Su aktivitesi

Su aktivitesi ya da aw substrattaki kısmi buhar basıncının standart durumdaki suyun kısmi basıncına oranıdır. Gıda bilimi alanında, standart durum çoğunlukla aynı sıcaklıktaki suyun kısmi basıncı olarak tanımlanır. Bu özel tanımı kullanarak, saf distile su tam olarak bir su aktivitesine sahiptir.Sıcaklık arttıkça, aw  (kristalli tuzlu ya da şekerli bazı ürünler hariç) tipik olarak artar.

Yüksek aw substratlar mikroorganizmalara daha fazla destek eğilimindedirler. Genellikle  bakteriler en az 0.91, ve mantarlar en az 0.7 su aktivitesine gereksinim duyarlar. ayrıca fermantasyon agöz atabilirsiniz.

Su yüksek aw değeri olan yerden düşük aw değeri olan yere doğru göç eder. Örneğin, eğer bal (aw ≈ 0.6) nemli havaya maruz kalırsa (aw ≈ 0.7) havadan su çeker. Salam (aw ≈ 0.87) kuru havaya maruz kalırsa (aw ≈ 0.5) kurur.

Gıda üreticileri gıdaların raf ömrünü hesaplayabilmek için su aktivitesini kullanırlar. Bir ürün belirli bir su aktivitesi altında tutulduğu takdirde, küf üremesi baskılanır ve bu raf ömrünü uzatır.

Su aktivitesi değeri farklı ürünlerden yapılan bir gıda ürününde nem göçünü sınırlandırmada yardımcı olabilir. Daha yüksek su aktivitesine sahip üzüm ve daha düşük su aktivitesine sahip kepek ekmeği bir arada paketlenirse üzümdeki nemin bir kısmı kepek ekmeğine göç eder ve üzüm kururken kepek ekmeği de nemli bir hal alır. Gıda tasarımcıları, ne kadar nem göçünün ürünlerini etkileyeceğini tahmin edebilmek için su aktivitesini kullanırlar.

Su aktivitesi HACCP programlarında kritik kontrol noktaları gibi birçok durumda kullanılır. Gıda ürünleri örnekleri aralıklı olarak gıda üretim yerlerinden alınır ve su aktivite değerleri ölçülür, gıda güvenliği ve gıda kalitesi açısından bu değerler belirlenen aralıkta olmalılardır. ölçümler asgari dakika içinde yapılır ve önemli gıda üretim tesislerinde düzenli olarak yapılmalıdır.

Araştırmacıla yıllarca bakteri çoğalması ile su etkinliğini kıyasladılar ve bu değerlerin evrensel olmadığını keşfettiler, bu değerler her bir gıda ürünü için farklıdır. W. J. Scott bakteri çoğalmasının su içeriği ile değil su aktivitesi ile ilişkili olduğunu ilk olarak 1953 yılında ortaya koydu. Bakteri çoğalmasının belirli su aktivite değerlerinde kısıtlandığı hakkında sağlam deliller ortaya koydu. FDA'nın orta nemli gıdalar için düzenlemeleri bu değerlere dayanır.

Rezistif elektrolitik higrometreler, kılcal güç ile iki küçük cam çubuk arasında sıvı elektrolit şeklinde algılama elemanı kullanırlar. Su buharı kazancında veya kaybında elektrolitller değişikliğe uğrarlar. Direnç bağıl nem ile ve numunenin su aktivitesi ile doğru orantılıdır (buhar-sıvı dengesi sağlandıktan sonra). Bu ilişki ölçüm odasındaki iyi tanımlanmış ve yeniden üretilebilir hava tuz-su karışımları kullanılarak doğrulama veya kalibrasyon ile kontrol edilebilir.

Kapasitans higrometreler ve sensörler gibi bir gecikme yaşanmaz ve yüzey etkin bir algılama mekanizması olmadığından temizleme işlemi gerektirmez. Uçucular prensip olarak, ölçüm performansı etkilerler—özellikle eletrolitler içinde ayrışırlar ve böylece elektrolit direncini değiştiriler. Bu tarz etkiler kimyasal koruma filtreleri ile uçucu bileşiklerin sensöre gelmeden önce absorbe edilmesini sağlayarak kolayca engellenebilir.

Kapasitans higrometre bir yapay membran yalıtkanla ayrılan iki yüklü plakalardan oluşur. Zar suyu emer, yük tutma kabiliyetindeki artış ve kapasitans (direnç) ölçülür. Bu değer kabaca, sensör-özel kalibrasyon ile tanımlanan su aktivitesiyle orantılıdır.

Kapasitans higrometreler uçucu kimyasallardan etkilenmezler ve diğer alternatif sensörlerden çok daha küçük olabilirler. Temizlenmeleri gerekmez, ancak doğrulukları çiy noktası higrometrelerinden daha azdır (+/- 0.015 aw). Düzenli kalibrasyon kontrolleri yapılmalıdır ve yapay membranda kalan sudab etkilenebilirler.

Temiz yüzeylerdeki çiy tanelerindeki sıcaklık buhar basıncı ile doğrudan ilişkilidir. Çiy noktası higrometresi kapalı numune odasının üzerine bir yansıtıcı koyarak çalışır. Yansıtıcı çiy noktası sıcaklığına kadar optik sensör ile ilçülerek soğutulur. Bu sıcaklık daha sonra psikometrik grafikler vasıtası ile odanın bağıl nemini bulmak için kullanılır.

Bu yöntem teorik olarak en doğru yöntemdir ( +/- 0.003 aw ) ve genellikle hızlıdır.  Yansıtıcıda kalıntı birikmesi durumunda sensörü temizlemek gerekir.

Su aktivitesi, nem emme izoterm eğrisi olarak bilinen doğrusal olmayan bir ilişkideki su içeriği ile ilgilidir. Bu izotermler substrat ve sıcaklığa özgüdür. izotermler, farklı depolama şartlarında zaman içinde ürün stabilitesini öngörmekte yardımcı olabilirler.

Kendi su aktivitesi, çevresindeki bağıl nemden daha fazla olan bir çözeltide net evopotasyon meydana gelir. Su aktivitesi,çevresindeki bağıl nemden daha az olan bir çözelti net olarak kendine su çeker. Bu nedenle, kapalı bir ortamdaki nemi dengelemek için farklı çözleltiler kullanılabilirler.