Analiza vlage ima ključno vlogo na vseh področjih živilske industrije, od pregledov blaga, nadzora kakovosti, proizvodnje in skladiščenja do razvoja novih izdelkov. Vsebnost vlage določa tudi stroške materialov in pogosto vpliva na finančno maržo končnih izdelkov. V skoraj vseh primerih imajo pripravljene in surove sestavine optimalno vsebnost vlage, ki zagotavlja najboljši možni recept, okus, konsistenco, videz in rok trajanja.
Zakaj je analiza vlage v živilih pomembna?
Kakšen je vpliv vlage in vode v hrani?
Presuhe snovi lahko v proizvodnji povzročijo težave s statičnim praznjenjem ali vplivajo na konsistenco končnega izdelka. Po drugi strani pa lahko premokre snovi aglomerirajo in zamašijo cevi in stroje ali skrajšajo rok uporabnosti.
Določanje vlažnosti zagotavlja dosledno kakovost izdelka. Živilska industrija je pod stalnim pritiskom, da ohranja minimalne stroške, hkrati pa proizvaja ogromne količine izdelkov z enakomerno kakovostjo. Zanesljiva in hitra metoda določanja vlage živilskim tehnikom v proizvodnji omogoča, da takoj posredujejo in se izognejo prekinitvam ali celo zaustavitvam proizvodnje.
Izzivi pri določanju vlage in vode
Okolje, lastnosti in fizikalna stanja vode se lahko od vzorca do vzorca močno razlikujejo. Temperatura, tlak in vezava lahko spremenijo fizikalno stanje vode v vzorcu, kar poveča zapletenost vsake analize in ob nepravilni analizi podatkov omogoči napačne rezultate. Na primer, ogljikovi hidrati se lahko razgradijo že pri temperaturi 50 °C, pri čemer v njih poteka kemijska reakcija, ki sprosti vodo in poveča izmerjeno skupno vsebnost vode. Vendar te "dodane vode" ne smemo obravnavati kot vsebnost vode v živilu.
Mednarodni in nacionalni standardi določajo dovoljeno mejno vrednost vsebnosti vlage/vode za izdelke, ki se prodajajo na trgu. Regulatorji in standardi, kot so BRC (British Retail Consortium), IFS (International Featured Standards), GFSI (Global Food Safety Initiative), ISO (International Organization for Standardization) in AOAC (Association of Official Agricultural Chemists), povečujejo število predpisov za proizvodnjo, predelavo in prodajo živil. To povečuje obseg dela, potrebnega za zagotavljanje in nadzor kakovosti, ter zahteva sodobnejše in učinkovitejše rešitve.
Številni proizvajalci živil imajo stroga merila za natančnost, zanesljivost in sledljivost meritev, da bi zagotovili kakovost izdelkov. V teh standardnih operativnih postopkih (SOP) so opisani postopki priprave vzorcev in meritev, vključno s prostornino vzorca, številom potrebnih meritev, največjim dopustnim odstopanjem in postopki, kadar znanstveniki odkrijejo napake.
Metode za določanje vlage v živilih
Znanstveniki za kontrolo kakovosti uporabljajo gravimetrične, kemične in fizikalne metode za določanje vsebnosti vlage ali vode.
- Termo-gravimetrične metode merijo spremembe mase stehtanega vzorca pred sušenjem in po njem. Izraz izguba pri sušenju se nanaša na skupno izgubo mase. Z nadaljnjo analizo lahko znanstveniki ugotovijo, ali se je sprostila voda, druge hlapne snovi ali samo produkti razgradnje.
- Kemične metode vključujejo kemično reakcijo, ki poteka med vodo in za vodo specifičnim reagentom. Količina vode, ki se pretvori med reakcijo, je sorazmerna s količino porabljenega reagenta. Najbolj znana metoda, ki temelji na tem načelu, je titracija Karla Fischerja.
- Fizikalne metode za analizo vsebnosti vode uporabljajo izolacijske tehnike ali fizikalne lastnosti vode. Te posredne metode merjenja zahtevajo kalibracijo glede na referenčni standard ali primarno metodo (npr. titracijo Karla Fischerja), preden se uporabijo za merjenje vlage. Sekundarna metoda (npr. bližnja infrardeča spektroskopija) je lahko tako natančna kot natančnost (ponovljivost) metode, ki se uporablja za kalibracijo.
Rešitve za merjenje vlage in vode v živilih
METTLER TOLEDO ponuja instrumente in programsko opremo za termogravimetrične metode in metode, ki temeljijo na kemijskih reakcijah.
Metoda sušenja v sušilniku in analizator vlage delujeta po termogravimetričnem načelu, imenovanem izguba pri sušenju. Merita vlago ali vsebnost suhe snovi, rezultati pa niso specifični za vodo.
Načelo merjenja s sušilnim strojem je preprosto. Primerja spremembo mase vzorca pred sušenjem in po njem ter predpostavlja, da je vsaka izguba mase vlaga.
Tehtnici METTLER TOLEDO MS-TS in XPR vsebujeta aplikacijo za diferencialno tehtanje in lahko racionalizirata delovni postopek ugotavljanja izgub pri sušenju.
Analizator vlage je sestavljen iz dveh delov: tehtnice in grelne enote. Postopek merjenja se začne z beleženjem začetne teže vzorca. Nato halogenska svetilka segreje in posuši vzorec, medtem ko integrirana tehtnica beleži težo vzorca. Ko vzorec preneha izgubljati težo, se instrument samodejno izklopi in izračuna vsebnost vlage na podlagi izgube teže. Tehniki lahko z analizatorjem vlage hitro dobijo rezultate v 2-20 minutah.
Analizatorja vlage METTLER TOLEDO HS 153 ali HC 103 sta enostavna za uporabo, zagotavljata hitre in zanesljive rezultate o vsebnosti vlage ter sta robustno izdelana, kar zagotavlja dolgo življenjsko dobo. Idealni so za uporabo v laboratoriju in proizvodnji. Analizator vlage HX204 je najboljša izbira za vzorce z nizko vsebnostjo vlage in/ali strogo regulirane industrije.
Izguba pri sušenju z uporabo sušilnika je pogosto referenčna metoda za določanje vlage. S halogenskim analizatorjem vlage lahko znanstveniki hitro določijo vsebnost vlage po gravimetričnem načelu. Halogenski analizator vlage lahko nadomesti metodo sušenja v sušilniku, če so rezultati obeh metod primerljivi.
Termogravimetrična analiza (TGA) je še ena možnost za določanje vlage. TGA uporablja peč in ultramikrotehtnico za neprekinjeno tehtanje vzorca med segrevanjem v nadzorovani atmosferi. Pri segrevanju vzorca ponuja podatke v odvisnosti od časa ali temperature, kar zagotavlja veliko več informacij kot izguba pri sušenju. Samostojni TGA lahko določi le vsebnost vlage v vzorcu, vendar je mogoče določiti vsebnost vode v materialu ali identificirati pline, ki se sproščajo med sušenjem, tako da se TGA poveže s sistemom za analizo razvitih plinov.
Karl Fischerjeva metoda je natančna in priznana referenčna metoda, ki je selektivna za vodo. Primerna je za analizo sledov (coulometrična titracija) in visoko vsebnost vode (volumetrična titracija). Z možnostjo obsežne avtomatizacije z uporabo ustreznih izmenjevalnikov vzorcev postopek omogoča zelo velike količine vzorcev.
- Titratorji Excellence T5, T7 in T9 so primerni za širok nabor aplikacij za titracijo, vključno s kupometrično in volumetrično titracijo Karl Fisher.
- Volumetrični kompaktni titratorji Karl Fischer so primerni za široko paleto aplikacij za določanje vsebnosti vode, saj omogočajo hitro in natančno določanje od 100 ppm do 100 % vode.
- Kompaktni coulometrični titratorji Karl Fischer omogočajo posebno hitro in natančno titracijo vzorcev z nizko vsebnostjo vode od 1 ppm do 5 %.
- EasyPlus KFV je posebej namenjen potrebam živilske industrije za volumetrično titracijo po Karlu Fischerju z natančnim določanjem od 100 ppm do 100 % vode.
- Avtosampler In Motion™ Karl Fischer Oven omogoča avtomatizirano obdelavo vzorcev in ekstrakcijo plinske faze za titracijo po Karlu Fischerju.
Izbira ustrezne metode za določanje vlage v živilih
Izbira najprimernejše metode je odvisna od fizikalnih in kemijskih lastnosti vzorca, kot so vrsta, prostornina, število, domnevna vsebnost vlage, potrebe uporabe (npr. hitrost merjenja, avtomatizacija), zakonske zahteve (npr. natančnost) in druga merila, značilna za izdelek ali proizvodni postopek.
Gravimetrične meritve so vedno metode izgube pri sušenju in dajejo skupno vsebnost hlapnih snovi v vzorcih (vključno z vodo). Nasprotno pa so Karl Fischerjeva titracija ali fizikalne metode specifične za vodo in določajo vsebnost vode v vzorcih.
Gravimetrične metode so primernejše za materiale, pri katerih je vlaga le šibko vezana na material. V medu je na primer voda močno vezana na molekule sladkorja z vodikovo vezjo. Zato je gravimetrično določanje vsebnosti vlage dolgotrajno, medtem ko lahko Karl Fischer določi vsebnost vode v medu v nekaj minutah.
Izbira ustrezne metode za določanje vlage je lahko zahtevna in ni univerzalne rešitve, ki bi ustrezala vsem. Če na naslednja vprašanja odgovorite pritrdilno, je Karl Fischer boljša možnost kot izguba pri sušenju.
Ali morate meriti samo vsebnost vode?
Ali vaš izdelek vsebuje več kot le sledove hlapnih snovi, ki lahko izkrivijo podatek o vlagi?
Ali je vsebnost vlage v vašem izdelku zelo nizka?
Publikacije
Vodnik za izbiro prave tehnike glede na vaše potrebe
Spoznajte različne tehnologije za določanje vsebnosti vlage/vode v materialih in postavite prava vprašanja, da izberete tehnologijo, ki najbolj ustreza vaši uporabi.
Dokumenti o titraciji po Karlu Fischerju
Dokumenti o metodi sušenja v peči
POGOSTA VPRAŠANJA
Kakšna je razlika med vsebnostjo vode in vsebnostjo vlage?
Vsebnost vlage se nanaša na količino vodne pare in drugih hlapnih sestavin v vzorcu, medtem ko je vsebnost vode le količina vode v vzorcu.
Zakaj meriti vlago v živilih?
Vsebnost vode/vlage je univerzalni dejavnik, ki označuje kakovost, rok skladiščenja in možnost predelave surovin, polizdelkov ali končnih izdelkov v industriji hrane in pijač. Pomembno vpliva na okus, teksturo, videz, obliko in težo živilskega izdelka ter na ekonomske in pravne zahteve ter zahteve glede označevanja. Odstopanja od idealne vsebnosti vode/vlage lahko vplivajo na številne lastnosti živilskega izdelka, kar ne vpliva le na kakovost izdelka, temveč tudi na njegovo varnost. Analiza vode/vlage je zato ključni element za zagotavljanje kakovosti in varnosti v živilski industriji.
Ali METTLER TOLEDO ponuja metodo, ki podpira avtomatizacijo?
Avtomatizacija je odlična možnost za povečanje produktivnosti in učinkovitosti v vašem laboratoriju.
S samodejnim vzorčevalnikom METTLER TOLEDO InMotion™ Karl Fischer Oven Autosampler je mogoče titracijo avtomatizirati in tako izboljšati produktivnost ter zanesljivost rezultatov, ergonomijo in varnost za končne uporabnike.
Z analizatorjem vlage HX204 je mogoče delno avtomatizirati izgubo pri sušenju za vsebnost vlage ali suhe snovi. Rezultate lahko z uporabo ukazov MT-SICS neposredno pridobite iz instrumenta prek protokola TCP/IP, zaradi samodejnih vrat pa je mogoče postopek sušenja avtomatizirati brez dodatne mehanske pomoči. Poleg tega za razliko od tradicionalnih metod rezultati na vzorec trajajo od 2 do 20 minut, na dan je mogoče analizirati do 200 vzorcev, podatke pa je mogoče zabeležiti v podatkovno zbirko SQL.
Za dodatne informacije o možnostih avtomatizacije kliknite tukaj.
Ali lahko sušenje v pečici nadomestim s halogensko tehtnico?
Da, sušenje v pečici lahko nadomestite s halogensko tehtnico, če lahko dokažete, da so rezultati enakovredni v okviru določenega odstopanja. Za več podrobnosti preberite našo belo knjigo natemo.
Katere so nekatere tehnike za merjenje vlage v živilih?
V sodobni živilski industriji se uporablja več načel in metod določanja vlage in vode. Najprimernejša metoda se izbere na podlagi fizikalnih in kemijskih lastnosti vzorca, predvidene vsebnosti vlage, vrste vzorca, prostornine vzorca, števila vzorcev, potreb uporabe (npr. hitrost merjenja, avtomatizacija), zakonskih zahtev (npr. natančnost) in drugih meril, značilnih za izdelek ali proizvodni postopek.
Izbira je odvisna tudi od tega, ali zadostuje določitev vlage ali pa je treba vsebnost vode izrecno izmeriti.
METTLER TOLEDO ponuja instrumente in programsko opremo za gravimetrične metode in metode, ki temeljijo na kemijskih reakcijah. Gravimetrične metode niso specifične za vodo in določajo izgubo teže vzorca po segrevanju. Predpostavlja se, da je ta izguba teže vlaga. Kemične metode so specifične za vodo in vključujejo kemično reakcijo med vodo in določenim reagentom.
Kakšna je razlika med vsebnostjo vode in aktivnostjo vode?
Vsebnost vode ali vlage se nanaša na skupno količino vode v živilu in je običajno izražena v odstotkih skupne teže.
Aktivnost vode se nanaša na količino vode, ki je na voljo mikroorganizmom za rast. Manjša kot je aktivnost vode, več vode je kemično vezane in manj vode je na voljo za rast mikroorganizmov.