Misurazione dell'attività dell'acqua (aw) per la qualità e la durata dei prodotti

Guida all'attività dell'acqua nei prodotti sensibili all'umidità

L'attività dell'acqua è una di quelle tecniche di misurazione che vengono utilizzate in un gran numero di settori, ma che sono poco conosciute se non da un numero relativamente ristretto di esperti. Sebbene si tratti di un argomento relativamente complesso, l'attività dell'acqua è comunque un fattore determinante per la qualità e la durata del prodotto nell'industria alimentare, mentre nei settori farmaceutico e cosmetico è essenziale per garantire una forma di dosaggio solida con caratteristiche fisiche e chimiche ottimali. Per questo motivo, l'attività dell'acqua merita una comprensione molto più ampia.

Cosa intendiamo per attività dell'acqua?

Il termine attività dell'acqua è spesso abbreviato in "aw". In parole povere, è una misura dell'acqua disponibile all'interno di un prodotto o di un ingrediente che potrebbe, ad esempio, portare alla crescita microbica o, attraverso la migrazione, influenzare la qualità di altri ingredienti. Un esempio classico è il muesli, che contiene uvetta, semi e fiocchi di crusca. L'uvetta contiene normalmente più umidità dei fiocchi di crusca, per cui con il tempo l'umidità dell'uvetta migra verso i fiocchi di crusca; a seconda del tempo impiegato, il risultato sarà probabilmente un'uvetta dura e secca e fiocchi di crusca inzuppati!

È importante non confondere l'attività dell'acqua con la quantità d'acqua presente in un prodotto - il contenuto di umidità. Quest'ultima determina le proprietà fisiche del prodotto e può essere generalmente caratterizzata dalla forza dei legami molecolari tra l'acqua e le molecole di altri ingredienti chiave; per definizione, questo tipo di acqua "legata" non è normalmente disponibile per i microrganismi per sostenere la loro crescita.

In confronto, l'attività dell'acqua è una misura della quantità di acqua che può essere considerata "libera" o "non legata" e che può causare i problemi descritti sopra. Sebbene la crescita microbica possa essere determinata da una serie di fattori, tra cui la temperatura, il contenuto di ossigeno e il pH, è la disponibilità di acqua libera il fattore determinante più importante nel favorire la crescita microbica. Nelle applicazioni farmaceutiche, in particolare, è l'attività dell'acqua che offre un metodo superiore per calcolare la crescita microbiologica.

Come si calcola l'attività dell'acqua?

L'attività dell'acqua viene calcolata misurando la pressione di vapore prodotta dall'umidità libera nel prodotto e confrontandola con la pressione di vapore dell'acqua distillata in condizioni identiche; la pressione di vapore è la forza esercitata dalle molecole d'acqua in forma gassosa sulla superficie di un prodotto e indica la facilità con cui l'acqua evapora dal prodotto.

La formula per il calcolo dell'attività dell'acqua è: aw = p/ps.

Dove p è la pressione del vapore acqueo sulla superficie del prodotto e ps è la pressione del vapore acqueo sulla superficie di un corpo di acqua pura.

Entrambi sono sempre misurati alla temperatura effettiva del prodotto, poiché la temperatura può influenzare il modo in cui l'acqua interagisce con il prodotto. I risultati sono presentati su una scala da 0 a 1, dove 0 indica che non c'è acqua libera disponibile, mentre 1 indica che tutta l'acqua del prodotto è disponibile.

Per mettere questo dato in prospettiva, la maggior parte della frutta e della verdura, della carne e dei latticini ha un valore di 0,99 aw; questo valore è relativamente alto e spiega perché la crescita di batteri e muffe può avvenire rapidamente. Al contrario, prodotti come il miele e i chicchi di caffè tostati hanno valori di attività dell'acqua di circa 0,5 aw.

L'importanza dell'aw

Come già detto, l'attività dell'acqua è un parametro importante per determinare la qualità e la durata di conservazione degli alimenti e di altri prodotti sensibili all'umidità, come i prodotti farmaceutici, i cosmetici, le sementi e i rivestimenti industriali avanzati.

L'utilizzo dei valori di attività dell'acqua per i diversi ingredienti, come nell'esempio del muesli, e la comprensione del fatto che l'acqua migra normalmente da una sostanza con un valore aw elevato a una con un valore aw basso, consente di migliorare sia la formulazione che il controllo del prodotto. Inoltre, l'attività dell'acqua è spesso utilizzata come parametro di misura chiave per i regimi di analisi dei rischi e dei punti critici di controllo (HACCP) e come misura essenziale per un controllo accurato dei processi; ad esempio, consente al personale di produzione di determinare esattamente il tempo di cottura o di essiccazione di un prodotto, o di controllare le temperature dei forni e la velocità dei sistemi di trasporto.

Nel settore farmaceutico, la misurazione dell'attività dell'acqua può essere utilizzata nella formulazione, nella produzione e nel confezionamento dei prodotti. In particolare, l'attività dell'acqua fornisce un mezzo efficace per prevedere la stabilità di proteine, enzimi e componenti biofarmaceutici e per gestire la compatibilità di eccipienti igroscopici, come amido e cellulosa, in prodotti sensibili all'umidità.

Misurare l'attività dell'acqua

L'attività dell'acqua può essere misurata con una serie di dispositivi avanzati di laboratorio, in linea e portatili per la misurazione a campione. In ogni caso, questi dispositivi sono semplici da usare e sono in grado di garantire livelli di accuratezza estremamente elevati, con risultati coerenti prodotti rapidamente in una forma facile da capire sia per gli scienziati che per il personale di produzione.

Rotronic progetta e produce strumenti di misura dell'attività dell'acqua da molti anni. Di conseguenza, abbiamo accumulato un patrimonio di conoscenze ed esperienze in tutti i settori di applicazione. La nostra ultima gamma di prodotti offre un'ampia scelta, dai dispositivi entry-level ai sofisticati analizzatori da laboratorio, tutti supportati da accessori opzionali, software e servizi di assistenza.

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