Este documento proporciona fundamentos básicos sobre la actividad de agua (aw). Explica que la aw mide el estado energético del agua en un sistema y se define como la razón entre la presión de vapor del agua en la muestra y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. También describe métodos para medir la aw, factores que la controlan como la temperatura y la presencia de solutos, y su importancia para la calidad y seguridad de los alimentos debido a su efecto en el desarrollo microbiano y la estabil
2. Definición y concepto de aw
p
La aw es la medida del estado de energía del agua en un
sistema
líquido
agua
g
vapor
(humedad)
muestra
t
La aw se mide equilibrando un producto con su fase de vapor y
midiendo la humedad relativa de esta fase de vapor
aw = p/po = %HRE/100
HRE = Humedad relativa en equilibrio
HRE H
d d l ti
ilib i
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
4. Sistema de Queso y Galletas
Sistema de Queso y Galletas
GALLETAS
Humedad (%)
4
0,30
Final
QUESO
Inicial
20
Humedad (%)
0,75
aw
60
0,90
Final
30
0,75
Hume
edad
Humedad
aw
Inicial
Tiempo
p
Fundamentos básicos sobre aw
Tiempo
p
Webinar, 19 de junio de 2012
5. ¿Pregunta?
La galleta y el queso se colocan juntos
Galleta
Queso
20% Humedad
30% Humedad
¿Hacia dónde se mueve el agua?
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
6. aw versus Contenido de Humedad
CONTENIDO DE HUMEDAD
•Cantidad cuantitativa de agua en una muestra sobre una base
“seca” o “húmeda”
•Una propiedad extensiva que depende de la cantidad
de material
ACTIVIDAD DE AGUA aw
Medida cualitativa, mide estado del agua en un sistema
Una cualidad interna que no depende de la cantidad de
material
i l
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
7. Ventajas de la a
Ventajas de la aw
La aw proporciona información detallada de:
• Desarrollo Microorganismos
• Migración de Humedad
Migración de Humedad
• Estabilidad Química
• Estabilidad Bioquímica
p
• Propiedades Físicas
• Vida Útil
EL CONTENIDO DE AGUA, NO!
, NO!
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
8. Isoterma de Sorción de Humedad
Isoterma de Sorción de Humedad
Isoterma de Sorción Típica
Actividad de Agua
Actividad de Agua
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
9. Factores que Controlan la a
Factores que Controlan la aw
Propiedades Enlazantes del Agua
Efectos coligantes o interacciones en Solutos Efectos de
Solutos,
capilaridad, Interacciones de superficie o efecto Matriz
La combinación de esos factores en los alimentos reduce la
energía del agua al compararla con agua pura
Efecto de la Temperatura
Ef
d l T
La aw depende de la Temperatura al influir en:
Temperatura,
uniones del agua, disociación del agua, solubilidad de solutos
en agua, estado de la matriz (cristalina o amorfa)
El efecto de la temperatura en la aw es específico de cada
producto. “Muy General ~ 0,002aw/ºC”
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
10. Efecto de la Temperatura II
Efecto de la Temperatura II
Aumento de la temperatura
Contenido constante de agua
Actividad de agua
g
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
11. ¿Por qué es necesario medir la a
¿Por qué es necesario medir la aw?
ALIMENTOS POTENCIALMENTE PELIGROSOS aw 0,85
CLASIFICACIÓN FAO:
ALIMENTOS ALTAMENTE PERECEDEROS aw > 0,9
ALIMENTOS DE HUMEDAD INTERMEDIA aw = 0,6‐0,9
ALIMENTOS AUTOESTABLES aw < 06
Reglamento C.E.
R l
CE
2073/2005 Modificado
por el Reglamento C.E.
por el Reglamento C.E.
1441/2007 D.O.U.E.
7/12/200 y el FDA de
EEUU
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
12. Medida de la a
Medida de la aw
Como medir la aw
Métodos de Medida de la a
Métodos de Medida de la aw
‐ Higrómetros de cabello o polímero
‐ Diferencia en punto de congelación
‐ Equilibrio Isopiéstico
Higrómetros Eléctricos
P t d R í (D P i t)
Punto de Rocío (Dew Point)
Requerimientos para medir correctamente
Requerimientos para medir correctamente
la aw
‐ Estándares de Calibración
‐ Preparación de las muestras
‐ Temperatura de las muestras
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
13. Sensores de Propiedades Eléctricas
La humedad cambia las propiedades eléctricas de un material
higroscópico que está en equilibrio con el aire de la cámara de
medida.
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
14. Punto de Rocío (Dew
Punto de Rocío (Dew Point)
La muestra se equilibra en una cámara
sellada que contiene un espejo sobre el
que condensa el vapor de agua.
En el equilibrio la HR del aire en la
equilibrio,
cámara es igual que la aw de la
muestra.
Una célula fotoeléctrica y un termistor
detectan el punto exacto en el que se
produce la condensación y la
temperatura, respectivamente.
Fundamentos básicos sobre aw
Espejo
Ventilador
Sensor
infrarrojo
Sensor óptico
Webinar, 19 de junio de 2012
15. Recomendaciones para medir la aw con
precisión
i ió
AOAC (Association of Analytical Communities) 978.19
ISO 7218 (Microbiology of food and animal feeding stuffs ‐ General rules for microbiological
examinations.InternationalOrganizationforStandardization)
Norma ISO 21807:2004 (Microbiology of food and animal feeding stuffs ‐
Determinationofwateractivity)
European Pharmacopoeia 7.1 (2.9.39Water‐solidsInteractions)
ISO 29621 (Cosmetics ‐ Microbiology ‐ Guidelines for the risk assessment and identification
ofmicrobiologicallylow‐riskproducts)
MEDIDOR BIEN CALIBRADO – BUENAS PRÁCTICAS DE MANEJO
Á
• Calibración/verificación por el usuario fácil y rápida
• Patrones o sales estándar de calibración
• Limpieza y mantenimiento fácil
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS
TEMPERATURA DE LAS MUESTRAS
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
18. Verificación del medidor, buenas prácticas
Verificación del medidor buenas prácticas
Medir el Patrón de Verificación
M di l P t ó d V ifi ió
Correcto
(± 0,003
a w)
Medir otro
patrón
Correcto
(± 0,003
a w)
Listo para Medir
Fundamentos básicos sobre aw
Incorrecto
Ajustar la Desviación
Incorrecto
Limpiar
Webinar, 19 de junio de 2012
19. Preparación de Muestras
Preparación de Muestras
– Emplear muestras representativas
– Prevenir el intercambio de humedad con el medio
– Temperatura de la muestra dentro de un intervalo de 2ºC
respecto a l temperatura d l cámara d medida
la
de la á
de
did
– No es recomendable picar/triturar las muestras, se puede
producir un aumento de temperatura
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
22. Calidad y Seguridad en Productos
Calidad y Seguridad en Productos
Crecimiento
Microorganismos
Estabilidad Química y
Bioquímica
q
Propiedades Físicas
p
Isotermas de sorción de
humedad
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
23. Seguridad Alimentaria
g
Sólo en los Estados Unidos:
76 millones de casos de enfermedades
325.000 hospitalizaciones y 5.000 muertes anuales
Fuente: Centro para Control de Enfermedades (CDC)
REGULACIONES PARA EL CONTROL MICROBIOLÓGICO
– http://www.aesan.msc.es/AESAN/web/cadena_alimentaria/s
p //
/
/
/
/
ubdetalle/criterios_microbiologicos_vida_util.shtml
– CFR ‐ Code of Federal Regulations Title 21, (approval as food
additives (21 CFR 570, 571 and 573). Colorings must have approvals for that
use as specified in 21 CFR 70 and be listed in Parts 73, 74, or 81)
– Reglamento (CE) no 882/2004 y 669/2009
– APCC – análisis de puntos críticos de control
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
24. Valores de aw limite para microorganismos
a o es
te pa a c oo ga s os
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
25. Desarrollo de microorganismos
Desarrollo de microorganismos
Efectos
de
distintos
valores de aw sobre las
curvas de crecimiento de
Staphylococcus aureus
Adapted from Troller, J. A. (1987). Adaptation and growth of microorganisms in environments with reduced
water activity. In: Water activity: Theory and applications to food Rockland, L. B. and Beuchat, L. R. eds. Marcel
Dekker, Inc.New York p.101‐117.
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
26. Estabilidad Química y Bioquímica
Estabilidad Química y Bioquímica
Oscurecimiento No Enzimático
Oscurecimiento No Enzimático
Oxidación Lipídica
Degradación de Nutrientes
Reacciones Enzimáticas
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
28. Oxidación Lipídica
Oxidación Lipídica
Una de las principales causas de
deterioro de alimentos Produce:
alimentos.
Olores y sabores desagradables
Disminución de la calidad
nutricional
Algunos
g
p
productos
son
potencialmente tóxicos
Todas las etapas de esta reacción
se ven afectados por la aw y la
Temperatura
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
29. Degradación de Nutrientes
Degradación de Nutrientes
La degradación de las vitaminas aumenta al
aumentar la aw
Ejemplo: disminución de la cantidad de
Vitamina C con el paso del tiempo
Degradación del ácido
Ascórbico a distintos
valores d aw y a
l
de
35°C
Labuza, T. P. 1974. Storage stability and improvement of
intermediate moisture foods. NAS Contract 9‐125‐60,
,
Phase II, Final Report:10‐81.
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
30. Estabilidad Química y Bioquímica
Estabilidad Química y Bioquímica
La aw es un indicador que permite predecir qué tipo de
reacciones ocurrirán en base a la composición del producto
ocurrirán,
La aw influye en la velocidad de
a
uye e a e oc dad
las reacciones.
El agua puede actuar como:
Solvente
Reactivo
Cambia la movilidad de los
reactantes (viscosidad)
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
31. Actividad Enzimática
Actividad Enzimática
Drapron, R. (1985) Enzyme activity a function of water activity. In Properties of Water in Foods.
Simato, D. and Multon, J.L. (ed.), Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, The Netherlands.
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
32. aw versus Propiedades Físicas
Propiedades Físicas
Textura
Migración de humedad
Apelmazamiento y aglomeración
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
33. Textura
Productos Duros o Crujientes
• Valores de aw bajos
• Se quiebran cuando se les aplica
fuerza, son crujientes
,
j
• Se ablandan cuando se someten a
aw elevadas
Productos Suaves o Blandos
‐ aw de intermedio a alto
‐ Se doblan cuando se les aplica
presión
‐ Son húmedos, jugosos y suaves
‐ Se endurecen cuando se someten
a aw bajas
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
34. Migración de Humedad
La migración de humedad lleva a:
• cambios en la textura
• crecimiento microorganismos
• reacciones de degradación
• cambios organolépticos
Ejemplos d sistemas Multi‐componente
j
l de i
li
Queso/galletas, cereales con frutas, masas
horneadas – rellenos, masa para pizza
,
p
p
congelada – salsas, helados con barquillo,
sandwiches, bocadillos …
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
35. Apelmazamiento
El apelmazamiento es un proceso que depende de la aw, el
tiempo y la temperatura
Etapas de un proceso de apelmazamiento:
Humedecimiento
H
d i i t
Formación de uniones
Aglomeración
Compactación
Deliquescencia
Este problema es omnipresente en las industrias alimentaria
y farmacéutica
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
36. Isotermas de sorción de Humedad
Isotermas de sorción de Humedad
Fundamentos básicos sobre aw
Ingredient 1
Moistu Conten (% w.b.)
ure
nt
Cada producto tiene su propia
p
p p
y única Isoterma de Sorción
de Humedad – debido a las
diferentes interacciones
(coligativas, capilaridad, …)
entre el agua y los
entre el agua y los
componentes sólidos a
diferentes contenidos de
diferentes contenidos de
humedad
Ingredient 2
Combined
25
20
15
10
5
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Water Activity
Webinar, 19 de junio de 2012
37. Tipos de Isotermas de Sorción
Tipos de Isotermas de Sorción
Tipo I, Azúcares cristalinos
Tipo II, Mayoría de Alimentos
Tipo III, Antiaglomerantes
Tipo III, Antiaglomerantes
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
38. Contenido
I. Definición de aw
II. Medida de la aw
III. Aplicaciones de la a
III Aplicaciones de la aw
• Calidad y Seguridad
en Productos
• Control de la aw
Control de la a
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
40. Tecnología de Barreras
Tecnología de Barreras
La tecnología de barreras es
hoy día la forma común de
conservación de los alimentos.
Integra diferentes métodos de
conservación aplicados de
forma combinada sobre el
alimento.
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
41. La aw como herramienta de control
Cumplir con leyes y normativas
Ensayos de Vida Útil
Formulación de Productos
Inspección de Ingredientes
Control de Proceso
Control de Calidad
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
42. Normas para elaborar tablas de decisión
Fundamentos básicos sobre aw
www.lab‐ferrer.com
Webinar, 19 de junio de 2012
43. Ensayos de Vida útil
Aspecto sensorial
(color, olor, textura)
( l
l
)
Tiempo de conservación de un
producto hasta que se produce el
Carga
deterioro, caracterizado por un microbiológica
conjunto d cambios que l h
j t de
bi
lo hace
inaceptable para el consumo
Conocer
los
mecanismos
que
producen
la
pérdida
de
la
aceptabilidad
permite
plantear
estrategias para aumentar la vida útil
que no afecten a las características
nutricionales y sensoriales del
alimento
Fundamentos básicos sobre aw
Aspectos
sanitarios
Webinar, 19 de junio de 2012
44. Formulación de Producto (I+D+i)
Diseño y formulación de nuevos alimentos y productos
Si se comienza con el concepto de aw entonces los nuevos
productos serán seguros, tendrán una máxima vida útil y
serán de la más alta calidad
Los datos de la aw se
pueden ser usar para
predecir riesgos o cambios
potenciales en nuevos
t i l
productos
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
45. Inspección de Ingredientes
Especificar los niveles de aw a
los
proveedores
de
ingredientes para asegurar un
producto consistente
Al cambiar la aw de un
producto, pueden aparecer
problemas tanto en el
proceso
como
en
su
almacenamiento
l
Fundamentos básicos sobre aw
Madrid, 15 de junio de 2012
46. La aw en el Control de Proceso
Medir la aw confirma la vida útil,
calidad y seguridad de los
productos durante el proceso
productivo
d i
Permite evaluar y controlar los
lotes. Homogeneidad
Calcular las mermas
Balance
de
producción,
importancia económica
Aporta información para inspecciones o quejas de clientes
Fundamentos básicos sobre aw
Webinar, 19 de junio de 2012
47. Control de Calidad
Control de Calidad
• Cumplir con las normas de
producto, exportación
prod cto e portación
• Estabilidad del producto, evitar el
deterioro (microorganismos),
oxidación de lípidos
(enranciamiento) ...
(
i i t )
• Expresar la composición
Fundamentos básicos sobre aw
Madrid, 15 de junio de 2012
48. Puntos críticos de control, a y pH
Puntos críticos de control aw y pH
Medidas preventivas
para controlar el
desarrollo de Salmonella
enteritica,
enteritica
Staphylococcus aureus i
Listeria monocytogenes
Listeria monocytogenes
durante la elaboración
de productos cárnicos
fermentados
Fundamentos básicos sobre aw
Madrid, 15 de junio de 2012
49. Gracias por asistir al Seminario de aw
LabFerrer
Especialistas en actividad de agua (aw) & I t
E
i li t
ti id d d
( ) & Isotermas de sorción
d
ió
AquaLab ‐ DECAGON DEVICES Inc.
Fundamentos básicos sobre aw
www.lab‐ferrer.com
Madrid, 15 de junio de 2012