Mars 2005 - n°97

Mesure de l’activité de l’eau et Qualité du produit Les avantages des capteurs de point de rosée par miroir refroidi

Labcell Ltd
Contact en France : Biotrace SA - M. Eric MICHEL

L’activité de l’eau sert à mesurer le statut énergétique de l’eau dans un produit et joue un rôle important dans la croissance microbienne.

L’activité de l’eau est un facteur critique déterminant la durée de vie des produits. C’est l’activité de l’eau, et non la teneur en eau, qui détermine la limite minimale d’eau disponible pour la croissance microbienne. La température, le pH et plusieurs autres facteurs influencent le développement des micro-organismes mais l’activité de l’eau constitue souvent le facteur le plus déterminant. C’est à partir de 0,90 aw que la plupart des bactéries contaminantes se développent. Les moisissures et les levures se développent à 0,61 aw, la limite la plus faible pour les moisissures productrices de mycotoxines étant de 0,78 aw.
En plus de la contamination microbienne, l’activité de l’eau influence les réactions chimiques et enzymatiques. L’eau peut en effet modifier la réactivité chimique de plusieurs façons. Elle peut servir de solvant, de réactif ou changer la mobilité des réactifs en affectant la viscosité du système. L’activité de l’eau influe sur le brunissement non enzymatique, l’oxydation des lipides, la dégradation des vitamines, les réactions enzymatiques, la dénaturation des protéines, la gélatinisation ….
L’activité de l’eau a également un effet sur les propriétés texturales des aliments. Ceux dont l’activité de l’eau est élevée peuvent être décrits comme moites, juteux, tendres, à consistance moelleuse. On observe l’apparition d’attributs texturaux indésirables, notamment le durcissement, l’assèchement, l’affaissement et la rugosité, quand l’activité de l’eau de ces produits diminue. A contrario, la texture des aliments à faible activité de l’eau généralement décrits comme croquants et croustillants, ramollissent quand leur activité de l’eau augmente. L’activité de l’eau modifie également les propriétés de fluidité, de concrétion et d’agglutination des poudres et granules

L’activité de l’eau est un paramètre important dans le contrôle de la migration de l’eau des produits contenant plusieurs composants. Certains aliments, comme les gâteaux fourrés à la crème ou les céréales aux fruits secs, contiennent des composants présentant différents niveaux d’activité de l’eau. Les changements texturaux indésirables résultent souvent d’une migration d’humidité dans les aliments complexes. L’humidité migrera de la région présentant l’activité de l’eau la plus élevée vers celle ayant l’activité de l’eau la plus faible, mais le taux de migration dépend de plusieurs facteurs. Par exemple, la migration de l’humidité d’un fruit sec à forte activité de l’eau vers les céréales présentant une activité de l’eau plus faible, peut entraîner un durcissement et un assèchement du fruit ou un ramollissement des céréales.

Les instruments de mesure de l’activité de l’eau mesurent le statut énergétique (parfois appelé eau libre, non liée ou eau active) de l’eau présente dans un échantillon. L’eau est retenue par l’hydrogène, ion-dipôle et d’autres liaisons chimiques puissantes. De plus, certaines eaux sont moins fortement liées, mais ne sont toujours pas disponibles (comme dans un solvant pour les composants solubles dans l’eau). De nombreux processus de conservation tentent d’éliminer la contamination en réduisant la disponibilité de l’eau pour les microorganismes. La réduction de l’activité de l’eau permet aussi de minimiser les autres changements chimiques indésirables survenant durant le stockage. Les processus utilisés pour ce faire incluent des techniques telles que la concentration, la déshydratation, les agents stabilisant l’humidité, la congélation et la lyophilisation. Ces techniques permettent de contrôler la contamination car les microorganismes ne disposent pas d’eau.

Parce que l’eau existe sous divers états, les méthodes analytiques qui tentent de mesurer l’humidité totale dans les échantillons, ne sont pas toujours en concordance. L’activité de l’eau apporte une réponse plus adéquate. L’activité de l’eau par la mesure du point de rosée mesure l’équilibre de la phase liquide de l’eau d’un échantillon avec la phase vapeur contenu dans une chambre hermétique. Un échantillon est placé sur une coupelle insérée dans un bloc contenant des capteurs. Le capteur du point de rosée mesure la température du point de rosée de l’air alors que le thermomètre infrarouge mesure la température de l’échantillon. A partir de ces mesures, l’humidité relative est calculée en tant que rapport température du point de rosée, à tension de vapeur de saturation, à la température de l’échantillon. Une fois l’activité de l’eau de l’échantillon et l’humidité relative de l’air équilibrées, la mesure de l’humidité de l’espace révèle l’activité de l’eau de l’échantillon.

La méthode de mesure du point de rosée par miroir refroidi présente deux atouts majeurs : la vitesse et la précision. Le point de rosée du miroir refroidi constitue une première approche de la mesure de l’humidité relative basée sur les principes fondamentaux de thermodynamique. Etant donné que la mesure se base sur la détermination de la température, les instruments par miroir refroidi permettent des mesures précises (+0,003aw) en moins de cinq minutes. Pour certaines applications, les lectures rapides permettent aux fabricants d’effectuer un contrôle de l’activité de l’eau d’un produit sur la ligne de production. Les changements de traitement peuvent alors être effectués durant la production.

La reconnaissance accrue de l’importance de la mesure de l’activité de l’eau lui a valu d’être incorporée par la US Food and Drug Administration (Secrétariat Américain aux produits alimentaires et pharmaceutiques) dans la définition des consignes de sécurité. Ces consignes ont pour but de détailler les exigences et les pratiques spécifiques devant être respectées par l’industrie afin de s’assurer que les produits sont fabriqués dans de bonnes conditions sanitaires et que ces derniers sont purs, sains et qu’ils ne présentent aucun danger. Auparavant, la mesure de l’activité de l’eau constituait une expérience frustrante. Les nouvelles technologies ont depuis grandement amélioré la rapidité, la précision et la fiabilité des mesures.