A atividade da água e o teor de umidade são importantes por si só, mas a combinação dos dois pode revelar exatamente como resolver uma longa lista de mistérios relacionados à umidade.

Também conhecidas como “mapas de umidade”, as isotermas de sorção de umidade representam graficamente como o teor de umidade e os níveis de atividade da água variam à medida que a umidade é adsorvida e dessorvida de um material mantido a uma temperatura constante.

Em termos mais simples: uma isoterma mostra as variações tanto do teor de umidade quanto da atividade da água no mesmo gráfico.

Cada substância possui uma isoterma diferente, e a relação entre o teor de umidade e a atividade da água não é linear, podendo ser complexa e imprevisível — isto é, até que se veja essa relação representada em uma isoterma.

No passado, as isotermas não eram particularmente práticas, devido ao mês ou mais de trabalho em laboratório necessário para criar um único gráfico — o processo envolvia colocar amostras em dessecadores e pesá-las repetidamente durante dias ou semanas para obter um único ponto de dados. As tecnologias mais recentes automatizaram o processo e ajudaram a tornar as isotermas mais acessíveis e práticas.

Hoje em dia, são frequentemente utilizados na indústria alimentícia para identificar os níveis exatos em que ocorrem alterações como aglomeração, formação de grumos e perda de textura, prever como um produto reagirá a mudanças na formulação, estimar o prazo de validade e muito mais. Também são frequentemente utilizados para analisar madeira, materiais de construção e têxteis.

Tirar suas próprias conclusões

O teor de umidade e a atividade da água têm pontos fortes distintos. Visualizá-los juntos em uma isoterma revela informações mais valiosas do que qualquer um deles por si só.

Em muitos casos, nenhuma das duas opções é uma solução única para todas as situações – tudo depende da aplicação. Cabe ao usuário decidir.

Se precisar de ajuda para decidir qual é a melhor opção para você ou qual instrumento você precisa, entre em contato conosco. Nossos especialistas estão ansiosos para atendê-lo.

Tenha uma visão completa

Quer se tornar o especialista em teor de umidade da sua empresa?

Baixe o Guia Completo para Dominar o Teor de Umidade –>