El apelmazamiento y el endurecimiento son problemas omnipresentes en la industria alimentaria y farmacéutica. Para poder prevenir y evitar estos problemas es recomendable prestar atención tres parámetros: tiempo, temperatura y actividad de agua (aw). Por lo general, con el tiempo las partículas de polvo que fluyen libremente acaban pasando por las diferentes etapas del proceso de aglomeración. Las partículas pulverulentas se mojan, a continuación se vuelven pegajosas y éstas a su vez se compactan, para finalmente alcanzar la fase de licuefacción. Este proceso se ve afectado por la forma y el tamaño de las partículas, la temperatura, la humedad existente en el sistema, la presión aplicada y la composición química. El problema se puede evitar manteniendo producto por debajo de un valor de aw seguro.
El apelmazamiento y la actividad de agua
La actividad de agua es un factor importante que afecta a la estabilidad de los polvos y los productos deshidratados durante su proceso de fabricación y almacenamiento. El control de la aw en un producto seco permite controlar y mantener de forma adecuada su estructura, textura, estabilidad, densidad y sus propiedades de rehidratación. El conocimiento de la actividad de agua de los polvos en función del contenido de humedad y la temperatura es esencial durante el procesamiento, la manipulación, el envasado y el almacenamiento para evitar fenómenos perjudiciales como el apelmazamiento, la aglutinación, el colapso y la pegajosidad. Midiendo la aw se consigue una medida de la calidad de los productos de forma rápida, sencilla y precisa, ya que conoces lo que está haciendo el agua y lo que hará en el producto que se encuentra al alcance del consumidor. La aw proporciona una imagen global en la que el agua, una vez más, se convierte en el ingrediente más barato del producto.
¿Por qué es mejor medir la actividad de agua que la humedad?
Como se muestra en la figura, la mayoría de productos en polvo acostumbran a tener valores de humedad bastantes bajos (en ocasiones difíciles de medir). En cambio, para el mismo valor de humedad (cercano al 2%) los valores de actividad de agua van variando. La textura de la muestra va cambiando, de manera evidente, pero la humedad sigue siendo la misma. Y de repente la muestra está totalmente apelmazada y no sabes por qué. ¡¡¡Por qué la humedad sigue siendo la inicial!!! Pero en cambio, la aw ha ido cambiando hasta alcanzar el punto crítico, en este caso de leche en polvo el valor es 0,45aw.
El punto crítico en el que un producto se apelmaza o endurece es específico, y se puede conocer exponiendo al producto a distintos valores de humedad y midiendo el valor de aw en el que el producto comienza a apelmazarse (Isoterma de Sorción de Humedad). Al mantener el producto por debajo de este valor se evitará el apelmazamiento. En el ejemplo de este fabricante, se comprobó que ingredientes con valores de aw elevados pueden cambiar la aw del producto final. Los incrementos en la humedad relativa ambiental y en la temperatura también modifican el valor de aw del producto.
Migración de la humedad
Dado que la actividad de agua es una medida del estado energético del agua, las diferencias en la actividad de agua entre los componentes constituyen la fuerza motriz de la migración de la humedad a medida que el sistema alcanza el equilibrio. Por lo tanto, la aw es un parámetro importante para controlar la migración del agua en productos multicomponentes.
Algunos alimentos contienen componentes con distintos valores de actividad de agua, como los aperitivos rellenos o los cereales con frutos secos. Por definición, la aw determina que la humedad migre de una zona de aw elevada a otra de menor actividad, pero la velocidad de migración depende de muchos factores. La migración de la humedad en los alimentos multicomponentes puede provocar cambios indeseables en la textura. Por ejemplo, los cereales de desayuno o las barritas de cereales, la humedad que migra de la fruta seca, con una aw más elevada, hacia el cereal que tiene una aw más baja, hace que la fruta se endurezca y se seque, mientras que el cereal se empapa.
Las diferencias en la actividad de agua entre los componentes, o entre un componente y la humedad ambiental, son un factor determinante para la migración de la humedad. Saber si el agua se absorberá o se desorberá de un componente concreto es esencial para evitar la degradación, especialmente si la sustancia es sensible a la humedad.
Por ejemplo, si hay que mezclar cantidades iguales del componente 1, con una humedad del 2 %, y del componente 2, con una humedad del 10 %, ¿Se producirá un intercambio de humedad entre los componentes? La respuesta depende de las aw de ambos componentes. Si las actividades de agua son iguales, no se producirá ningún intercambio de humedad entre ellos.
Además, dos ingredientes con el mismo contenido de humedad pueden no ser compatibles al mezclarlos. Si se mezclan dos materiales con actividades de agua diferentes pero con el mismo contenido de agua, el agua se distribuirá entre los materiales hasta que se alcance una aw de equilibrio. Si te interesa la migración de humedad y la aw, en este enlace de AQUALAB encontrarás más información.