Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Безопасности пищевых продуктов
Безопасность пищевых продуктов 1.svg
Условия
Критические факторы
Бактериальные возбудители
Вирусные патогены
Паразитарные патогены
Эта статья о пищевой науке. Для более общего обсуждения см термодинамическая активность .

Активность воды ( a w ) - это парциальное давление пара воды в растворе, деленное на парциальное давление пара воды в стандартном состоянии . В области пищевой науки стандартное состояние чаще всего определяется как парциальное давление пара чистой воды при той же температуре . Используя это конкретное определение, чистая дистиллированная вода имеет активность воды ровно единицу. При повышении температуры w обычно увеличивается, за исключением некоторых продуктов с кристаллической солью или сахаром .

Чем выше вес веществ , как правило , для поддержки большего количества микроорганизмов .

Вода мигрирует из областей с высоким значением w в районы с низким значением w . Например, если мед (a w ≈ 0,6) подвергается воздействию влажного воздуха (a w ≈ 0,7), мед поглощает воду из воздуха . Если салями (a w ≈ 0,87) подвергнуть воздействию сухого воздуха (a w ≈ 0,5), салями высыхает , что может сохранить ее или испортить .

Формула [ править ]

Определение w :

где p - парциальное давление пара воды в растворе, а p * - парциальное давление пара чистой воды при той же температуре.

Альтернативное определение:

где l w - коэффициент активности воды, а x w - мольная доля воды в водной фракции.

Связь с относительной влажностью : относительная влажность воздуха в равновесии с образцом называется равновесной относительной влажностью (ERH). [1]

Расчетный срок хранения без плесени в днях при 21 ° C:

[2]

Использует [ редактировать ]

Активность воды является важным фактором при разработке пищевых продуктов и их безопасности.

Дизайн пищевых продуктов [ править ]

Разработчики продуктов питания используют активность воды для создания продуктов длительного хранения . Если уровень активности воды в продукте ниже определенного, рост плесени подавляется. Это увеличивает срок хранения .

Значения активности воды также могут помочь ограничить миграцию влаги в пищевом продукте, приготовленном из различных ингредиентов . Если изюм с более высокой активностью воды упакован в хлопья с отрубями с более низкой активностью воды, вода из изюма со временем перемещается в хлопья с отрубями, делая изюм твердым, а хлопья отрубей - влажными. Разработчики пищевых рецептов используют активность воды, чтобы предсказать, насколько миграция влаги влияет на их продукт.

Безопасность пищевых продуктов [ править ]

Активность воды во многих случаях используется в качестве критической контрольной точки для программ анализа рисков и критических контрольных точек (HACCP). Образцы пищевых продуктов периодически берутся с производственной зоны и тестируются, чтобы гарантировать, что значения активности воды находятся в пределах указанного диапазона качества и безопасности пищевых продуктов. Измерения могут быть выполнены всего за пять минут и проводятся регулярно на большинстве крупных предприятий пищевой промышленности.

В течение многих лет исследователи пытались приравнять потенциал роста бактерий к содержанию воды . Они обнаружили, что ценности не были универсальными, а были специфичными для каждого пищевого продукта. В. Дж. Скотт впервые установил, что рост бактерий коррелирует с активностью воды, а не с содержанием воды, в 1953 году. Твердо установлено, что рост бактерий подавляется при определенных значениях активности воды. США пищевых продуктов и медикаментов (FDA) правила для промежуточных продуктов влажности основаны на этих значениях.

Снижение активности воды в пищевом продукте не следует рассматривать как смертельный шаг . Исследования сухого молока показывают, что жизнеспособные клетки могут существовать при гораздо более низких значениях активности воды, но никогда не растут. [ необходима цитата ] Со временем уровень бактерий снижается.

Измерение [ править ]

Значения активности воды получаются с помощью резистивного электролитического, емкостного или гигрометра точки росы .

Резистивные электролитические гигрометры [ править ]

В резистивных электролитических гигрометрах используется чувствительный элемент в виде жидкого электролита, удерживаемого между двумя небольшими стеклянными стержнями за счет капиллярной силы. Электролит изменяет сопротивление, если он поглощает или теряет водяной пар. Сопротивление прямо пропорционально относительной влажности воздуха, а также активности воды в образце (после установления парожидкостного равновесия ). Это соотношение может быть проверено либо поверкой, либо калибровкой с использованием смесей с соленой водой, которые обеспечивают четко определенную и воспроизводимую влажность воздуха в измерительной камере.

Датчик не имеет физически заданного гистерезиса, как это известно из емкостных гигрометров и датчиков, и не требует регулярной очистки, поскольку его поверхность не является эффективным чувствительным элементом. Летучие вещества, в принципе, влияют на характеристики измерения - особенно те, которые диссоциируют в электролите и тем самым изменяют его сопротивление. Такого влияния можно легко избежать, используя фильтры химической защиты, которые поглощают летучие соединения до того, как попадут на датчик.

Емкостные гигрометры [ править ]

Емкостные гигрометры состоят из двух заряженных пластин, разделенных полимерным мембранным диэлектриком . По мере того как мембрана адсорбирует воду, ее способность удерживать заряд увеличивается, и измеряется емкость. Это значение примерно пропорционально активности воды, определенной калибровкой датчика .

Емкостные гигрометры не подвержены воздействию большинства летучих химикатов и могут быть намного меньше, чем другие альтернативные датчики. Они не требуют чистки, но менее точны, чем гигрометры точки росы (+/- 0,015 а w ). Они должны проходить регулярные проверки калибровки, и на них может влиять остаточная вода в полимерной мембране (гистерезис).

Гигрометры точки росы [ править ]

Красная линия показывает насыщенность

Температура, при которой на чистой поверхности образуется роса, напрямую связана с давлением паров воздуха. Гигрометры точки росы работают, помещая зеркало над закрытой камерой для образца. Зеркало охлаждается до тех пор, пока температура точки росы не будет измерена с помощью оптического датчика . Затем эта температура используется для определения относительной влажности в камере с использованием психрометрических диаграмм.

Этот метод теоретически является наиболее точным (+/- 0,003 м.д. ) и часто самым быстрым. Датчик требует очистки, если на зеркале скапливается мусор.

Уравновешивание [ править ]

При использовании любого метода в камере для пробы должно происходить парожидкостное равновесие . Это происходит с течением времени или может быть поддержано добавлением вентилятора в камеру. Также должно иметь место тепловое равновесие, если не измеряется температура образца.

Содержание влаги [ править ]

Активность воды связана с содержанием воды в нелинейной зависимости, известной как кривая изотермы сорбции влаги . Эти изотермы зависят от вещества и температуры. Изотермы можно использовать для прогнозирования стабильности продукта с течением времени при различных условиях хранения.

Использование для контроля влажности [ править ]

Имеется чистое испарение из раствора с активностью воды, превышающей относительную влажность окружающей среды. Имеется чистое поглощение воды раствором, активность воды которого меньше относительной влажности окружающей среды. Поэтому в закрытом помещении можно использовать раствор для регулирования влажности. [3]

Выбранные значения a w [ править ]

Еда
Веществоа жИсточник
Дистиллированная вода1,00[4]
Водопроводная вода0,99[ необходима цитата ]
Сырое мясо0,99[4]
Молоко0,97[ необходима цитата ]
Сок0,97[ необходима цитата ]
Салями0,87[4]
Шельф стабильный приготовленный бекон<0,85[5]
Насыщенный раствор NaCl0,75[ необходима цитата ]
Точка, в которой хлопья теряют хруст0,65[ необходима цитата ]
Сушеные фрукты0,60[4]
Типичный воздух в помещении0,5 - 0,7[ необходима цитата ]
Медовый0,5 - 0,7[ необходима цитата ]
Арахисовое масло≤ 0,35[6]



Микроорганизмы
Подавление микроорганизмова жИсточник
Clostridium botulinum E0,97[7]
Pseudomonas fluorescens0,97[7]
Clostridium perfringens0,95[7]
кишечная палочка0,95[7]
Clostridium botulinum А, В0,94[7]
Сальмонелла0,93[8]
Холерный вибрион0,95[7]
Bacillus cereus0,93[7]
Listeria monocytogenes0,92, (0,90 в 30% глицерине)[9]
Bacillus subtilis0,91[7]
Золотистый стафилококк0,86[10]
Большинство форм0,80[10]
Нет микробного распространения<0,60[7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Янг, Линда; Каувен, Стэнли П. (2000). Производство и качество хлебобулочных изделий: контроль воды и эффекты . Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 978-0-632-05327-8.
  2. ^ Мужчина, CMD; Джонс, Адриан А. (2000). Оценка срока годности пищевых продуктов . Springer. ISBN 978-0-834-21782-9.
  3. ^ Демчик, PH (1984). «Контроль влажности в камере». Учитель естествознания . 51 (7): 29‑31.
  4. ^ a b c d Мариански, Стэнли; Марианский, Адам (2008). Искусство приготовления ферментированных колбас . Денвер, Колорадо: Пресса Окраины. ISBN 978-1-4327-3257-8.
  5. ^ «Бекон и безопасность пищевых продуктов» . Служба безопасности пищевых продуктов и инспекции Министерства сельского хозяйства США. 2013-10-29 . Проверено 18 июня 2017 .
  6. ^ He, Y .; Li, Y .; Салазар, JK; Yang, J .; Торторелло, ML; Чжан, В. (2013). «Повышенная активность воды снижает термостойкость Salmonella enterica в арахисовом масле» . Прикладная и экологическая микробиология . 79 (15): 4763–4767. DOI : 10,1128 / AEM.01028-13 . PMC 3719514 . PMID 23728806 .  
  7. ^ a b c d e f g h i Barbosa-Canovas, G .; Fontana, A .; Schmidt, S .; Лабуза, Т.П. (2007). «Приложение D: Минимальные пределы активности воды для роста микроорганизмов». Активность воды в продуктах питания: основы и приложения . FT Blackwell Press. стр. Приложение D. doi : 10.1002 / 9780470376454.app4 . ISBN 9780470376454.
  8. ^ Шоу, Анджела (2013).Сальмонелла : Создайте наиболее нежелательную среду . Эймс, штат Айова: Государственный университет Айовы.
  9. ^ Райзер, Эллиот Т .; Элмер, Март Х. (2007). Листерии, листериоз и безопасность пищевых продуктов (3-е изд.). CRC Press. С. 173–174.
  10. ^ а б Марианский , 7
  • Рейнеччиус, Гэри (1998). Справочник ароматов . Берлин: Springer. ISBN 978-0-8342-1307-4.
  • Феннема, штат Орегон, изд. (1985). Пищевая химия (2-е изд.). Нью-Йорк: Marcell Dekker, Inc., стр. 46–50.
  • Белл, LN; Лабуза, Т.П. (2000). Практические аспекты измерения и использования изотермы сорбции влаги (2-е изд.). Иган, Миннесота: AACC Egan Press.

Внешние ссылки [ править ]

  • Изотопный эффект
  • Измерение
  • [1]
  • Зачем измерять активность воды? , Syntilab
  • Как измерить активность воды? , Syntilab