Messung der Wasseraktivität (aw) - einige theoretische Grundlagen

Die Messung der Wasseraktivität (aw) oder relativen Gleichgewichtsfeuchte ist ein Schlüsselelement bei der Qualitätskontrolle von feuchteempfindlichen Produkten. Die Wasseraktivität ist per Definition das freie oder nicht zellular-gebundene Wasser in Lebensmitteln, Arzneimitteln, Kosmetika und anderen Produkten.

Lassen Sie uns mit einigen grundlegenden Theorien beginnen:

Was ist Wasser?

Wasser (H2O) ist eine transparente Flüssigkeit, die überall auf der Erde vorkommt. Es gibt einen Wasserkreislauf: Verdunstung von Wasser aus Bächen, Seen, Flüssen und Ozeanen, anschliessend Kondensation des Wasserdampfes in der Atmosphäre, gefolgt von Niederschlag, der als Regen auf die Erde zurückfällt.

Die Verdunstung erfolgt auf der Grundlage des Sättigungsdrucks von Wasser. Der Wasserdampfdruck oder Sättigungsdampfdruck gibt die Menge an Wasserdampf an, die als Gas in der Luft vorhanden sein kann und ist stark temperaturabhängig:

Temperatur (°C)	Wasserdampfdruck (kPa)
0	0,61
10	1.23
20	2.34
30	4.24
40	7,37
50	12,33
60	19.92
70	31.18
80	47.34
90	70.11
100	101,33 = 1 atm

Sättigungsdampfdruck bei verschiedenen Temperaturen

Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen dem Wasserdampfdruck in der Umgebungsatmosphäre und dem Sättigungsdampfdruck.

Kondensation tritt auf, wenn die relative Luftfeuchtigkeit über 100 % liegt. Wasserdampf kondensiert aus der Luft und es entstehen Wassertröpfchen.

Wasser ist der Hauptbestandteil der meisten lebenden Organismen. Aus biologischer Sicht hat Wasser viele verschiedene Eigenschaften, die für die Vermehrung des Lebens entscheidend sind. Es erfüllt diese Aufgabe, indem es organische Verbindungen in einer Weise reagieren lässt, die letztlich die Replikation ermöglicht. Alle bekannten Lebensformen sind auf Wasser angewiesen.

Welche Produkte enthalten Wasser?

Es gibt zwei große Kategorien:

Hygroskopisch: Stoffe, die Wasser aus ihrer Umgebung aufnehmen

• •Salze
• •pflanzliche Fasern (Holz, Papier, Produkte...)
• •Fleischprodukte

Hydrophob: Stoffe, die kein Wasser aus ihrer Umgebung aufnehmen

• •Gase
• •Sand, Glas in Pulverform
• •Metalle in Pulverform

Was ist Wasseraktivität (aw)

Die Wasseraktivität wird oft als Maß für das "freie" oder "nicht chemisch gebundene" Wasser beschrieben. Diese Begriffe sind zwar leicht zu verstehen, decken aber nicht alle Aspekte der Wasseraktivität ab.

Die korrekte Definition lautet: "Die Wasseraktivität (aw) eines Lebensmittels ist das Verhältnis zwischen dem Dampfdruck des Lebensmittels selbst, wenn es sich in einem völlig ungestörten Gleichgewicht mit den umgebenden Luftmedien befindet, und dem Dampfdruck von destilliertem Wasser unter gleichen Bedingungen. Eine Wasseraktivität von 0,80 aw bedeutet, dass der Dampfdruck 80 Prozent des Drucks von reinem Wasser beträgt. Die Wasseraktivität nimmt mit der Temperatur zu. Der Feuchtigkeitszustand eines Produkts kann als relative Gleichgewichtsfeuchte (ERH) in Prozent oder als Wasseraktivität in Dezimalzahlen gemessen werden." (Quelle: U.S. Food and Drug Administration)

Die Formel für aw ist: aw = p / ps

Dabei ist p der Wasserdampfdruck über der Produktoberfläche und ps der Wasserdampfdruck über einer Oberfläche aus reinem Wasser. Beide werden bei der Produkttemperatur gemessen, und als Verhältnis liegt der Wert immer zwischen 0...1. Beide Parameter in der aw-Formel sind temperaturabhängig und aw ist somit temperaturabhängig. Dies liegt daran, dass die Temperatur die Wechselwirkung zwischen Wasser und dem zu prüfenden Produkt verändert.

Erfahren Sie mehr über die Wasseraktivität in diesem Video.

Weitere Informationen zum Thema "Warum Wasseraktivität messen" finden Sie demnächst in diesem Blog.