Hoạt độ nước đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng sản phẩm trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
- Ngành công nghiệp thực phẩm
- Công nghiệp dược phẩm, Công nghiệp mỹ phẩm
- lưu trữ hạt giống
- ngành thuốc lá
- Sản xuất công nghiệp
Tất cả các dạng sống đều phụ thuộc vào nước. Hoạt tính của nước cho biết lượng nước có sẵn về mặt sinh học đối với vi sinh vật. Mỗi loài vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc…) có một giá trị hoạt độ nước tối thiểu. Nếu dưới giá trị này thì không thể sinh trưởng được nữa.
| Water activity | Contaminant |
|---|---|
| aw = 0.91…0.95 | Many bacteria |
| aw = 0.88 | Many yeasts |
| aw = 0.80 | Many mildews |
| aw = 0.75 | Halophile bacteria |
| aw = 0.70 | Osmiophile yeasts |
| aw = 0.65 | Xerophile mildew |
Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã thông qua khái niệm về hoạt độ của nước để thiết lập các giới hạn vượt quá mức mà một số loại thực phẩm được coi là dễ bị nấm mốc và vi khuẩn và đã đặt ra các quy định sau: Mức độ hoạt động của nước là 0,85 aw được sử dụng như một điểm định nghĩa để xác định liệu thực phẩm đóng hộp có hàm lượng axit thấp hoặc thực phẩm được axit hóa có thuộc phạm vi điều chỉnh của quy định hay không.
Thực phẩm đóng hộp có hàm lượng axit thấp có thể được bảo quản bằng cách kiểm soát hoạt độ nước ở mức trên 0,85 aw. Mức aw tối thiểu để C. botulinum phát triển là khoảng 0,93 aw. Tùy thuộc vào các đặc tính sản phẩm khác nhau, mức tối thiểu này có thể cao tới 0,96 aw.
Các quy định (21 CFR 113.3(e) (1) (ii)) quy định rằng có thể đạt được tính vô trùng thương mại bằng cách kiểm soát hoạt độ của nước và sử dụng nhiệt. Nhiệt nói chung là cần thiết ở mức aw trên 0,85 aw để tiêu diệt các tế bào không hoạt động của các vi sinh vật có ý nghĩa đối với sức khỏe cộng đồng (ví dụ: tụ cầu) và các vi sinh vật gây hư hỏng có thể phát triển trong môi trường aw giảm.
Xem thêm các phần khác sau đây của các quy định liên quan đến các sản phẩm được kiểm soát:
21 CFR 113.10
21 CFR 113,40(i)
21 CFR 113,81(f)
21 CFR 113.100(a) (6)
Một số ví dụ về thực phẩm đóng hộp có hàm lượng axit thấp được kiểm soát hoạt độ nước, có thể có aw lớn hơn 0,85 aw, là: bánh đóng hộp, bánh mì, bột đậu, một ít tương ớt, rau muối, cá muối, bột ổi, đậu lupini, xi-rô, toppings, puddings, và một số nước sốt đặc sản phương Đông.
21 CFR 113,40(i)
21 CFR 113,81(f)
21 CFR 113.100(a) (6)
Một số ví dụ về thực phẩm đóng hộp có hàm lượng axit thấp được kiểm soát hoạt độ nước, có thể có aw lớn hơn 0,85 aw, là: bánh đóng hộp, bánh mì, bột đậu, một ít tương ớt, rau muối, cá muối, bột ổi, đậu lupini, xi-rô, toppings, puddings, và một số nước sốt đặc sản phương Đông.
Hoạt động của nước thường được kiểm soát bằng cách sử dụng muối hoặc đường. Có những trường hợp không cần thực hiện các phép xác định aw thông thường trong quá trình sản xuất. Ví dụ, nếu muối là chất bảo quản, chỉ riêng việc xác định phần trăm muối có thể đủ để lập tài liệu kiểm soát hoạt độ của nước và tính vô trùng.
Tuy nhiên, nhà chế biến hoặc cơ quan chế biến sẽ cần phải có dữ liệu liên quan nhất quán đến mức muối trong sản phẩm cụ thể với mức aw.
Hoạt độ của nước cũng có thể được kiểm soát bằng công thức miễn là công thức có liên quan đến một mức aw nhất định bằng đủ dữ liệu. Vì những thay đổi về nhà cung cấp nguyên liệu có thể thay đổi aw của thành phẩm, nên việc xác định aw định kỳ của nhà chế biến là phù hợp. (Nguồn: Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ)
Contents
- 1 Hoạt độ nước (aw) của một số loại thực phẩm thông dụng
- 2 Sản phẩm nào chứa nước?
- 3 Cách kiểm soát hoạt độ nước
Hoạt độ nước (aw) của một số loại thực phẩm thông dụng
- Trứng cá muối: 0,92 aw
- Phô mai: 0,95 aw
- Sữa khô 8% tổng độ ẩm: 0,70 aw
- Sốt kẹo mềm: 0,83 aw
- Pate gan: 0,96 aw
- Bơ đậu phộng 15% tổng độ ẩm: 0,70 aw
- Bột đậu đỏ: 0,93 aw
- xúc xích Ý: 0,82 aw
- Thức ăn cho vật nuôi ẩm mềm: 0,83 aw
- Nước tương: 0,80 aw
Nước là thành phần chính của hầu hết các sinh vật sống. Từ quan điểm sinh học, nước có nhiều đặc tính riêng biệt rất quan trọng cho sự sinh sôi nảy nở của sự sống.
Sản phẩm nào chứa nước?
Có 2 dạng tồn tại chiếm đa số như sau:
Hút ẩm: các chất hấp thụ nước từ môi trường xung quanh
- muối
- Sợi thực vật (gỗ, giấy, sản phẩm…)
- Thịt
- Mỹ phẩm
Hydrophobic: chất không hấp thụ nước từ môi trường xung quanh
- khí
- Cát, thủy tinh dạng bột
- Kim loại ở dạng bột
Nước có thể có những tác động khác nhau trong các sản phẩm khác nhau và được công nhận trong ngành công nghiệp thực phẩm là rất quan trọng đối với sự ổn định về vi sinh, enzyme, hóa học và thành phần của hầu hết các sản phẩm.
Sự thay đổi trong hoạt động của nước có thể ảnh hưởng đáng kể:
- Màu sắc
- Nếm thử
- Giá trị dinh dưỡng
- Hàm lượng protein và vitamin
-
Hạn sử dụng
-
Bảo quản và đóng gói
-
độ hòa tan
Sự di chuyển nước trong một sản phẩm
Hoạt độ nước của sản phẩm sẽ luôn cố gắng đạt trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh. Nước tự do sẽ di chuyển từ vùng trong sản phẩm có hoạt độ nước cao sang vùng có hoạt độ nước thấp. Nước sẽ di chuyển cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng. Độ ẩm tương đối cân bằng (ERH) = 100 x aw.
Cân bằng tĩnh là gì?
- Trạng thái cân bằng tĩnh là một tập hợp các điều kiện trong đó sản phẩm và môi trường xung quanh có cùng mức độ hoạt động của nước.
- Sản phẩm và môi trường có cùng nhiệt độ
- Áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường giống như trong sản phẩm.
Cân bằng tĩnh khi có cùng lượng phân tử nước tự do trong sản phẩm và trong không khí xung quanh.
Cách kiểm soát hoạt độ nước
Hoạt độ nước trong sản phẩm có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng các chất phụ gia khác nhau (chất giữ ẩm), bằng cách sử dụng vật liệu đóng gói phù hợp hoặc bằng cách duy trì các điều kiện bảo quản và trưởng thành thuận lợi.
Các phép đo hoạt tính nước có thể được áp dụng thế nào trong đời sống thực tế?
Hoạt độ nước cung cấp thông tin tốt hơn tổng hàm lượng ẩm liên quan đến:
- Ổn định vi sinh vật, hóa học và enzym của các sản phẩm dễ hỏng như thực phẩm, hạt giống và dược phẩm
- Đặc tính kết dính và chảy của bột hút ẩm
- Độ bám dính của lớp phủ
- Kiểm soát các đặc tính đóng cứng và nén chặt
- Ổn định kích thước của vật liệu như giấy
- Độ bền kéo và phục hồi đàn hồi
- Áp suất chảy và độ nén
Tổng lượng nước trong một sản phẩm là gì?
Chúng ta đã thấy rằng hoạt độ nước là một phần của tổng lượng nước trong sản phẩm; đặc biệt đó là nước tự do. Tuy nhiên, cũng tồn tại nước liên kết trong một sản phẩm. Nước liên kết thường được đo bằng tia hồng ngoại hoặc khối lượng mất đi khi sấy khô: đây được gọi là độ ẩm!
Hàm lượng ẩm là gì?
Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm của nước tính theo trọng lượng trong sản phẩm so với trọng lượng khô hoặc ướt của sản phẩm và bao gồm cả nước liên kết cộng với nước tự do. Độ ẩm thường bị nhầm lẫn với hoạt độ nước.
Mối liên hệ tương quan giữa hoạt độ nước và độ ẩm?
Ở trạng thái cân bằng, mối quan hệ giữa phần trăm nước và hoạt độ nước của vật liệu hút ẩm có thể được biểu diễn bằng đồ thị bằng một đường cong: đường đẳng nhiệt hấp thụ. Đối với mỗi giá trị hoạt độ nước, đường đẳng nhiệt hấp phụ biểu thị độ ẩm tương ứng ở một nhiệt độ không đổi nhất định. Mỗi sản phẩm có đường đẳng nhiệt hấp phụ riêng.
Với sự trợ giúp của đường đẳng nhiệt hấp phụ, độ ẩm của sản phẩm có thể được xác định bằng cách đo hoạt độ nước. Điều này có lợi vì các phép đo hoạt độ nước diễn ra nhanh chóng và không phá hủy. Đường đẳng nhiệt hấp phụ (thường là phi tuyến tính) được xác định bằng thực nghiệm đối với từng sản phẩm khác nhau và ở các nhiệt độ khác nhau.
Tôi nên đo gì: hoạt độ nước hay độ ẩm?
Cả hai phép đo đều có ưu điểm và nhược điểm.
Những nhược điểm của việc đo độ ẩm:
- Độ ẩm không cho bạn biết lượng nước tự do có sẵn cho vi sinh vật
- Không cung cấp thông tin về cách nước sẽ di chuyển vào hoặc ra khỏi sản phẩm
- Đo độ ẩm phá hủy mẫu
- Độ ẩm một mình có thể không có ý nghĩa gì
- Các kỹ thuật đo lường tốn kém hoặc tốn thời gian
- Độ ẩm không bị ảnh hưởng bởi việc chuẩn bị mẫu
Xem thêm về máy phân tích độ ẩm Precisa
Tuy nhiên, việc đo hoạt độ nước mang lại nhiều lợi ích:
- Trực tiếp đo lượng nước tự do
- không phá hủy
- Đo lường nhanh chóng và đơn giản
- Đo lường sự khác biệt trong quá trình chuẩn bị mẫu (quan trọng đối với các sản phẩm bị ảnh hưởng bởi sự hư hỏng bên ngoài như viên nén, hầu hết các sản phẩm thực phẩm và hạt giống)
Làm thế nào để thực hiện một phép đo
Tuy nhiên, vì hoạt độ nước là một phép đo định tính, nên khi sử dụng riêng lẻ nó không xác định:
- hạn sử dụng
- tiềm năng tăng trưởng của các sinh vật cụ thể
- tính chất vật lý (vón cục, v.v.)
Để thực hiện một phép đo có ý nghĩa đối với hoạt độ nước, điều quan trọng là phải kiểm tra thông số thực tế mà bạn đang muốn kiểm soát.
Thử nghiệm lần 1: Thông số thực tế và hoạt độ nước
- Kiểm tra thời hạn sử dụng
- Sự hiện diện của các sinh vật hư hỏng
- Tính chất vật lý
- kiểm tra hương vị
- Hiệu quả của sản phẩm (thuốc, mỹ phẩm)
Các thử nghiệm ban đầu cung cấp thông tin chi tiết về tham số mà bạn đang hướng tới để kiểm soát. Các phép đo có thể mất nhiều thời gian hơn với chi phí lớn hơn. Họ sẽ cung cấp các chi tiết cho phép bạn liên hệ, chẳng hạn như thời hạn sử dụng với hoạt độ nước đối với sản phẩm cụ thể của bạn. Đồng thời, bạn có thể kiểm tra hoạt độ nước của nguyên liệu thô và mẫu giữa sản xuất.
Thử nghiệm lần 2: Chỉ thử nghiệm hoạt độ nước
- Nguyên liệu thô (kiểm tra tính nhất quán)
- Quy trình sản xuất (công thức có giữ nguyên không)
- Sản phẩm cuối cùng (về thời hạn sử dụng và chất lượng)
- Nhanh chóng và dễ dàng
- Thực hiện tại chỗ/tại hiện trường
- Chi phí thấp hơn
Điều này có nghĩa là, trong tương lai, chỉ các phép đo hoạt độ nước tiếp theo có thể được sử dụng như một chỉ báo về thời hạn sử dụng của các sản phẩm cuối cùng, nhưng cũng như một biện pháp kiểm tra các thành phần và quy trình thô để phát hiện các sai lệch trước khi chúng có thể tác động đến sản phẩm.
Vì các phép đo hoạt động của nước nhanh hơn và có sẵn với chi phí thấp hơn, điều này giúp giảm chi phí tổng thể và thời gian thử nghiệm.
Xem thêm: máy đo hoạt độ nước NOVASINA
Ví dụ: sử dụng hoạt độ nước để kiểm tra thời hạn sử dụng
Đối với các sản phẩm thực phẩm đặc biệt không có sẵn dữ liệu hoạt động của nước đã công bố, thời hạn sử dụng không thể được đánh giá chính xác bằng cách chỉ thử nghiệm hoạt động của nước.
Ngoài ra, khi các quy trình sản xuất có thể thay đổi, việc tinh chỉnh quy trình để mang lại sự thỏa hiệp tốt nhất giữa chi phí sản phẩm và thời hạn sử dụng có thể là điều thú vị.
Trong ví dụ này, Sản phẩm Awas được sản xuất theo 4 lô, mỗi lô được kiểm tra hoạt độ nước ngay lập tức và sau đó trải qua kiểm tra thời hạn sử dụng dài hạn.
| Product A | Shelf Life | Water Activity |
|---|---|---|
| Batch 1 | 9 months | 0.83 aw |
| Batch 2 | 5 months | 0.85 aw |
| Batch 3 | 3 months | 0.88 aw |
| Batch 4 | 2.5 months | 0.90 aw |
Thử nghiệm chứng minh rằng để đáp ứng thời hạn sử dụng ba tháng, các sản phẩm phải được sản xuất với chỉ số hoạt độ nước bằng hoặc thấp hơn 0,88 aw.
Do đó, có thể sử dụng các phép đo hoạt độ nước nhanh chóng và dễ dàng để xác nhận rằng các sản phẩm đáp ứng thông số kỹ thuật này.
Khi nào có thể sử dụng phép đo hoạt độ nước một mình? Điều này có thể được thực hiện trên các sản phẩm đã biết với các tiêu chuẩn được xác định:
Các loại ngũ cốc, phô mai, xúc xích…
Đối với những sản phẩm này, các tổ chức y tế hoặc cơ quan công nghiệp đã thực hiện thử nghiệm chi tiết và xác định giới hạn hoạt độ nước tiêu chuẩn cho các sản phẩm cụ thể.
Các phép đo hoạt độ nước cũng có thể được sử dụng một mình để theo dõi những thay đổi của sản phẩm một cách đơn giản. Hoạt độ nước cung cấp một cách nhanh chóng để xác định xem sản phẩm cuối cùng có bị thay đổi hay không:
- Thay đổi quy trình (thời gian sấy, kích thước hạt)
- Thay đổi thành phần nguyên liệu (sự bất ổn của nhà cung cấp)
- Ô nhiễm (hóa học hoặc hữu cơ)
Nguồn bài viết: https://www.processsensing.com/en-us/blog/importance-of-water-activity-measurement.htm
—————————————————
Để mua các sản phẩm kiểm soát chất lượng thực phẩm cũng nhưng các thiết bị đo hoạt tính nước, đo hàm lượng ẩm của mẫu.
Quý khách vui lòng liên hệ với chúng tôi để nhận tư vấn và báo giá nhanh nhất.
