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Senkung der Wasseraktivität mit Feuchthaltmitteln

Senkung der Wasseraktivität mit Feuchthaltmitteln

 

Senkung de Wasseraktivität mit Feuchthaltemitteln: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung.

Wie können Lebensmittelhersteller eine lange Haltbarkeit ihrer Produkte sicherstellen? Indem sie das Mikrobenwachstum möglichst lange hemmen – und das erreichen sie mit Feuchthaltemittel-Zugaben wie Glycerin, Zucker und verschiedenen Salzen. Weil sich Wasser bevorzugt an diese Feuchthaltemittel bindet, wird die Wasseraktivität (aw) – abhängig von den chemischen Eigenschaften – eines Produktes gesenkt. Die Menge oder Konzentration der Feuchthaltemittel bestimmt, wie stark die Wasseraktivität abnimmt.

Welches Feuchthaltemittel ist das richtige?

Folgende grundsätzliche Regel gilt: Je niedriger das Molekulargewicht des Feuchthaltemittels, desto stärker ist seine Wasserbindungskapazität. Zum Beispiel ist ein einfacher Zucker wie Saccharose wirksamer als eine Stärke, deren ineinandergreifende Glukosemoleküle vorhandene Wasserbindungsstellen begrenzen. Aus diesem Grund sind Fasern, Gummis und Wachse keine wirksamen Feuchthaltemittel.

Bei der Auswahl eines Feuchthaltemittels ist es wichtig, unbeabsichtigte Wirkungen zu berücksichtigen. Ist zum Beispiel Protein in einem Cookie-Teig und sie senken den aw-Wert mit Zucker auf 0,7, schaffen Sie ideale Bedingungen für die Maillard-Bräunungsreaktion. Die abgesenkte Wasseraktivität hält den Teig dann zwar mikrobiell sicher, aber der Cookie wird nach wenigen Stunden braun.

Feuchthaltemittel können für unerwünschte Aromen in einem Produkt verantwortlich sein. Glycerin ist an sich ein ideales Feuchthaltemittel, weil es – außer bei sehr hohen Konzentrationen – geschmacklos ist. Es ist mit Wasser mischbar und wird nicht fest, wenn sich der aw-Wert ändert. Salz oder Zucker können dagegen problematisch sein, da sie neben den Geschmack verändern und auch Feststoffe bilden, sobald die Konzentration den Sättigungspunkt im Produkt erreicht. Um diesen unterschiedlichen Herausforderungen gerecht zu werden, verwenden viele Hersteller eine Kombination von Feuchthaltemitteln.

Grundlegenede Schritte um die Wasseraktivität zu senken.

Produktentwickler können die folgenden Schritte verwenden, um herauszufinden, wie viel und welche Art von Feuchthaltemitteln oder Kombination von Feuchthaltemitteln ihnen helfen, den gewünschten aw-Wert zu erreichen.

• Identifizieren Sie die aktuelle Wasseraktivität des Produkts.

• Entscheiden Sie, welche Wasseraktivität Sie erreichen wollen.

• Finden Sie das passende Feuchthaltemittel.

• Bestimmen Sie die Reaktivitätsfaktoren jedes Feuchthaltemittels.

• Berechnen Sie die Änderung der Wasseraktivität.

• Das Wissen um die Feuchtigkeits-Sorptions-Isotherme Ihres Produktes ermöglicht Ihnen eine optimale Kombination der Feuchthaltemittel.

Wie man eine Veränderung der Wasseraktivität präzise vorhersagt.

Mittels der Norrish- oder der Grover-Gleichung können Sie berechnen, wie stark ein bestimmtes Feuchthaltemittel die Wasseraktivität Ihres Produktes senkt. Mit dem Complete Moisture Analysis Toolkit der METER Group führen Sie diese komplizierten Berechnungen automatisch durch.

Das Vorhersage-Tool verwendet spezielle Daten nur für Ihr Produkt und sagt Ihnen somit hochpräzise, welche Menge sie an Feuchthaltemitteln oder einer Kombination davon benötigen, um Ihre gewünschte Wasseraktivität zu erreichen. In der folgenden Tabelle sehen Sie, wie präzise die Vorhersagen des Complete Moisture Analysis Toolkit sind, wenn man Glycerin zu Sirup hinzufügt.

FormulationPredicted Water ActivityActual Water Activity
Normaln/a0.8230
With 0.193g glycerin added0.800.819
With 3.76g glycerin added0.750.754
With 5.96g glycerin added0.700.706