Analiza vlage igra vitalnu ulogu u svim područjima prehrambene industrije, od inspekcije robe, kontrole kvalitete, proizvodnje i skladištenja do razvoja novih proizvoda. Sadržaj vlage također određuje cijenu materijala i često utječe na financijsku maržu gotovih proizvoda. U gotovo svim slučajevima, pripremljeni i sirovi sastojci imaju optimalan sadržaj vlage koji osigurava najbolji mogući recept, okus, konzistenciju, izgled i rok trajanja.
Zašto je analiza vlage u hrani važna?
Kakav je učinak vlage i vode u hrani?
Tvari koje su previše suhe mogu uzrokovati probleme sa statičkim nabojem u proizvodnji ili utjecati na konzistenciju krajnjeg proizvoda. S druge strane, tvari koje su previše vlažne mogu se aglomerirati i začepiti cijevi i strojeve ili dovesti do smanjenog roka trajanja.
Određivanje vlage osigurava dosljednu kvalitetu proizvoda. Prehrambena industrija je pod stalnim pritiskom da troškove održi na minimumu, a istovremeno proizvodi goleme količine proizvoda ujednačene kvalitete. Pouzdana i brza metoda određivanja vlage omogućuje prehrambenim tehničarima u proizvodnji promptnu intervenciju i izbjegavanje prekida ili čak pauza u proizvodnji.
Izazovi u određivanju vlage i vode
Okruženje, svojstva i agregatna stanja vode mogu drastično varirati od uzorka do uzorka. Temperatura, tlak i vezivanje mogu promijeniti fizičko stanje vode unutar uzorka, povećavajući složenost svake analize i otvarajući vrata zbunjujućim rezultatima ako su podaci netočno analizirani. Na primjer, ugljikohidrati se mogu razgraditi na temperaturama nižim od 50°C, pri čemu prolaze kroz kemijsku reakciju koja oslobađa vodu i povećava izmjereni ukupni sadržaj vode. Međutim, tu "dodanu vodu" ne treba smatrati sadržajem vode u prehrambenom proizvodu.
Međunarodni i nacionalni standardi definiraju dopušteni prag sadržaja vlage/vode za komercijalno prodane proizvode. Regulatori i standardi kao što su BRC (British Retail Consortium), IFS (International Featured Standards), GFSI (Global Food Safety Initiative), ISO (International Organisation for Standardization) i AOAC (Association of Official Agricultural Chemists) postrožuju propise o proizvodnji, preradi i prodaju hrane. To povećava posao potreban za osiguranje i kontrolu kvalitete i zahtijeva modernija i učinkovitija rješenja.
Mnogi proizvođači hrane imaju stroge kriterije za točnost mjerenja, pouzdanost i sljedivost kako bi osigurali kvalitetu proizvoda. Ovi SOP (Standardni operativni postupci) opisuju procese pripreme uzorka i mjerenja, uključujući volumen uzorka, broj potrebnih mjerenja, maksimalno dopušteno odstupanje i postupke kada znanstvenici pronađu pogreške.
Metode za određivanje vlage u hrani
QC znanstvenici koriste gravimetrijske, kemijske i fizikalne metode za određivanje sadržaja vlage ili vode.
- Termogravimetrijskim metodama mjere se promjene u masi uzorka koji se važe prije i nakon sušenja. Izraz gubitak sušenjem odnosi se na ukupni gubitak mase. Daljnjom analizom znanstvenici mogu utvrditi je li ispuštena voda, druge hlapljive tvari ili samo produkti raspadanja.
- Kemijske metode uključuju kemijsku reakciju koja se odvija između vode i reagensa specifičnog za vodu. Količina vode koja se pretvori tijekom reakcije proporcionalna je količini utrošenog reagensa. Najpoznatija metoda koja se temelji na ovom principu je titracija po Karlu Fischeru.
- Fizičke metode koriste tehnike izolacije ili fizikalna svojstva vode za analizu sadržaja vode. Ove neizravne metode mjerenja zahtijevaju kalibraciju prema referentnom standardu ili primarnoj metodi (npr. Karl Fisher titracija) prije nego što se koriste za mjerenje vlage. Sekundarna metoda (npr. bliska infracrvena spektroskopija) može biti točna samo onoliko koliko je točna (ponovljivost) metode korištene za izvođenje kalibracije.
Rješenja za mjerenje vlage i vode u hrani
METTLER TOLEDO nudi instrumente i softver za termogravimetrijske i metode temeljene na kemijskim reakcijama.
Metoda sušionice i analizator vlage rade prema termos-gravimetrijskom principu koji se naziva gubitak pri sušenju. Oni mjere vlagu ili suhi sadržaj, a rezultati nisu specifični za vodu.
Princip mjerenja sa sušionicom je jednostavan. Uspoređuje promjenu mase uzorka prije i nakon sušenja i pretpostavlja da je svaki gubitak težine vlaga.
Vage METTLER TOLEDO MS-TS i XPR sadrže aplikaciju za diferencijalno vaganje i mogu pojednostaviti tijek rada gubitka prilikom sušenja.
Analizator vlage sastoji se od dvije komponente: vage i grijaće jedinice. Proces mjerenja počinje bilježenjem početne težine uzorka. Zatim halogena lampa zagrijava i suši uzorak dok integrirana vaga bilježi težinu uzorka. Kada uzorak prestane gubiti na težini, instrument se automatski isključuje i izračunava sadržaj vlage koristeći gubitak težine. Tehničari mogu brzo dobiti rezultate za 2-20 minuta pomoću analizatora vlage.
Analizatori vlage METTLER TOLEDO HS 153 ili HC 103 jednostavni su za rukovanje, daju brze i pouzdane rezultate sadržaja vlage i robusno su napravljeni kako bi osigurali dug životni vijek. Idealni su za korištenje u laboratoriju i proizvodnji. HX204 analizator vlage najbolja je opcija za uzorke s niskim sadržajem vlage i/ili visoko reguliranim industrijama.
Gubitak sušenjem u sušionici često je referentna metoda za određivanje vlage. S halogenim analizatorom vlage znanstvenici mogu brzo odrediti sadržaj vlage koristeći gravimetrijski princip. Halogeni analizator vlage može zamijeniti metodu sušenja u pećnici ako su rezultati dviju metoda usporedivi .
Termogravimetrijska analiza (TGA) je još jedna opcija za određivanje vlage. TGA koristi peć i ultra-mikro vagu za kontinuirano vaganje uzorka dok ga zagrijava u kontroliranoj atmosferi. Nudi podatke kao funkciju vremena ili temperature dok se uzorak zagrijava, što daje puno više informacija od gubitka sušenjem. Samostalni TGA može odrediti samo sadržaj vlage u uzorku, ali je moguće odrediti sadržaj vode u materijalu ili identificirati plinove koji se oslobađaju tijekom procesa sušenja spajanjem TGA s razvijenim sustavom analize plina.
Metoda Karla Fischera točna je i priznata referentna metoda koja je selektivna za vodu. Pogodna je za analizu tragova (kulometrijska titracija) i visokog sadržaja vode (volumetrijska titracija). S mogućnošću opsežne automatizacije korištenjem prikladnih izmjenjivača uzoraka, proces omogućuje vrlo visok protok uzoraka.
- Titratori Excellence T5, T7 i T9 podržavaju širok raspon primjena titracije, uključujući kulometrijsku i volumetrijsku Karl Fisher.
- Volumetrijski kompaktni Karl Fischer titratori prilagođavaju se širokom rasponu primjena sadržaja vode, s brzim i preciznim određivanjem od 100 ppm do 100% vode.
- Kompaktni kulometrijski Karl Fischer titratori nude posebno brzu i preciznu titraciju uzoraka s niskim sadržajem vode od 1 ppm do 5%.
- EasyPlus KFV posebno cilja na potrebe prehrambene industrije za volumetrijsku Karl Fisher titraciju, s preciznim određivanjem od 100 ppm do 100% vode.
- In Motion™ Karl Fischer Oven Autosampler omogućuje automatizirano rukovanje uzorcima i ekstrakciju plinovite faze za Karl Fischer titraciju
Odabir odgovarajuće metode za određivanje vlage u hrani
Odabir najprikladnije metode ovisi o fizičkim i kemijskim svojstvima uzorka, kao što su vrsta, volumen, broj, pretpostavljeni sadržaj vlage, potrebe primjene (npr. brzina mjerenja, automatizacija), regulatorni zahtjevi (npr. točnost) i dalje kriteriji specifični za proizvod ili proces proizvodnje.
Gravimetrijska mjerenja uvijek su metode gubitka sušenjem i daju ukupni hlapljivi sadržaj uzoraka (uključujući vodu). Nasuprot tome, titracija ili fizikalne metode Karla Fischera specifične su za vodu i određuju sadržaj vode u uzorcima.
Gravimetrijske metode su prikladnije za materijale kod kojih je vlaga samo slabo vezana za materijal. U medu je, na primjer, voda snažno vezana za molekule šećera vodikovom vezom. Kao rezultat toga, dovršenje gravimetrijskog određivanja sadržaja vlage zahtijeva puno vremena, dok Karl Fischer može odrediti sadržaj vode u medu za samo nekoliko minuta.
Odabir odgovarajuće metode određivanja vlage može biti delikatan i ne postoji jedno rješenje za sve. Međutim, ako na sljedeća pitanja odgovorite potvrdno, Karl Fischer je bolja opcija od gubitka sušenjem.
Trebate li mjeriti samo sadržaj vode?
Sadrži li vaš proizvod više od tragova hlapljivih tvari, koje mogu iskriviti očitanje vlage?
Ima li vaš proizvod vrlo nizak sadržaj vlage?
Publikacije
Vodič za odabir prave tehnike ovisno o vašim potrebama
Saznajte više o različitim tehnologijama za određivanje sadržaja vlage/vode u vašim materijalima i postavite prava pitanja kako biste odabrali tehnologiju koja najbolje odgovara vašoj primjeni.
Dokumenti o titraciji po Karlu Fischeru
Dokumenti o metodi sušenja u pećnici
Pitanja
Koja je razlika između sadržaja vode i sadržaja vlage?
Sadržaj vlage odnosi se na količinu vodene pare i drugih hlapljivih komponenti prisutnih u uzorku, dok je sadržaj vode samo količina vode u uzorku.
Zašto mjeriti vlagu u hrani?
Sadržaj vode/vlage univerzalni je čimbenik koji ukazuje na kvalitetu, rok trajanja i preradljivost sirovina, međuproizvoda ili krajnjih proizvoda u industriji hrane i pića. Ima značajan utjecaj na okus, teksturu, izgled, oblik i težinu prehrambenog proizvoda te implikacije na ekonomske, pravne zahtjeve i zahtjeve označavanja. Odstupanja od idealnog sadržaja vode/vlage mogu imati posljedice na mnoga svojstva prehrambenog proizvoda, utječući ne samo na kvalitetu proizvoda već i na njegovu sigurnost. Analiza vode/vlage stoga je ključni element za osiguranje kvalitete i sigurnosti u prehrambenoj industriji.
Pruža li METTLER TOLEDO metodu koja podržava automatizaciju?
Automatizacija je izvrsna opcija za povećanje produktivnosti i učinkovitosti u vašem laboratoriju.
Uz METTLER TOLEDO InMotion™ Karl Fischer Oven Autosampler , titracija se može automatizirati kako bi se poboljšala produktivnost i pouzdanost rezultata, ergonomija i sigurnost za krajnje korisnike.
S HX204 analizatorom vlage , gubitak sušenjem može se djelomično automatizirati za vlagu ili suhi sadržaj. Rezultati se mogu izravno dohvatiti iz instrumenta putem TCP/IP-a pomoću MT-SICS naredbi, a zahvaljujući automatskim vratima, proces sušenja može se automatizirati bez dodatne mehaničke pomoći. Štoviše, za razliku od tradicionalnih metoda, za rezultate je potrebno 2-20 minuta po uzorku i može se analizirati do 200 uzoraka dnevno, podaci se mogu zabilježiti u SQL bazi podataka.
Za dodatne informacije o mogućnostima automatizacije kliknite ovdje .
Mogu li sušenje u pećnici zamijeniti halogenom vagom?
Da, sušenje u pećnici može se zamijeniti halogenom vagom, sve dok možete dokazati da su rezultati ekvivalentni unutar navedene tolerancije. Za više detalja pročitajte našu bijelu knjigu natema .
Koje su neke tehnike za mjerenje vlage u hrani?
U suvremenoj prehrambenoj industriji uobičajeno je nekoliko principa i metoda određivanja vlage i vode. Najprikladnija metoda odabire se na temelju fizičkih i kemijskih svojstava uzorka, pretpostavljenog sadržaja vlage, vrste uzorka, volumena uzorka, broja uzoraka, potreba primjene (npr. brzina mjerenja, automatizacija), regulatornih zahtjeva (npr. točnost ), i daljnji kriteriji specifični za proizvod ili proizvodni proces.
Odabir također ovisi o tome je li određivanje vlage dovoljno ili se sadržaj vode mora eksplicitno mjeriti.
METTLER TOLEDO nudi instrumente i softver za gravimetrijske i metode temeljene na kemijskim reakcijama. Gravimetrijske metode nisu specifične za vodu i određuju gubitak težine uzorka nakon zagrijavanja. Pretpostavlja se da je ovaj gubitak težine vlaga. Kemijske metode specifične su za vodu i uključuju kemijsku reakciju između vode i određenog reagensa.
Koja je razlika između sadržaja vode i aktivnosti vode?
Sadržaj vode ili vlage odnosi se na ukupnu vodu sadržanu u hrani i obično se izražava kao postotak ukupne težine.
Aktivnost vode odnosi se na vodu koja je dostupna mikroorganizmima za rast. Što je aktivnost vode manja, to je više vode kemijski vezano i manje je vode dostupno mikroorganizmima za rast.