Isotermas de Sorción

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.

Disminuir la actividad de agua con humectantes

Humectantes, una guía paso a paso

actividad de agua y humectantes

¿Cómo mantener los alimentos de humedad intermedia microbiológicamente seguros durante una vida útil larga? A menudo la respuesta es con humectantes como la glicerina, azúcar, y diferentes tipos de sales. Los humectantes disminuyen la actividad del agua (aw) de un producto porque el agua se une preferentemente a ellos. Cada humectante tiene su propia capacidad única de disminuir la aw que depende de su composición química. La cantidad o concentración de los humectantes que se agregan determinan cuánto se disminuye la aw.

¿Qué humectante elegimos?
Por regla general, cuanto menor es el peso molecular del humectante, más potente es su capacidad de unión al agua. Por ejemplo, un azúcar simple como la sacarosa es más eficaz que un almidón, cuyas moléculas de glucosa entrelazadas limitan los sitios de unión al agua disponibles.Por esta razón, la fibra, las gomas y ceras no son humectantes eficaces.

Factores a tener en cuenta
Al elegir un humectante, es importante conocer los efectos no deseados. Por ejemplo, si hay proteína presente en una masa, al disminuir la aw a 0,7 añadiendo un azúcar reductor, el producto entrará en el intervalo ideal para las reacciones de pardeamiento no enzimático (reacciones de Maillard). La aw baja mantiene la masa microbiológicamente segura, pero el producto se volverá marrón después de pocas horas.

Los humectantes también pueden introducir sabores indeseables. La glicerina es un humectante ventajoso porque no tiene sabor excepto a altas concentraciones. También es completamente miscible en agua y no precipitará al cambiar la aw del producto. En cambio, la sal o el azúcar pueden ser problemáticos porque, además de agregar sabor, forman sólidos si la concentración alcanza el punto de saturación. Y con el fin de solucionar estos problemas, se usan combinaciones de humectantes.

Pasos básicos para disminuir la actividad del agua
Los desarrolladores de productos pueden usar los siguientes pasos para averiguar cuánto y qué tipo de humectante o combinación de humectantes les ayudará a lograr la aw deseada.

Identificar la actividad de agua actual del producto
Decidir la aw que se quiere lograr
Seleccionar los humectantes
Determinar los factores de reactividad de cada humectante
Predecir el cambio de la aw a través de los cálculos y modelos (descritos abajo)
Utilizar Isotermas de sorción de humedad para establecer la combinación óptima a través de modelos

Cómo predecir un cambio en la actividad del agua
Se puede predecir hasta qué punto un humectante cambia la aw de un producto utilizando las ecuaciones de Norrish o de Grover. Estas ecuaciones han determinado científicamente constantes y coeficientes que se pueden utilizar en los cálculos. (Para más detalles, ver esta la lista de publicaciones).

El programa Moisture Analysis Toolkit es un software que incorpora estas ecuaciones. Su herramienta de predicción utiliza datos específicos del producto de interés para predecir la cantidad de humectante o combinación de humectantes necesarios para lograr una aw deseada. La siguiente tabla muestra cómo funcionó la herramienta de predicción al añadir glicerina a un jarabe.

Formulación Aw calculada Aw real
Normaln/p0,8230
Con 0,193g glicerina añadidos 0,800,819
Con 3,76g glicerina añadidos 0,750,754
Con 5,96g glicerina añadidos 0,700,706

Invitación al Webinar AquaLab Ensayos de vida útil simples

vida util aqualab LabFerrer deterioro alimentosAquaLab-Meter Food organiza un nuevo Webinar sobre Ensayos de vida útil simplificados – Ensayos de vida útil de principio a fin el próximo miercoles 15 de marzo’17 a las 17:00h

Los ensayos de vida útil clásicos requieren meses. Pero ¿qué pasaría si pudiesemos evaluar y modelizar todos los modos de deterioro al mismo tiempo? En AquaLab – Meter Food han diseñado un ensayo de vida útil con el fin de responder a las siguientes preguntas:

¿Podemos ahorrar tiempo al evaluar todos los tipos de deterioro de forma simultánea?
¿Estas pruebas simultáneas permiten modelizar todos los cambios que se producen? ¿O únicamente algunos?
¿Son eficaces estos modelos para hacer predicciones de vida útil?
¿Se pueden simplificar estas pruebas y conseguir que sigan funcionando?

El ensayo

Para el ensayo se eligieron patatas fritas como producto objetivo porque son sensibles a la oxidación, pérdida de textura, degradación de vitaminas y cambio de color. Se equilibraron las muestras de patatas fritas a 3 valores de actividad de agua diferentes, 3 temperaturas diferentes y luego se dejó que cada muestra se deteriore durante 5, 10 y 25 días. Para poder evaluar todas las muestras al mismo tiempo, los tiempos de inicio se escalonaron. A partir de los datos obtenidos se generaron modelos relacionados con cada tipo de deterioro. 

Os podeis inscribir con la ayuda de este enlace. El Webinar es gratuito y en Ingles.

METER FOOD, AquaLab cambia de nombre

AquaLab ha cambiado el nombre y el logo y ahora ha pasado a llamarse METER FOOD

Este es enlace a su nueva pagina web https://www.metergroup.com/food/

Los medidores de actividad de agua (aw), el generador de isotermas, los productos fungibles y evidentemente el servicio, continuaran siendo iguales, así como su interés por nuevos desarrollos y aplicaciones de la actividad de agua en los ámbitos de la alimentación, farmacia, cosmética, alimentación animal, veterinaria, e industria quimica.

Por otra parte, nosotros LABFERRER también hemos cambiado de imagen, este es nuestro nuevo logo e imagen corporativa

Seminario online Métodos y Herramientas basados en la actividad de agua para calcular la vida útil en alimentos no perecederos

En LabFerrer organizamos un seminario on line «Métodos y Herramientas basados en la actividad de agua para calcular la vida útil de alimentos no perecederos» el próximo lunes 28 de noviembre’16 a las 16:00h.

vida-util-actividad de agua LabFerrer AquaLabLos ensayos de vida útil requieren meses de trabajo. Pero con los valores de actividad de agua de tu producto puedes evaluar que pasará en las condiciones más desfavorables y modificar la vida útil.

En este seminario on line comentaremos las ventajas del programa ToolKit de AquaLab, un conjunto de herramientas de análisis de humedad, potente y fácil de usar que incluye modelos que permiten:
Predecir la aw final usando las ecuaciones de Grover, Norrish o Ross

Crear y comparar modelos de isotermas
Evaluar el efecto de la temperatura del modelo sobre la aw y la sorción de humedad
Predecir la migración de humedad entre componentes
Calcular la aw del producto envasado en condiciones de almacenamiento específicas
Calcular la velocidad de transmisión de vapor de agua (WVTR) para la vida útil elegida
Calcular la vida útil de un producto en un nuevo envase
Determinar la actividad crítica del agua para la textura (aglomeración, apelmazamiento, transición vitrea)

Podeis inscribiros en este enlace

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