Feuchtemessgeräte für Lebensmittel und aw-Wert-Messgeräte dienen der Bestimmung des Gesamtfeuchtegehalts (Wassermasse bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses) und der Wasseraktivität (aw) in Lebensmitteln. Beides sind grundlegende Größen für Qualitätssicherung und Lebensmittelsicherheit: Die Gesamtfeuchte beeinflusst zahlreiche Produkteigenschaften (Textur, Gewicht, Preis bei nach Gewicht verkauften Erzeugnissen); die Wasseraktivität hingegen bestimmt die Verfügbarkeit freien Wassers für chemische Reaktionen und mikrobielles Wachstum und ist bei vielen Lebensmitteln die maßgebliche mikrobiologische Sicherheitsgröße. Eingesetzt werden sie in der Lebensmittelindustrie, in Bäckereien, Konditoreien, Konservenbetrieben, Molkereien, Fleischwarenbetrieben und Eisdielen.
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Thermogravimetrische Waagen
Thermogravimetrische Waagen zur Bestimmung der Gesamtfeuchte von Lebensmitteln vereinen: eine hochauflösende Präzisionswaage (0,001 g), eine Trockenkammer mit Infrarot- oder Widerstandsheizung und Temperaturregelung sowie eine Software mit Programmen für jede Lebensmittelgruppe (Temperatur, Abbruchkriterium). Die Probe (5-10 g) wird erhitzt, bis der Masseverlust konstant bleibt (Asymptote); die prozentuale Differenz ergibt die Feuchte mit sehr guter Genauigkeit (±0,1 %). Die übliche Analysendauer beträgt 5-30 Minuten. Verwendet werden sie in der Teigwarenherstellung, beim Backen (Prüfung des Ausbackgrades), bei Süßwaren, bei Fleischwaren (Reifungskontrolle), bei Lebensmittelpulvern (Milchpulver, Kaffee, Gewürze) und bei getrockneten Erzeugnissen.
aw-Wert-Messgeräte
aw-Wert-Messgeräte bestimmen die Wasseraktivität (aw), eine dimensionslose Größe zwischen 0 und 1, die dem Wasserdampfdruck im Lebensmittel geteilt durch den Dampfdruck reinen Wassers bei gleicher Temperatur entspricht. Das Gerät arbeitet mit einer dicht schließenden, temperierten Messkammer, in die die Probe eingelegt wird: Nach dem Ausgleich (einige Minuten) misst ein Feuchtesensor (kapazitiv oder Taupunktspiegel) die relative Feuchte der mit der Probe im Gleichgewicht stehenden Luft. Der aw-Wert entspricht rF/100. Die üblichen Genauigkeiten liegen bei ±0,02 aw, die Auflösung bei 0,001 aw. Die Messdauer beträgt 5-30 Minuten. Eingesetzt werden sie zur Absicherung der mikrobiologischen Sicherheit und der Haltbarkeit von Lebensmitteln.
Was die Wasseraktivität bedeutet
Die Wasseraktivität bestimmt die mikrobiologische Stabilität eines Lebensmittels: Krankheitserreger wie Salmonella, Listeria und E. coli wachsen erst oberhalb von aw=0,86; Hefen oberhalb von aw=0,80; Schimmelpilze oberhalb von aw=0,60-0,65. Lebensmittel mit aw < 0,60 sind bei Raumtemperatur mikrobiologisch stabil (Trockenteigwaren, Kekse, Pulver). Bei Lebensmitteln mit mittlerem aw-Wert (0,60-0,85, etwa Obstkuchen, Trockenfrüchte, gereifte Fleischwaren) ist die richtige Führung des aw-Werts entscheidend für Lebensmittelsicherheit und Haltbarkeit. Produktvorgaben setzen vielfach aw-Höchstwerte im betrieblichen HACCP-Konzept fest.
Anwendungen
Zu den Anwendungen zählen: die Teigwarenindustrie (Feuchtekontrolle des Trockenerzeugnisses, aw für die Stabilität); das Backgewerbe (Brotfeuchte, Überwachung der Kekstrocknung); die Fleischwarenindustrie (Reifungskontrolle bei Schinken und Salami – der aw-Wert ist eine kritische Reifungsgröße); die Süßwarenindustrie (Qualitätsprüfung von Schokolade, Bonbons und Speiseeis); die Konservenindustrie (Stabilitätsprüfung von Konserven, Konfitüren und Trockenfrüchten); Lebensmittelpulver (Milchpulver, löslicher Kaffee, Gewürze); Säuglings- und Kleinkindnahrung (hohe mikrobiologische Anforderungen); Laboranalysen zum Nachweis der Übereinstimmung mit HACCP-Konzepten.
Bezugsnormen
Die maßgeblichen Normen sind: ISO 21807 (Mikrobiologie von Lebensmitteln – Bestimmung des aw-Werts); ISO 712 (Getreide); AOAC 925.45 (USA – Feuchte in Lebensmitteln); ASTM E1142 (Begriffe); UNI 12153 (Italien – Bestimmung des aw-Werts). Thermogravimetrische Waagen sind regelmäßig mit zertifizierten Gewichten zu kalibrieren; aw-Wert-Messgeräte werden mit gesättigten Salzlösungen bekannten aw-Werts kalibriert (zum Beispiel LiCl bei 11,3 %, MgCl2 bei 33 %, NaCl bei 75 %, K2SO4 bei 97 %). Für Anwendungen der Lebensmittelsicherheit wird eine Kalibrierung nach ISO 17025 empfohlen.
Auswahlkriterien
Die Auswahl des Geräts richtet sich nach der interessierenden Größe (Gesamtfeuchte oder aw-Wert – zwei verschiedene, einander ergänzende Größen), nach dem üblichen Produktspektrum, nach der geforderten Genauigkeit, nach der vertretbaren Analysendauer und nach der Anbindung an betriebliche LIMS zur Verwaltung der Qualitätsdaten. Laboratorien mit breitem Produktspektrum wählen modulare Geräte mit voreingestellten Programmen für jedes Lebensmittel; kleine Spezialbetriebe wählen kompakte Einzweckgeräte. Für FDA-regulierte Anwendungen wird die Konformität mit 21 CFR Part 11 empfohlen.
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