Kako aktivnost vode oblikuje vaše izdelke?
Aktivnost vode (”Water Activity”) ali krajše AW je ena tistih merilnih metod, ki se uporabljajo v številnih panogah. Razen strokovnjakov področja, razmeroma malo ljudi razume, čemu te meritve služijo.
Čeprav gre za razmeroma zapleteno temo, je aktivnost vode izjemno pomemben dejavnik pri določanju kakovosti izdelkov in njihovega roka uporabnosti, kar je posebej pomembno v prehrambni industriji. Po drugi strani pa je v farmacevtskem in kozmetičnem sektorju nujno potrebno zagotoviti stabilno dozirno obliko z optimalnimi fizikalnimi in kemičnimi lastnostmi. Zato ima pojem aktivnost vode veliko širši pomen.
Pri aktivnosti vode se meri količina vode, ki se nahaja v izdelku ali sestavini, ki bi lahko na primer povzročila rast mikrobov ali s selitvijo vplivala na kakovost drugih sestavin. Klasičen primer so müsli, ki vsebujejo rozine, semena in kosmiče otrobov. Rozine običajno vsebujejo več vlage kot kosmiči otrobov, tako da bo sčasoma vlaga iz rozin prešla na kosmiče otrobov. Odvisno od potečenega časa bodo verjetno rezultat trde, posušene rozine in razmočeni kosmiči otrobov!
Pomembno je, da aktivnosti vode ne zamenjujete s količino vode v izdelku oziroma s vsebnostjo vlage. Slednja določa fizikalne lastnosti izdelka in se pridobi na podlagi moči molekularnih vezi med vodo in drugimi ključnimi molekulami sestavin. Po definiciji ta vrsta “vezi” vode ne podpira rasti mikroorganizmov.
Za primerjavo, aktivnost vode je merilo količine vode, ki se lahko šteje za “prosto” ali “nevezano” in ki lahko povzroči zgoraj opisane težave. Čeprav lahko rast mikrobov poganjajo številni drugi dejavniki, vključno s temperaturo, vsebnostjo kisika in pH, je vsebnost proste vode tista, ki je najpomembnejši dejavnik pri spodbujanju rasti mikrobov.
Zlasti v farmacevtskih aplikacijah je aktivnost vode tista, ki nudi vrhunsko metodo za izračun mikrobiološke rasti.
Aktivnost vode se izračuna tako, da se izmeri parni tlak, ki ga proizvaja prosta vlaga v izdelku, ter ga primerja s parnim tlakom destilirane vode pri enakih pogojih. Parni tlak je sila, s katero delujejo molekule vode v plinasti obliki na površino izdelka in kaže, kako zlahka bo voda izhlapela iz izdelka.
Kjer je p tlak vodne pare nad površino izdelka, ps pa tlak vodne pare nad površino telesa čiste vode.
Oba se vedno merita pri dejanski temperaturi izdelka, saj lahko temperatura vpliva na način interakcije vode z izdelkom. Ti rezultati so predstavljeni na lestvici od 0 do 1, kjer 0 pomeni, da izdelek ne vsebuje proste vode, medtem ko 1 pomeni, da se v izdelku nahaja prosta voda.
V praksi ima večina sadja, zelenjave, mesa in mlečnih izdelkov vrednost aktivnosti vode 0,99 AW. To je razmeroma visoko in pojasnjuje, zakaj se pri teh živilih rast bakterij in plesni hitro pojavi. Po drugi strani pa imajo izdelki, kot so med in pražena kavna zrna, vrednost aktivnosti vode okoli 0,5 AW. Zato imajo daljši rok uporabe.
Kot navedeno zgoraj, je aktivnost vode pomemben parameter pri določanju kakovosti ter roka uporabe hrane in drugih izdelkov, občutljivih na vlago. Sem sodijo farmacevtski izdelki, kozmetika, semena in napredni industrijski premazi.
Uporaba vrednosti aktivnosti vode za različne sestavine, kot na primeru müslija, ter razumevanje, da bo voda običajno migrirala iz snovi z visoko vrednostjo AW na tisto z nizko vrednostjo AW, omogoča izboljšanje formulacije izdelka in nadzora. Poleg tega se aktivnost vode pogosto uporablja kot ključni merilni parameter za sisteme analize tveganj in kritičnih kontrolnih točk (HACCP), ter kot bistvena meritev za natančno kontrolo procesa.
Na primer spremljanje aktivnosti vode omogoča proizvodnemu osebju, da natančno določi, kako dolgo naj kuhajo ali sušijo izdelek, nadzorujejo temperature v pečici ter ostale okoljske parametre.
Kot že zgoraj omenjeno, se aktivnost vode v prehrambni industriji meri, zaradi: preprečitve mikrobiološkega kvarjenja, nadzora kemijskih reakcij (AW vpliva na hitrost poteka kemijskih reakcij, kot so oksidacija maščob in encimske reakcije, ki vplivajo na okus, barvo in hranilno vrednost), izboljšanja teksture in stabilnosti, regulativnih zahtev ter optimizacije proizvodnih procesov. Proizvajalci si s tem zagotovijo varnost, kakovost, stabilnost in trajnost živil, kar je ključno za zadovoljstvo strank in konkurenčno prednost na trgu.
V farmacevtskem sektorju se meritve aktivnosti vode uporabljajo pri formulaciji izdelkov, proizvodnji in pakiranju. Zlasti aktivnost vode zagotavlja učinkovito sredstvo za napovedovanje stabilnosti beljakovin, encimov in biofarmacevtskih komponent. Prav tako je pomembna za upravljanje združljivosti higroskopskih pomožnih snovi, kot sta škrob in celuloza, v izdelkih, občutljivih na vlago.
Aktivnost vode je mogoče izmeriti z vrsto naprednih laboratorijskih, vgrajenih in prenosnih točkovnih merilnih naprav. Ti so enostavni za uporabo, dosegajo izjemno visoke stopnje natančnosti, s hitrimi stabilnimi rezultati, v obliki, ki jo lahko razumejo tako znanstveniki kot proizvodno osebje.
Naš švicarski partner Rotronic že vrsto let načrtuje in izdeluje instrumente za merjenje aktivnosti vode. Rezultat tega je pridobitev bogatega znanja in izkušenj na vseh področjih uporabe. Njihova najnovejša paleta izdelkov ponuja široko izbiro, od osnovnih naprav do sofisticiranih laboratorijskih analizatorjev, vse podprto z dodatno in programsko opremo ter podpornimi storitvami.
☏ Pokličite nas: +386 2 62 96 720
Za mnenja in razlage sta vedno na voljo:
strokovnjak na področju Rotronic izdelkov: Rok Samec
strokovnjak za meritve: Zoran Lepenik
Mojca Kugler, vir: Water activity (AW) measurement for product quality and shelf-life, PST
maj 2024
Pokličite nas:
+386 (0)2 62 96 720
Pišite nam:
[email protected]
