La scorsa volta abbiamo fornito la definizione formale di Aw e un metodo per misurarla. Al contrario del concetto di “acqua legata” che non trova un riscontro parimenti rigoroso e univoco in letteratura, né tantomeno dispone di apparato teorico utile, l’Aw può essere fonte di molti risultati interessanti.

Riassumendo l’Aw esprime in un certo senso il comportamento non ideale dell’acqua, la cui “intensità” può essere espressa in termini pratici dalla sua tensione di vapore.

Vediamo ora come si collega l’Aw alla curva di congelamento: in pratica si tratta di applicare le definizioni.

All’equilibrio i potenziali chimici dell’acqua nelle due fasi, liquida e solida, devono essere gli stessi appunto per definizione, e quindi anche le rispettive Pw saranno le medesime. Per il calcolo in condizioni sotto lo zero, si considera la pressione di vapore standard nel caso di acqua sovraraffreddata alle varie temperature.

Questo significa che è sufficiente trovare la temperatura T all’equilibrio delle fasi per la quale le due pressioni si equivalgono. Per la verifica si possono impiegare equazioni di stato non ideali. La curva di congelamento che ne deriva sarà l’insieme delle temperature all’equilibrio in cui le Aw di acqua e ghiaccio si equivalgono.

Molti autori hanno correlato termodinamicamente l’attività dell’acqua al punto di congelamento, si veda ed esempio “Relationship Between Water Activity and Freezing Point Depression of Food Systems” di C. S. CHEN, Journal of Food Science.

È da notare inoltre che sono stati elaborati diversi modelli per il calcolo dell’Aw a partire dall’equazione di Norrish:

Aw=XweKxs2A_{w}=X_{w}e^{Kx_{s}^2}

Dove K è la costante di Norrish calcolata con varie metodologie, sviluppate e aggiornate nel corso degli anni.

E per sistemi complessi costituiti da più ingredienti? In generale, più un componente interagisce con l’acqua, più diminuisce la tensione di vapore del sistema. È da tenere bene a mente che le curve di congelamento cambiano ovviamente forma variando gli ingredienti. Ma questo avviene anche a parità di solidi e di punto di congelamento: ho quantità di ghiaccio diverse a seconda della natura di questi solidi (ad esempio variando tipologia di fibre). In altre parole non ho una connessione chiara e univoca tra punto di congelamento e quantità di ghiaccio.

Ma per una valutazione spiccia, ancora una volta ci viene in soccorso l’isoterma di adsorbimento per i vari ingredienti. Un esempio è nel grafico riportato. Si vede come le gomme, avendo un maggiore controllo sulla mobilità dell’acqua, abbassano l’Aw in modo molto più efficace di quanto possano fare le fibre insolubili a base di cellulosa.

Ad abbassare l’Aw naturalmente concorrono anche gli zuccheri, i sali, diversi polialcoli, proteine idrolizzate, e molte molecole alimentari come anche le fibre a basso p.m.

Si può concludere infine che l’Aw è un parametro decisamente più interessante del concetto semplicistico di “acqua legata”, termine abusato e sovente impiegato a sproposito.

Auspico quindi un ulteriore sviluppo della sua applicazione nel settore del gelato, alla luce pure del suo inquadramento in una cornice teorica riconosciuta dalla comunità scientifica.

 

Foto: Attività dell’acqua rispetto al contenuto di alcuni ingredienti - Gustavo V. Barbosa-Cánovas, Anthony J. Fontana Jr., Shelly J. Schmidt, Theodore P. Labuza - Water Activity in Foods_ Fundamentals and Applications (Institute of Food Technologists Series)

 

 

 

Quest’opera è distribuita con Licenza Creative Commons Attribuzione – Non commerciale 3.0 Italia

 

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