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Actividad de agua y alimentos para mascotas

Actividad de agua: la medida más adecuada de la humedad en alimentos para mascotas

La humedad juega un papel clave en la calidad de los alimentos para mascotas. Para cada producto, hay un intervalo ideal de valores de actividad de agua que maximiza el beneficio económico, la nutrición y el sabor. Y que al mismo tiempo, mantiene los productos libres de mohos y otros microorganismos.
Por ejemplo, una bolsa de pienso para perros tiene un punto óptimo de aw = 0,55 a 0,65. Por lo que cualquier valor de actividad de agua < 0,55 convierte el pienso para mascotas en seco y duro. Y sin mencionar que por otro lado, el vendedor está perdiendo dinero porque el producto se ha procesado en exceso. Valores de actividad de agua > 0,65 y habrá desarrollo de mohos. Lo que provocará una No Conformidad del cliente. Que es algo inaceptable.

Formular de forma inteligente

La actividad del agua se ha utilizado para formular algunos de los alimentos para mascotas más innovadores y exitosos comercialmente. Algunas formulaciones complejas, como hueso artificial relleno de médula, producto cárnico para gatos con pedacitos de vitamina, o productos similares a la carne, húmedos y estables, están controlados por la actividad de agua.
Las Isotermas (las curvas que muestran cómo cambia la actividad de agua con la humedad en un producto específico) también son una herramienta de formulación clave. Se pueden usar para localizar puntos críticos en los que se producen cambios de fase, modelizar las mezclas de productos, investigar problemas relacionados con la humedad y de muchas otras maneras.

Especificaciones para conocer la Humedad

La actividad de agua es una herramienta de control de la humedad y resuelve problemas específicos de humedad en los alimentos para mascotas. Es decir, permite determinar la vida útil, elegir envase, control de la materia prima, evitar el deterioro y mantener el sabor, la textura y la nutrición.
Por ejemplo, hay una serie de productos comerciales con características de textura múltiple formulados con actividad de agua. Estos productos combinan un componente duro y seco y otro más blando y húmedo. La ventaja del componente seco es la limpieza de los dientes, pero es menos apetecible que el alimento húmedo. La formulación empleando la actividad de agua mantiene crujientes las croquetas y blandas las partes más húmedas. De esta forma, los dos pueden compartir una bolsa y tener una vida útil larga sin que las croquetas se ablanden y los trocitos pierdan su textura húmeda.

Cualquiera puede medir actividad de agua

La actividad de agua es una medida que cualquiera puede llevar a cabo siguiendo unas instrucciones sencillas y precisas. Y además, en 20 minutos, cualquier persona puede aprender a realizar una prueba de actividad de agua precisa, fiable y repetible.

Medir la humedad con beneficios

Los fabricantes de alimentos para mascotas utilizan la actividad de agua para monitorizar sus productos porque les aporta los siguientes beneficios:

Predice la seguridad alimentaria con precisión: la actividad de agua predice si los microorganismos se desarrollarán en un producto.
Predice la calidad: la actividad de agua se correlaciona con muchas tasas de reacciones (oxidación de lípidos, degradación de vitaminas, cambios texturales) que finalizan la vida útil.
Repetibilidad: la actividad de agua es una medida que cualquiera puede realizar atendiendo a unos estándares científicos precisos. Es posible medir actividad de agua con un error de ± 0,003.

Basada en estándares de referencia: a diferencia de otras medidas de humedad, la actividad de agua tiene una escala con un cero conocido. Y por este motivo, las medidas se pueden verificar con estándares conocidos NIST trazables. Lo que permite que los resultados se puedan comparar entre departamentos, fábricas o empresas, sin importar dónde se encuentren o quién realice la medida.

Producción

Se puede medir en la línea de producción con la misma precisión científica de un laboratorio de I + D o QA / QC, en las siguientes etapas:

Envasado / envío
Asegura que el envase mantiene la seguridad y la calidad del producto durante la vida útil
Predice el impacto de las condiciones de abuso de temperatura tanto en almacenamiento como en envío
Ajuste preciso de las fechas de caducidad / fecha de consumo preferente
Determina las necesidades de almacenamiento

Materia prima
Evaluación de la materia prima entrante para la seguridad y la calidad
Comprobar que los ingredientes para las mezclas tengan valores de actividad de agua compatibles

Operaciones
Maximiza la eficiencia operativa al señalar la especificación correcta
Reduce los residuos en la cadena de suministro y en el proceso de fabricación.
Asegura la calidad y el beneficio al conocer con precisión la humedad en el momento adecuado

QA / QC
Elimina la variabilidad con una medida basada en estándares de referencia
Utiliza una medida fiable y con repetibilidad.
Realización de pruebas precisas de grado de investigación en 5 minutos o menos

Investigación y desarrollo
Previene la migración de humedad en productos multicomponente
Permite hacer ensayos acelerados de vida útil
Establecimiento de especificaciones de producto para evitar problemas de seguridad y calidad, como mohos, desarrollo microbiano, problemas de textura, olores o sabores
Eliminación de la variabilidad con una medida de humedad basada en estándares

Emplear la actividad de agua para desarrollar formulaciones innovadoras

Mejorar el envase y la vida útil

Mejorar el envase para maximizar la vida útil del producto

actividad de agua envaseLas bebidas en polvo en monodosis son un segmento de mercado en crecimiento. Para los consumidores, son adecuadas y asequibles. Para los fabricantes y minoristas, son rentables y su envío y stock son mucho más económicos que el de los listos para consumo. De hecho, son el producto ideal, pero hay que centrarse en optimizar el envase para maximizar la vida útil. Esto se debe a que los dos ingredientes principales son la mezcla en polvo y el envase.

Cada cápsula es una porción única. Por lo que el embalaje representa más del 50% del coste de las materias primas de este producto. El objetivo principal de ese envase es mantener la mezcla para la bebida por debajo del valor de actividad de agua crítico. Y además, hacerlo durante la vida útil del producto

El envase excesivo recorta la vida útil y el beneficio

Un envase insuficiente puede favorecer que la actividad del agua en los productos alimentarios aumente o disminuya con el tiempo. Y de esta forma, provocar cambios físicos, migración de humedad, degradación química y susceptibilidad al crecimiento microbiano. y en consecuencia un envase deficiente afecta a la vida útil. Pero, por otra parte, el envase excesivo es caro y puede disminuir los beneficios. ¿Cómo se puede calcular la cantidad exacta de envase?

Históricamente, pocos fabricantes han empleado decisiones científicas en el envasado. Por lo general, se ha empleado un enfoque empírico. Es decir, envase excesivo para evitar problemas y cambiarlo, solo, cuando haya problemas. Pero en productos monodosis, este exceso de envase reduce significativamente las ganancias. En casos así, cuando se necesita solución que aúne calidad y precio, la información científica es la respuesta.

Embalaje correcto necesita dos medidas simples

El factor que determina lo que sucederá con la actividad del agua del producto a lo largo del tiempo es la permeabilidad del material de envase. Es decir, como de bien puede prevenir la transferencia de humedad en diferentes condiciones ambientales. Por lo tanto, para descubrir el envase correcto para la vida útil deseada, necesita dos medidas simples:

  • la actividad de agua crítica
  • la permeabilidad del material

La actividad de agua crítica y rápida

El punto de partida de los cálculos de envasado es el valor crítico de la actividad del agua. Tradicionalmente, este punto era difícil de obtener: las tecnologías isotérmicas tradicionales no proporcionaban los puntos de inflexión exactos. Sin embargo, el ANALIZADOR DE SORCIÓN DE HUMEDAD (VSA) de METER Group permite obtener este valor con precisión. Y por lo tanto también facilita los cálculos de envase y vida útil.

El VSA genera una isoterma de alta resolución llamada curva Isoterma de Sorción de Humedad (Isotermas Dinámicas de Sorción de Humedad, DDI). Las curvas DDI ahorran mucho tiempo en la identificación de una actividad de agua crítica en alimentos y productos farmacéuticos con bajo contenido de humedad porque ilustran claramente el cambio en las propiedades de absorción de una sustancia (ver la Figura 1). Esta curva muestra el punto de transición vítrea para una formulación en polvo.

actividad de agua crítica y envase

Figura 1. Actividad de agua crítica. El punto de inflexión exacto para este producto es 0,618 a 25 ° C

Los alimentos con mayor contenido de humedad pueden no necesitar una curva DDI porque es más probable que el deterioro microbiano sea el factor reduzca su vida útil. Para productos con humedad elevada, los límites críticos de actividad de agua que hay que buscar son los que limitan el desarrollo de microorganismos. Estos limites se pueden encontrar en la bibliografia (0,85 aw es el límite para las bacterias patógenas y ningún organismo crecerá < 0,60 aw). Otros factores que reducen la vida útil y que deben tenerse en cuenta al identificar una actividad de agua crítica son:

  • Cambios de textura
  • Oxidación lipídica
  • pardeamiento de Maillard
  • Pérdida de vitaminas
  • Pérdida de color.

¿Por qué importa la permeabilidad del envase?

La fuerza impulsora para que el agua se mueva a través del envase es la diferencia en los valores de actividad de agua dentro y fuera del envase. Cuando hay una diferencia, hay una fuerza impulsora para que el agua entre o salga y de esta forma afecte al producto.

El objetivo del envasado es reducir la velocidad a la que se transfiere la humedad. Por lo general, los fabricantes de envases se refieren a este parámetro como la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR). Al utilizar la actividad de agua crítica y la WVTR del paquete potencial, se posible generar un modelo predictivo para tomar decisiones de coste / beneficio.

La modelización predictiva se suele realizar mediante una serie de ecuaciones complejas (disponibles en Fundamentals of Moisture Sorption Isotherms), pero existe una forma más sencilla. El programa Moisture Analysis Toolkit de METER Group facilita estos cálculos automáticamente. Solo es necesario introducir las variables para un producto, y el Toolkit determinará la combinación ideal de envase y vida útil. Además, los parámetros del análisis se pueden variar hasta encontrar el envase que proporcione el mejor retorno de la inversión.

Predecir la migración de humedad con actividad de agua

La migración de humedad entre componentes

Cuando dos componentes de un producto o productos diferentes se cierran en algún tipo de envase, intercambian humedad. Esta migración de humedad es frecuente en productos como, copos de cereales con frutas deshidratadas, cápsulas de gelatina con productos farmacéuticos o galletas rellenas de mermelada.

Cómo predecir la migración de la humedad

La actividad del agua de cada componente predice si se ganará o perderá humedad. En cambio, el contenido de humedad no funciona de esta manera. De hecho, a veces la migración de humedad se produce del componente de humedad más bajo al más alto. El siguiente ejemplo y en este enlace se explica este concepto.

Confusiones con los valores de humedad

Tenemos un pastel de frutas, el bizcocho tiene un 50% de humedad y la fruta seca un 30%. Por lo general, asumiríamos que el agua pasaría del bizcocho a la fruta. Sin embargo, si la fruta tiene una actividad de agua superior a la del bizcocho, la fruta quedará dura como una piedra y el bizcocho muy blando. La razón es que el agua se mueve hacia el equilibrio. Este equilibrio implica el estado de energía, o actividad de agua, no su contenido.

Para entender mejor este concepto, podemos pensar en dos tanques de agua. Uno está casi lleno con 100 l. El otro tanque está casi vacío, únicamente tiene 1 l. ¿Cómo se moverá el agua entre los tanques?. Obviamente, los volúmenes no son relevantes. El agua pasa de una presión más alta a una presión más baja, no de lleno a vacío. Si aumentamos la presión del tanque casi vacío colocándolo en la parte superior del tanque lleno, el agua pasará del vacío a lleno.

Incoporar la actividad de agua al proceso productivo

La actividad de agua permite controlar completamente la humedad.
Del mismo modo, la actividad del agua y no el contenido de agua, predice la migración del agua dentro de un producto. El fabricante del pastel de fruta puede desarrollar una receta en la que bizcochos y fruta tengan el mismo valor de actividad de agua. Esto asegurará que no haya sorpresas de humedad cuando el pastel se almacene y venda. Será un producto seguro, apetecible y no perecedero.

Conocer la actividad del agua de ingredientes puntuales puede ayudar a establecer cómo procesarlos. Una solución para el problema de migración de humedad es disminuir o elevar la actividad de agua de los componentes hasta igualarlos. Los fabricantes también pueden retardar el proceso de difusión de un componente aumentando su viscosidad. Una barrera comestible, como el recubrimiento de chocolate en el interior de un cucurucho de helado, también puede evitar la migración de la humedad. En ocasiones, si las diferencias en la actividad del agua no se pueden igualar es recomendable un envasar por separado.

En la web de Meter Food hay mucha más información sobre como predecir la migración de humedad con la ayuda de la actividad de agua.

La actividad de agua y la textura crujiente

¿Cómo se puede mantener la textura crujiente de un producto durante su vida útil? controlando la actividad de agua

Cuando la textura de un producto de baja humedad, como una galleta, deja de ser crujiente empiezan los problemas. De manera que las quejas de los consumidores son inmediatas. Tradicionalmente, los factores más importantes son la humedad y la temperatura. Pero los estudios muestran que un valor de actividad de agua crítico es la frontera para que productos como los cereales de desayuno, galletas y galletitas saladas, dejen de crujir.

Por lo general, este valor de actividad de agua crítico se establece con estudios texturales pero puede ser más sencillo. Se ha demostrado que las Isotermas Dinámicas de alta resolución identifican los valores de actividad de agua críticos. Es decir, el punto en el que se pierde la textura crujiente a través de inflexiones en la curva de sorción de humedad.

Un estudio para evaluar la textura crujiente

En la Universidad Estatal de Washington ensayaron las Isotermas Dinámicas de galletitas de aperitivo con baja actividad de agua para identificar un valor crítico. Y por lo tanto si este valor crítico podría usarse como un indicador de textura crujiente.
Utilizando un VSA de Meter Food, generaron isotermas para dos galletas de baja humedad a tres temperaturas diferentes. A continuación, utilizaron esas isotermas para determinar los valores de actividad de agua críticos. Las galletas fueron preacondicionadas a diversos valores de actividad de agua y temperaturas y se evaluó su textura crujiente.                                                                Los resultados mostraron que el efecto de la actividad del agua sobre la textura crujiente era más importante que el de la temperatura. Y además, que la actividad de agua crítica era capaz de identificar el punto en el que se perdía la textura crujiente. Las muestras de galletas con valores de actividad de agua inferiores a la actividad del agua crítica mantuvieron su textura. Pero en cambio, las muestras con valores de actividad del agua superiores al limite perdieron la textura crujiente.

La actividad de agua crítica es una alternativa para determinar la textura crujiente

Webinar, actividad de agua y FSMA

La actividad de agua es algo más que un número para la FSMA

La actividad de agua permite comprobar que los alimentos son seguros. Meter Food organiza un Webinar para mostrar cómo la actividad del agua es una herramienta imprescindible en la nueva FSMA (Ley de Modernización de la Inocuidad Alimentaria).

El Webinar sobre actividad de agua y FSMA es el próximo miércoles 17 de enero de 2018 a las 18h, es gratuito y en inglés. Os podeis registrar en  este enlace

En el Webinar se hablará de

  • Cómo la actividad de agua predice el crecimiento de microorganismos. Mientras que el contenido de humedad no lo hace
  • Por qué la actividad de agua es un control preventivo ideal de acuerdo con la sección 4.3.3.1 del Análisis de riesgos y Guía de controles preventivos para la industria
  • Cuándo y cómo usar las medidas de actividad de agua
  • Dónde encontrar «pruebas científicas» sobre la validez de la actividad de agua como control preventivo
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