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Feuchtemigration mit Wasseraktivität vorhersagen

Feuchtemigration mit Wasseraktivität vorhersagen

Vorhersage der Feuchtigkeitsmigration mittels der Wasseraktivität.

Werden zwei verschiedene Produkte oder Produktkomponenten innerhalb einer Verpackung verschlossen, tauschen sie Feuchtigkeit aus. Das können Getreideflocken und Trockenfrüchte sein, mit Marmelade gefüllte Plätzchen oder Gel-Kapseln, die pharmazeutische Inhaltsstoffe enthalten. In jedem Fall wird sich Feuchtigkeit zwischen den Komponenten bewegen. Die Wasseraktivität jeder Komponente prognostiziert dabei, ob sie Feuchtigkeit aufnimmt oder abgibt. Der Wassergehalt leistet das nicht.

Der Wassergehalt ist nicht klar genug.

Im Rahmen der Produktentwicklung wird manchmal der Wassergehalt gemessen und daran abgeleitet, dass Wasser aus dem feuchteren Bestandteil in den trockeneren Bestandteil abwandert. Dabei ist der Wassergehalt hier die falsche Messgröße. Ein Beispiel: Bei einem Obstkuchen mit 30% Wasser und eingebetteten Fruchtstücken mit 50% Wasser könnte man davon ausgehen, dass der Kuchen am Ende trocken und das das Obst noch feuchter ist. Ganz einfach, weil der Kuchen eine höhere Wasseraktivität hat als die Fruchtstücke – und sich die Feuchtigkeit vermeintlich von einer hohen Wasseraktivität zur geringeren bewegt.
Das stimmt auch. Wenn es nicht andere Kräfte geben würde, strebt Wasser danach, ins Gleichgewicht zu kommen. Aber dieses Gleichgewicht tritt nur dann auf, wenn die partielle Gibbs’sche freie Energie überall im System gleich ist. Die Wasseraktivität ist ein Maß für diese freie Enthalpie, der Wassergehalt hat dagegen nichts mit der Gibbs’schen freien Energie zu tun.

Um dieses Konzept besser zu verstehen, stellen Sie sich am besten zwei Wassertanks vor. Einer ist fast voll mit 10.000 Litern. Der andere große Tank ist fast leer und enthält nur einen Liter. Welches Wasser wird sich bewegen? Die Kenntnis über den Wassergehalt der Tanks ist irreführend. Das Wasservolumen ist ebenfalls irrelevant. Entscheidend ist, dass sich Wasser vom höheren Druck zum niedrigeren bewegt. Nicht von voll bis leer. Wenn wir den Druck des fast leeren Tanks erhöhen, indem wir ihn auf den fast vollen Tank legen, wird dieser letzte Liter Wasser schnell den geräumigen Tank verlassen.

Wasseraktivität ermöglicht eine komplette Feuchtigkeitskontrolle.

Die Wasseraktivität – nicht der Wassergehalt – prognostiziert, wie das Wasser in einem Produkt wandern wird. Der Obstkuchenhersteller kann ein Rezept entwickeln, in dem Kuchen- und Fruchtstücke die gleiche Wasseraktivität haben. Das verhindert feuchte Überraschungen, wenn der Kuchen gelagert und später verkauft wird. Mit Kenntnis der Wasseraktivität wird das Produkt sicherer, schmackhafter und stabil. Das Wissen um die Wasseraktivität von unterschiedlichen Zutaten kann dazu beitragen, wie man sie gemeinsam verarbeitet. Eine Lösung für ein Problem der Feuchtigkeitsdurchdringung besteht darin, die Wasseraktivität von einzelnen Komponenten zu senken oder zu erhöhen – solange bis sie gleich ist. Als Hersteller kann man den Diffusionsprozess auch innerhalb einer Komponente verzögern, indem man ihre Viskosität erhöht. Eine genießbare Barriere, wie ein Schokoladenüberzug auf der Innenseite einer Eiscreme, kann eine Feuchtemigration ebenfalls verhindern. Manchmal jedoch sind separate Verpackungen erforderlich – für all die Unterschiede, die nicht ausgeglichen werden können.

Messen Sie die Wasseraktivität, um die Feuchtemigration zu verhindern

– Verwenden Sie das 4TE Wasseraktivitäts-Messgerät, um die Wasseraktivität der einzelnen Komponenten eines Produkts zu messen. Dadurch wissen Sie, welche Komponenten Wasser abgeben und welche aufnehmen.
– Untersuchen Sie mit dem Vapor Sorption Analyzer, wie schnell die Feuchtemigration ist. Das Messgerät zeigt die Geschwindigkeit an, mit der verschiedene Produkte Wasser aufnehmen und verlieren.

Weil Sie es genau wissen müssen.

In nur 5 Minuten misst das AQUALAB 4TE der METER Group die Wasseraktivität der meisten Proben.

Zwei Methoden für bessere Ergebnisse.

Der VSA ist das erste Messgerät, das die Sorptionsisothermen automatisch und anhand dynamischer als auch statischer Methoden erstellt