De houdbaarheid van een product is de periode waarin het voor consumenten acceptabel en aantrekkelijk blijft. De houdbaarheid bepaalt hoe ver een product kan worden gedistribueerd, hoe het moet worden opgeslagen en welke houdbaarheidsdatum eraan kan worden toegekend. Wanneer de werkelijke houdbaarheid niet aan de verwachtingen voldoet, kan dit leiden tot klachten van klanten, terugroepacties en reputatieschade. Daarom is het van groot belang om het juiste productieproces en de juiste verwerkings- en opslagcondities vast te stellen om de houdbaarheid te maximaliseren. Vervolgens moeten deze omstandigheden worden bewaakt om ervoor te zorgen dat ze gehandhaafd blijven. Dit kan het verschil maken tussen winstgevendheid en omzetverlies. Het bepalen van de houdbaarheid van een product is echter vaak uitdagend, vooral wanneer middelen beperkt zijn of duidelijke richtlijnen voor het uitvoeren van tests ontbreken. Het principe ‘Shelf Life Simplified’ biedt een praktische aanpak waarbij de relatie tussen wateractiviteit en houdbaarheid als uitgangspunt wordt gebruikt.
Wateractiviteit en houdbaarheid
Wateractiviteit wordt gedefinieerd als de energetische toestand van water binnen een systeem en is gebaseerd op de fundamentele wetten van de thermodynamica, waaronder de vergelijking voor de vrije energie van Gibbs.
Wateractiviteit vertegenwoordigt de relatieve chemische potentiële energie van water, zoals die wordt bepaald door oppervlakte-interacties, colligatieve interacties en capillaire interacties binnen een productmatrix.
In de praktijk wordt wateractiviteit gemeten als de partiële dampdruk van water in de vrije ruimte boven een monster dat in evenwicht is met dat monster, gedeeld door de verzadigde dampdruk van water bij dezelfde temperatuur.
Wateractiviteit wordt vaak aangeduid als ‘vrij water’. Omdat ‘vrij’ wetenschappelijk niet eenduidig is gedefinieerd en afhankelijk van de context verschillend kan worden geïnterpreteerd, is deze benaming niet correct. De term vrij water wekt de indruk dat het om een kwantitatieve meting gaat, terwijl wateractiviteit een kwalitatieve meting is van de relatieve chemische potentiële energie.
Een wateractiviteit van 0,50 betekent daarom niet dat 50% van het aanwezige water vrij water is. Het betekent dat het water in het product 50% van de energie bezit die zuiver water onder dezelfde omstandigheden zou hebben. Hoe lager de wateractiviteit, hoe minder het water in het systeem zich gedraagt als zuiver water.
Het vochtgehalte is een extensieve grootheid die aangeeft hoeveel vocht een product bevat. Het wordt vaak ten onrechte beschouwd als een belangrijk controlepunt voor de houdbaarheid. Het vochtgehalte zegt echter vooral iets over de identiteit en samenstelling van een product en bepaalt niet wanneer het einde van de houdbaarheid wordt bereikt.
Wateractiviteit houdt daarentegen nauw verband met vrijwel alle processen die het einde van de houdbaarheid kunnen veroorzaken, waaronder:
- microbiologisch bederf;
- veranderingen in textuur;
- oud worden of uitdrogen;
- ranzigheid;
- kleurverandering.
Hierdoor is het mogelijk om op basis van de verwachte wateractiviteit de meest waarschijnlijke oorzaak van kwaliteitsverlies te identificeren. Tegelijkertijd kunnen niet-relevante faalmechanismen al vroeg in het proces worden uitgesloten. Dit bespaart tijd en middelen en helpt bij het bepalen van de ideale wateractiviteitsspecificatie voor het product.
Figuur 1. Vereenvoudigd model voor het bepalen van de houdbaarheid.
Houdbaarheid vereenvoudigd
Het ‘Shelf Life Simplified’-model biedt een stapsgewijze aanpak voor het bepalen van de houdbaarheid.
De eerste stap is het bepalen van de verwachte wateractiviteit van het product. De tweede stap is vaststellen welk faalmechanisme bij die wateractiviteit het meest waarschijnlijk is. Het wateractiviteitsbereik van het product bepaalt welke oorzaken van kwaliteitsverlies het meest aannemelijk zijn.
- Bij een wateractiviteit hoger dan 0,85 aw vormt microbiologisch bederf het grootste aandachtspunt.
- Tussen 0,70 en 0,85 aw zijn microbiologisch bederf en chemische instabiliteit de meest waarschijnlijke faalmechanismen.
- Tussen 0,40 en 0,70 aw zijn chemische instabiliteit, textuurveranderingen en vochtmigratie het meest waarschijnlijk.
- Tussen 0,20 en 0,40 aw zijn veranderingen in textuur, aankoeken en klontvorming de belangrijkste aandachtspunten.
- Bij een wateractiviteit lager dan 0,20 aw vormt chemische instabiliteit door een verhoogde snelheid van ranzig worden het belangrijkste risico.
Nadat de belangrijkste faalmechanismen zijn geïdentificeerd, kan worden onderzocht hoe groot het risico is en hoeveel tijd nodig is voordat deze processen zover zijn gevorderd dat het einde van de houdbaarheid wordt bereikt.
Alleen de risico’s die binnen het wateractiviteitsbereik van het product relevant zijn, hoeven verder te worden onderzocht.
Faalmechanisme: microbiële groei
Ieder micro-organisme heeft een ideale interne wateractiviteit. Het vermogen van een micro-organisme om zich te vermenigvuldigen en te groeien, hangt af van de mogelijkheid om deze interne wateractiviteit te handhaven.
Wanneer een micro-organisme wordt blootgesteld aan een omgeving met een lagere wateractiviteit dan zijn eigen interne wateractiviteit, ontstaat osmotische stress. Het organisme begint water aan de omgeving te verliezen, omdat water zich verplaatst van een hoge naar een lage wateractiviteit. Door dit waterverlies neemt de turgordruk af en worden normale stofwisselingsprocessen vertraagd.
Om zich toch te kunnen blijven vermenigvuldigen, moet het micro-organisme zijn interne wateractiviteit verlagen tot onder die van de omgeving. Het probeert dit te bereiken door opgeloste stoffen intern te concentreren.
Het vermogen om de interne wateractiviteit op deze manier te verlagen, verschilt per organisme. Ieder micro-organisme heeft daardoor een eigen minimale wateractiviteit waaronder het niet meer kan groeien.
Het vermogen van een organisme om te groeien en zich te vermenigvuldigen, hangt dus niet af van de totale hoeveelheid water in de omgeving, oftewel het vochtgehalte. Het wordt bepaald door de energie van het water, oftewel de wateractiviteit, en de mate waarin het organisme dit water voor groei kan benutten.
Minimale wateractiviteit voor de groei van veelvoorkomende organismen
| Schimmels | Minimale aw | Gisten | Minimale aw | Bacteriën | Minimale aw |
| Alternaria citri | 0,84 | Candida scotii | 0,92 | Acinetobacter | 0,96 |
| A. tenuissima | 0,83 | C. tropicalis | 0,95 | Aeromonas hydrophila | 0,97 |
| Aspergillus candidus | 0,75 | Debaryomyces hansenii | 0,83 | A. punctata | 0,98 |
| A. clavatus | 0,85 | Hansenula anomala | 0,92 | Bacillus subtilis | 0,90 |
| A. flavus | 0,78 | H. subpelliculosa | 0,92 | Bacteroides amylophilus | 0,99 |
| A. fumigatus | 0,82 | H. sucicola | 0,94 | B. fragilis | 0,99 |
| A. nidulans | 0,78 | Pichia membranaefaciens | 0,93 | B. melaninogenicus | 0,99 |
| A. niger | 0,77 | Saccharomyces bailii | 0,80 | Campylobacter fetus | 0,98 |
| A. ochraceus | 0,77 | S. bisporus | 0,81 | C. jejuni | 0,98 |
| A. oryzae | 0,77 | S. cerevisiae | 0,90 | Clostridium botulinum A | 0,95 |
| A. parasiticus | 0,81 | S. rouxii | 0,62 | C. botulinum B | 0,94 |
| A. restrictus | 0,71 | Saccharomycodes ludwigii | 0,94 | C. botulinum E | 0,97 |
| A. sydowii | 0,78 | Schizosaccharomyces pombe | 0,94 | C. perfringens | 0,93 |
| A. terreus | 0,78 | Torulopsis globosa | 0,89 | Enterobacter aerogenes | 0,94 |
| A. versicolor | 0,78 | Escherichia coli | 0,95 | ||
| Botrytis cinerea | 0,93 | Halobacterium halobium | 0,75 | ||
| Byssochlamys nivea | 0,87 | Lactobacillus viridescens | 0,95 | ||
| Chaetomium globosum | 0,89 | Pseudomonas fluorescens | 0,97 | ||
| Chrysosporium fastidium | 0,69 | Salmonella spp. | 0,95 | ||
| Cladosporium cladosporioides | 0,86 | Staphylococcus aureus | 0,86 | ||
| C. herbarum | 0,85 | Vibrio costicolus | 0,86 | ||
| C. sphaerospermum | 0,82 | V. natriegens | 0,945 | ||
| Emericella nidulans | 0,75 | V. parahaemolyticus | 0,94 | ||
| Eurotium amstelodami | 0,71 | ||||
| E. chevalieri | 0,71 | ||||
| E. echinulatum | 0,71 | ||||
| E. repens | 0,72 | ||||
| E. rubrum | 0,70 | ||||
| Mucor plumbeus | 0,93 | ||||
| Penicillium chrysogenum | 0,79 | ||||
| P. citrinum | 0,80 | ||||
| P. cyclopium | 0,82 | ||||
| P. expansum | 0,83 | ||||
| P. implicatum | 0,83 | ||||
| P. islandicum | 0,83 | ||||
| P. martensii | 0,79 | ||||
| P. patulum | 0,81 | ||||
| P. spinulosum | 0,81 | ||||
| P. viridicatum | 0,81 | ||||
| Rhizopus stolonifer | 0,93 | ||||
| Wallemia sebi | 0,75 | ||||
| Xeromyces bisporus | 0,62 |
Table 1. Minimale wateractiviteit waarbij veelvoorkomende organismen nog kunnen groeien.
Deze groeigrenzen laten zien dat alle pathogene bacteriën stoppen met groeien bij een wateractiviteit lager dan 0,87 aw. De groei van veelvoorkomende bederfgisten en -schimmels stopt bij 0,70 aw. Dit wordt ook wel de praktische grens genoemd.
Alleen xerofiele en osmofiele organismen kunnen onder 0,70 aw groeien. Bij een wateractiviteit lager dan 0,60 aw stopt alle microbiële groei. Ook andere intrinsieke factoren, waaronder de pH, zijn van invloed op microbiële groei.
Om een product als niet-potentieel gevaarlijk te kunnen beschouwen, moet de wateractiviteit lager zijn dan 0,86 aw of de pH lager dan 4,2. Dit voorkomt dat pathogene bacteriën zich tijdens opslag in het product kunnen vermenigvuldigen.
Wateractiviteit en pH kunnen elkaar bovendien versterken. Hierdoor kan microbiële bescherming worden bereikt bij hogere waarden dan wanneer slechts één van beide controlefactoren wordt gebruikt.
Producten met een wateractiviteit hoger dan 0,70 maar lager dan 0,86 aw worden als houdbaar bij omgevingstemperatuur beschouwd, maar kunnen nog steeds de groei van gisten en schimmels ondersteunen.
Deze producten worden niet direct als onveilig beschouwd, omdat de groei van veel niet-pathogene gisten en schimmels doorgaans geen voedselinfectie veroorzaakt. Hun groei maakt een product echter meestal wel ongewenst voor de consument en bepaalt daardoor het einde van de houdbaarheid.
De houdbaarheid wordt in dat geval bepaald door de tijd die nodig is voordat microbiële groei een onacceptabel niveau bereikt.
De snelheid van deze groei wordt bepaald door de interactie tussen verschillende factoren, waaronder:
- wateractiviteit;
- temperatuur;
- pH;
- beschikbaarheid van zuurstof;
- beschikbaarheid van voedingsstoffen;
- concentratie van conserveermiddelen.
De snelheid van microbiële groei kan worden voorspeld met empirische modellen waarin het effect van deze factoren wordt meegenomen. Op basis daarvan kan de houdbaarheid onder bepaalde omstandigheden worden voorspeld.
Faalmechanisme: chemische instabiliteit
Producten met een gemiddeld of laag vochtgehalte hebben doorgaans een wateractiviteit lager dan 0,70 aw. Dit betekent dat microbiële groei waarschijnlijk niet zal optreden. Deze producten zijn echter niet onbeperkt houdbaar.
Voor producten met een wateractiviteit tussen 0,40 en 0,70 aw vormt chemische afbraak een belangrijke kandidaat, omdat reactiesnelheden in dit bereik vaak maximaal zijn.
In het algemeen nemen reactiesnelheden toe naarmate de wateractiviteit stijgt. Lipidenoxidatie vormt hierop een uitzondering: de reactiesnelheid kan ook bij een zeer lage wateractiviteit toenemen.
Voorbeelden van reacties die productafbraak kunnen veroorzaken en het einde van de houdbaarheid kunnen bepalen, zijn:
- Maillardreacties, met veranderingen in kleur en smaak;
- lipidenoxidatie en ranzigheid;
- enzymatische reacties, met veranderingen in textuur, kleur en smaak;
- afbraak van vitamines en verlies van voedingskwaliteit.
Voedingsmiddelen met een gemiddeld vochtgehalte moeten een voldoende hoge wateractiviteit behouden om een vochtig en aangenaam mondgevoel te bieden. Daarom is het niet altijd mogelijk de snelheid van chemische reacties te verlagen door de wateractiviteit verder te reduceren.
In zulke gevallen zijn andere maatregelen nodig, zoals:
- het aanpassen van de receptuur om reactieve bestanddelen te verwijderen;
- het toevoegen van zuurstofabsorbers;
- het toepassen van verpakken onder gemodificeerde atmosfeer.
Wanneer smaak- of geurverandering als gevolg van chemische reacties het belangrijkste faalmechanisme is, wordt de houdbaarheid bepaald door de tijd die nodig is voordat de reactie bij een bepaalde wateractiviteit en temperatuur een onacceptabel niveau bereikt.
Wanneer de reactiesnelheidsconstanten bij verschillende opslagomstandigheden worden bepaald, kan met een voorspellend model worden berekend hoe lang het duurt voordat de reactie onder andere omstandigheden een onacceptabel niveau bereikt.
De voortgang van de reactie moet hiervoor met een kwantitatieve methode worden gevolgd.
Lipidenoxidatie en ranzigheid
Mogelijke analysemethoden zijn:
- peroxidegetal;
- TBAR-waarden;
- zuurstofverbruik;
- sensorische beoordeling.
Bruiningsreacties
Mogelijke analysemethoden zijn:
- kleurverandering;
- sensorische beoordeling;
- vorming van reactieproducten.
Vitamineverlies
Mogelijke analysemethoden zijn:
- testkits, zoals ELISA;
- HPLC.
Hoewel in de literatuur verschillende modellen voor houdbaarheid zijn beschreven, is ‘hygrothermal time’ het enige fundamentele model waarin zowel wateractiviteit als temperatuur zijn opgenomen.
Dit model is afgeleid van een vorm van de Eyring-vergelijking voor reactiesnelheid en de Gibbs-vergelijking voor vrije energie.
In deze vergelijking is:
- T de temperatuur in kelvin;
- R de gasconstante in J mol⁻¹ K⁻¹;
- Ea de activeringsenergie in J mol⁻¹;
- B de verhouding van de moleculaire volumes;
- aw de wateractiviteit;
- r₀ de reactiesnelheid in de standaardtoestand.
In de praktijk zijn de waarden voor B, Ea/R en r₀ uniek voor iedere toepassing. Ze worden empirisch bepaald met behulp van een kleinste-kwadratenmethode.
Wanneer deze constanten bekend zijn, kan iedere combinatie van temperatuur en wateractiviteit in het hygrothermal-time-model worden ingevoerd. Hiermee kan de oxidatiesnelheid onder deze omstandigheden worden bepaald en daarmee de periode waarin het product voor de consument acceptabel blijft.
Faalmechanisme: fysische stabiliteit
Bij producten met een lage wateractiviteit tussen 0,20 en 0,40 aw, zoals snacks, droog diervoeder en voedingspoeders, vormen chemische reacties en microbiële besmetting doorgaans niet de meest waarschijnlijke oorzaken van kwaliteitsverlies.
Ook deze producten zijn echter niet onbeperkt houdbaar. De meest waarschijnlijke oorzaak van houdbaarheidsverlies is een verandering in fysische stabiliteit, zoals verandering van textuur of het aankoeken van poeders.
Veranderingen in wateractiviteit kunnen zowel de structuur als de textuur beïnvloeden. Ieder product heeft een ideaal wateractiviteitsbereik waarin de textuur optimaal is.
Om de houdbaarheid te maximaliseren, moet een product binnen dit ideale bereik worden geproduceerd en tijdens transport en opslag binnen dit bereik blijven.
Van snacks met een lage wateractiviteit wordt meestal verwacht dat ze krokant en knapperig zijn. Wanneer de wateractiviteit boven het ideale bereik stijgt, kunnen ze zacht en onaantrekkelijk worden.
Halfvochtige producten, zoals snackrepen, hebben juist een hogere wateractiviteit en horen zacht en buigzaam te zijn. Wanneer de wateractiviteit onder het ideale bereik daalt, kunnen deze producten hard en onaantrekkelijk worden.
Onderzoeken naar krokante producten die bij verschillende wateractiviteiten in evenwicht werden gebracht, tonen duidelijke veranderingen in krokantheid aan.
Aan de hand van zowel sensorische panelgegevens als instrumentele metingen bleek het verband tussen waargenomen krokantheid en wateractiviteit vrijwel lineair. Hierdoor kon een wateractiviteitsbereik worden vastgesteld waarbinnen de krokantheid van acceptabel naar onacceptabel veranderde.
Over het algemeen behouden krokante producten hun textuur totdat een kritische wateractiviteit wordt overschreden. Daarna treedt een sigmoïdale afname van de textuurkwaliteit op.
Figuur 2. Krokante producten behouden bij een lage wateractiviteit doorgaans hun textuur. Zodra de kritische wateractiviteit wordt overschreden, neemt de textuurkwaliteit snel af volgens een sigmoïdale curve.
Vochtmigratie
De wateractiviteit van producten met een gemiddelde of lage wateractiviteit kan veranderen door vochtmigratie. Dit probleem komt vaak voor in producten die uit meerdere componenten bestaan.
Wanneer de componenten een verschillende wateractiviteit hebben, verplaatst water zich tussen deze componenten. Dit gebeurt ongeacht het vochtgehalte van de afzonderlijke componenten.
Water beweegt van een hoge wateractiviteit, oftewel een hoge energie, naar een lage wateractiviteit. Het beweegt niet noodzakelijk van een hoge naar een lage vochtconcentratie.
Wanneer componenten met verschillende wateractiviteiten worden gecombineerd, treedt vochtmigratie op. Dit kan bij beide componenten leiden tot verandering van de textuur.
Om dit probleem te voorkomen, moeten de componenten zo worden ontwikkeld dat ze dezelfde wateractiviteit hebben. Wanneer componenten met verschillende wateractiviteiten toch moeten worden gecombineerd, kan met een model de uiteindelijke wateractiviteit bij evenwicht worden voorspeld.
Aankoeken en klontvorming
Bij poeders vormt aankoeken of klontvorming tijdens verwerking, verpakking en opslag een veelvoorkomend probleem.
Aankoeken is de vorming van permanente klonten doordat deeltjes kleverig worden. Uiteindelijk kan dit leiden tot verlies van functionaliteit en een lagere productkwaliteit.
Aankoeken kan daarnaast:
- de productopbrengst tijdens het drogen verlagen;
- het productieproces vertragen;
- trechters en leidingen verstoppen;
- de houdbaarheid van het product verkorten.
Aankoeken is afhankelijk van wateractiviteit, tijd en temperatuur.
De factoren die de snelheid van aankoeken beïnvloeden, kunnen worden onderverdeeld in intrinsieke en externe factoren.
Intrinsieke factoren zijn onder andere:
- wateractiviteit;
- verdeling van de deeltjesgrootte;
- aanwezigheid van verontreinigingen;
- glasovergangstemperatuur.
Externe factoren zijn onder andere:
- temperatuur;
- relatieve luchtvochtigheid;
- mechanische belasting van het product.
Wanneer een poeder een amorf glas is, kan een overgang van een glasachtige naar een rubberachtige toestand ervoor zorgen dat het poeder gevoelig wordt voor aankoeken. Dit komt door de grotere moleculaire mobiliteit in de rubberachtige toestand.
Omdat poeders meestal door sproeidrogen worden geproduceerd, hebben veel van deze poeders een amorfe, glasachtige structuur. De meest waarschijnlijke oorzaak van aankoeken of klontvorming is daarom een glasovergang.
Het voorkomen van aankoeken begint met het bepalen van de kritische wateractiviteit waarbij de glasovergang plaatsvindt. Vervolgens moet worden voorkomen dat de wateractiviteit van het poeder deze kritische waarde overschrijdt.
Figuur 3. Dynamische isotherm van sproeigedroogd melkpoeder met een buigpunt bij een kritische wateractiviteit van 0,43 aw. Dankzij de hoge resolutie van de dynamische methode kunnen buigpunten in de curve zichtbaar worden gemaakt. In de amorfe glasachtige toestand is sorptie beperkt tot adsorptie. Door de glasovergang verandert de sorptie echter van oppervlakteadsorptie naar absorptie in het volledige materiaal, waardoor de isotherm plotseling veel steiler wordt.
De ideale wateractiviteit
Het doel van het onderzoeken van de hierboven beschreven faalmechanismen is niet alleen om de houdbaarheid te kunnen voorspellen. Het onderzoek dient ook om het ideale wateractiviteitsbereik vast te stellen waarmee de veiligheid, kwaliteit en houdbaarheid van het product worden gemaximaliseerd.
Deze ideale wateractiviteit wordt vervolgens de belangrijkste specificatie voor het productieproces.
De waarde kan zo worden gekozen dat:
- microbiële groei wordt voorkomen;
- chemische reacties zoveel mogelijk worden beperkt;
- de gewenste textuureigenschappen behouden blijven.
Om de ideale wateractiviteit te bereiken, moeten het productieproces en de receptuur worden geoptimaliseerd. Vervolgens moet de wateractiviteit van het product continu worden bewaakt.
De meest toegepaste processtap bij de productie van voedingsmiddelen is het verwijderen van vocht door middel van drogen. De meeste producten worden echter op gewicht verkocht. Het verwijderen van water verlaagt daardoor ook het verkoopbare gewicht en kan tot omzetverlies leiden.
Door de receptuur aan te passen kan de hoeveelheid vocht die bij de voorgeschreven wateractiviteit in het product aanwezig mag blijven, worden gemaximaliseerd.
Hiervoor kunnen bevochtigingsmiddelen of humectanten worden toegevoegd, zoals:
- suiker;
- zout;
- glycerine.
Deze stoffen verlagen de wateractiviteit zonder dat vocht uit het product hoeft te worden verwijderd.
Zorgvuldige bewaking van de wateractiviteit tijdens de productie kan bovendien het energieverbruik verminderen en ongewenst gewichtsverlies voorkomen. Dit voorkomt dat producten verder worden gedroogd dan nodig is, vermindert energieverspilling en maximaliseert de opbrengst.
Samengevat zorgt het vaststellen van een ideale wateractiviteitsspecificatie, het hierop afstemmen van de receptuur en het regelmatig meten van de wateractiviteit tijdens de productie voor een veilig product van hoge kwaliteit, met een optimale houdbaarheid en een maximale opbrengst.
De ideale wateractiviteit behouden: verpakking
Nadat de ideale wateractiviteit is vastgesteld, moet het product tijdens transport en opslag binnen deze waarde of bandbreedte blijven.
De wateractiviteit kan veranderen wanneer het product wordt blootgesteld aan de relatieve luchtvochtigheid in de omgeving. Wateractiviteit is namelijk ook gerelateerd aan de relatieve luchtvochtigheid bij evenwicht en daarmee aan de luchtvochtigheid tijdens opslag.
Wanneer een product met een wateractiviteit van 0,40 aw wordt blootgesteld aan een relatieve luchtvochtigheid van 60%, neemt het vocht uit de omgeving op totdat de wateractiviteit in evenwicht is met 0,60 aw.
Dit proces kost tijd. Wanneer het product echter niet voldoende wordt beschermd, kan de wateractiviteit buiten het ideale bereik komen te liggen en kan het product zacht worden.
Een verpakking met een goede vochtbarrière vertraagt de verandering in wateractiviteit.
De vochtbarrière-eigenschappen van verpakkingen worden doorgaans uitgedrukt als de Water Vapour Transmission Rate (WVTR). Deze waarde geeft aan hoeveel waterdamp door het verpakkingsmateriaal kan dringen en moet door de fabrikant van het verpakkingsmateriaal beschikbaar worden gesteld.
Het is belangrijk om een verpakking te kiezen waarvan de WVTR laag genoeg is om ongewenste verandering van de wateractiviteit te voorkomen. Het is echter ook mogelijk om een product onnodig zwaar te verpakken, waardoor extra kosten ontstaan.
Met behulp van Fickiaanse diffusie kan de snelheid waarmee de wateractiviteit in een verpakking met een bekende WVTR verandert, worden gemodelleerd. Ook kan worden berekend welke doorlaatbaarheid van de verpakking nodig is om de gewenste houdbaarheid te behalen.
De belangrijkste productspecificatie
Het uitvoeren van houdbaarheidsonderzoek en het bepalen van de juiste houdbaarheid kunnen overweldigend lijken. De in dit artikel besproken principes van ‘Shelf Life Simplified’ maken het proces overzichtelijker.
Het uitgangspunt is dat geen tijd hoeft te worden besteed aan faalmechanismen die op basis van de verwachte wateractiviteit niet waarschijnlijk zijn.
Vervolgens kan met gericht en praktisch experimenteel onderzoek het ideale wateractiviteitsbereik van het product worden vastgesteld.
Tot slot kan de juiste verpakking worden geselecteerd op basis van het vermogen om deze ideale wateractiviteit gedurende de gewenste houdbaarheid te behouden, ongeacht de omstandigheden tijdens transport en opslag.
Door wateractiviteit als belangrijkste productspecificatie te gebruiken, kunnen producenten de veiligheid, kwaliteit, houdbaarheid en opbrengst van hun producten gericht optimaliseren.
Referenties
Bron: Novasina – Shelf Life Simplified: A Water Activity Based Approach. Vertaling gepubliceerd met toestemming als officiële Novasina-distributeur.



