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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.

La actividad de agua y los productos volátiles

sensor punto de rocio aqualab actividad de agua labFerrerLa medida de la actividad de agua (aw) con la tecnología del Punto de Rocío (y como veremos también con los sensores Capacitivos) se ve a efectada por la presencia de compuestos volátiles (glicerina, propanol, polietilen glicol …)

En AquaLab han comprobado que los valores de aw obtenidos con sensores de Punto de Rocío en muestras que contienen Propanol, Etanol, o Propilenglicol son significativamente más elevados que los obtenidos con sensores Capacitivos (el sensor de Volátiles -V- de los medidores AquaLab)
En cambio en muestras con glicerina y peróxido de hidrógeno (H2O2) no se observaron diferencias en las medidas con los dos tipos de sensores
Aunque el H2O2, y probablemente por su similitud con la molécula de H2O, produjo valores de actividad de agua elevados, tanto con el sensor de punto de rocío como con el sensor capacitivo

En AquaLab también han comprobado que la concentración de productos volátiles que genera problemas de lectura con la técnica del Punto de Rocío es específica de la matriz. Por ejemplo:

El Propilenglicol produjo diferencias significativamente mayores a concentraciones bajas, como por ejemplo: 0,5% en miel, 1% en relleno de crema, pero en cambio fue necesario un 2% en sirope de chocolate y mermelada de fresa.

El Etanol produjo diferencias significativas auna concentración del 2% en todos los sustratos ensayados

El Propanol produjo problemas aun concentración del 1% en mermelada de fresa, 2% en sirope de chocolate, y al 0,5% en la miel.

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

La actividad de agua y la Estalibilidad Química

actividad de agua estabilidad quimica LabFerrerLos microorganismos no son los únicos que reducen la vida útil de los productos. Las reacciones químicas, como la de Maillard, pardeamientos, oxidación de lípidos, hidrólisis, degradación de nutrientes, reacciones enzimáticas, y la inestabilidad enzimática, también participan en la degradación de los productos y afectan al sabor, olor y / o color. Es posible reducir la velocidad de estas reacciones químicas y prolongar la vida útil de los productos controlando únicamente dos factores: actividad de agua (aw) y temperatura. Estos tres sencillos pasos muestran cómo conseguirlo.

Paso 1: Determinar las causas del deterioro de los productos

Suele ser habitual que los fabricantes se olviden del primer paso para determinar la vida útil: averiguar la causa principal del deterioro. Cualqueira de estos factores: crecimiento de microorganismos, pardeamientos, sabores y olores desagradables, o la pérdida de textura, pueden hacer que se convierta en inaceptable. Antes de empezar con los análisis y ensayos, es recomendable dejar que el producto se deteriore para determinar cuáles son los factores que acaban con la vida útil.

Paso 2: Decidir cómo cuantificar los cambios

Desarrollar de una buena estrategia para cuantificar los cambios es imprescindible para determinar con precisión la vida útil. Por ejemplo, los los niveles de oxidación de lípidos se pueden evaluar mediante pruebas sensoriales, índice de peróxidos, valores Tbar, o el consumo de O2. Las reacciones de pardeamiento se cuantifican controlando los cambios de color o mediante el desarrollo de productos «off». Los cambios en la concentración de vitaminas pueden controlarse con kits que detectan la presencia de vitaminas. 

Paso 3: Empezar a recoger datos y modelizar

Si sabemos como cuantificar el deterioro, podemos empezar a recoger datos a diferentes actividades de agua (aw) y temperaturas. Por ejemplo, recoger datos a tres valores de aw y temperatura distintas para crear modelos empíricos que los tengan en cuenta. Esto permitirá establecer claramente las condiciones óptimas que minimizen la reacción química.

Si quieres saber más sobre la estabilidad química y la aw, AquaLab ha creado Analysis ToolKit, una plataforma que hace cálculos y modelización predictiva utilizando datos específicos de cada producto para determinar la actividad de agua y temperatura que optimizan la vida útil.

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