Phép đo hoạt độ nước (aw) hoặc độ ẩm tương đối cân bằng (ERH) là một thông số quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng các sản phẩm và vật liệu nhạy cảm với độ ẩm. Hoạt độ nước được định nghĩa là lượng nước tự do, không bị liên kết hóa học, có trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và các sản phẩm khác.

Hãy cùng bắt đầu với một số lý thuyết cơ bản:

Nước là gì?

Nước (H2O) là một chất lỏng trong suốt được tìm thấy trên khắp hành tinh. Một chu trình nước tồn tại: nước bốc hơi từ các dòng suối, hồ, sông và đại dương; sau đó hơi nước ngưng tụ trong khí quyển rồi quay trở lại mặt đất dưới dạng mưa.

Sự bay hơi xảy ra dựa trên áp suất hơi bão hòa của nước. Áp suất hơi nước, hay áp suất hơi bão hòa, biểu thị lượng hơi nước có thể tồn tại dưới dạng khí hòa lẫn trong không khí và rất phụ thuộc vào nhiệt độ.

Độ ẩm tương đối là lượng áp suất hơi nước có trong không khí so với áp suất hơi bão hòa. Sự ngưng tụ xảy ra khi độ ẩm tương đối trên 100%. Hơi nước sẽ ngưng tụ từ không khí và các giọt nước sẽ xuất hiện.

Nước là thành phần chính của hầu hết các sinh vật sống. Từ góc độ sinh học, nước có nhiều đặc tính riêng biệt rất quan trọng cho sự sinh sôi của sự sống. Nó thực hiện vai trò này bằng cách cho phép các hợp chất hữu cơ phản ứng theo những cách cuối cùng cho phép nhân rộng. Tất cả các dạng sống đã biết đều phụ thuộc vào nước.

Những sản phẩm nào chứa nước?

Có hai nhóm sản phẩm lớn:

1. Ưa ẩm (Hygroscopic): Các chất hấp thụ nước từ môi trường xung quanh

  • Muối
  • Sợi thực vật (gỗ, giấy, nông sản…)
  • Các sản phẩm từ thịt

2. Kỵ nước (Hydrophobic): Các chất không hấp thụ nước từ môi trường xung quanh

  • Khí
  • Cát, thủy tinh dạng bột
  • Kim loại dạng bột

Hoạt độ nước (aw) là gì?

Hoạt độ nước thường được mô tả là phép đo lượng “nước tự do” hoặc “nước không bị liên kết hóa học”. Những thuật ngữ này có thể dễ hiểu, nhưng không bao quát hết tất cả các khía cạnh của hoạt độ nước.

Định nghĩa chính xác là: “Hoạt độ nước (aw) của một thực phẩm là tỷ lệ giữa áp suất hơi của chính thực phẩm đó, khi ở trạng thái cân bằng hoàn toàn không bị xáo trộn với môi trường không khí xung quanh, và áp suất hơi của nước cất trong cùng điều kiện. Hoạt độ nước 0.80 aw có nghĩa là áp suất hơi bằng 80% so với nước tinh khiết. Hoạt độ nước tăng theo nhiệt độ. Điều kiện độ ẩm của một sản phẩm có thể được đo bằng độ ẩm tương đối cân bằng (ERH) thể hiện bằng phần trăm hoặc hoạt độ nước thể hiện dưới dạng số thập phân.” (Nguồn: Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ – FDA).

Công thức tính aw là:

Trong đó p là áp suất hơi nước trên bề mặt sản phẩm và ps là áp suất hơi nước trên bề mặt nước tinh khiết. Cả hai đều được đo ở nhiệt độ của sản phẩm và vì là một tỷ lệ nên giá trị luôn nằm trong khoảng từ 0…1. Cả hai tham số trong công thức aw đều phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó aw cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Điều này là do nhiệt độ làm thay đổi cách nước tương tác với sản phẩm đang được thử nghiệm.

Quy trình đo Hoạt độ nước (aw)

Các bước thực hiện phép đo

Là một phép đo định tính, điều quan trọng là phải loại bỏ các yếu tố biến đổi khi thực hiện phép đo. Điều này bao gồm nhiệt độ và việc chuẩn bị mẫu.

Bước 1: Chuẩn bị mẫu

Đặt một lượng mẫu sản phẩm vào cốc đựng mẫu Rotronic (độ sâu 14 hoặc 40 mm).

  • Khuyến nghị: Đổ đầy mẫu đến cách miệng cốc khoảng 3mm nếu có thể. Lượng không khí trong cốc càng ít, thời gian để đạt trạng thái cân bằng càng nhanh.
  • Quan trọng: Không để mẫu chạm vào đầu dò đo! Sự nhiễm bẩn đầu dò sẽ làm sai lệch tất cả các phép đo sau này với các mẫu sản phẩm khác.

Bước 2: Cố định mẫu

Đặt cốc đựng mẫu vào giá đỡ mẫu

Bước 3: Làm kín buồng đo

Đóng nắp hoặc đặt đầu dò đo lên giá đỡ mẫu

  • Quan trọng: Đầu dò và giá đỡ mẫu phải tạo thành một lớp đệm kín. Chỉ khi đó hệ thống mới kín và trạng thái cân bằng mới có thể đạt được.

Bước 4: Tiến hành đo

Hoạt độ nước có thể được đo bằng hai cách: thông qua một mô hình dự đoán hoặc bằng cách chờ cho đến khi áp suất hơi nước và nhiệt độ đạt trạng thái cân bằng bên trong buồng đo. Các thiết bị Rotronic có phần mềm Aw Quick tích hợp để thực hiện quy trình này một cách nhanh chóng và lặp lại.

Kiểm soát nhiệt độ

Hoạt độ nước rất nhạy cảm với nhiệt độ. Các phép đo chỉ có thể được thực hiện khi mẫu sản phẩm, giá đỡ mẫu và cảm biến đo đạt nhiệt độ ổn định. Nhiều tiêu chuẩn yêu cầu các phép đo phải được thực hiện ở một nhiệt độ cụ thể.

Trong những tình huống mà nhiệt độ môi trường xung quanh không thể kiểm soát hoặc khi bạn muốn kiểm tra mẫu ở nhiệt độ khác, cần sử dụng hệ thống kiểm soát nhiệt độ. Rotronic cung cấp các giải pháp đo lường cho cả hai ứng dụng này.

Nguyên lý đo lường

Rotronic đo hoạt độ nước bằng cảm biến điện dung màng mỏng. Điện dung của cảm biến thay đổi dựa trên số lượng phân tử nước trong không khí. Rotronic sử dụng cùng một nguyên lý này cho phép đo độ ẩm tương đối: 0…1 aw = 0…100 %RH. Cảm biến độ ẩm HygroMer WA1 có độ ổn định và độ chính xác lâu dài tuyệt vời.

Thiết bị đo hoạt độ nước

Để thực hiện các phép đo hoạt độ nước một cách chính xác và hiệu quả, bạn có thể tham khảo các sản phẩm chuyên dụng từ Rotronic, thương hiệu hàng đầu thế giới về giải pháp đo lường.

Thiết Bị Đo Hoạt Độ Nước Bluetooth Rotronic AwEasy

Với thiết kế cầm tay tiện lợi và kết nối Bluetooth, AwEasy là giải pháp hoàn hảo cho các phép đo tại chỗ. Bạn có thể dễ dàng kiểm tra hoạt độ nước ngay trên dây chuyền sản xuất, kho bãi hoặc trong quá trình vận chuyển. AwEasy mang lại sự linh hoạt và hiệu quả tối đa.

Xem chi tiết sản phẩm tại đây.

Thiết bị phân tích hoạt độ nước ổn định nhiệt độ Rotronic AW-Therm

Đây là dòng máy đo hoạt độ nước chuyên dụng cho phòng thí nghiệm, nơi yêu cầu độ chính xác và độ ổn định cao. AW-Therm được trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ chủ động, giúp loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường lên kết quả đo, đảm bảo kết quả chính xác tuyệt đối.

Xem chi tiết sản phẩm tại đây.

Đầu dò hoạt độ nước Rotronic HC2A-AW

Được thiết kế chuyên biệt để đo hoạt độ nước, đầu dò HC2A-AW là trái tim của các hệ thống đo hoạt độ nước Rotronic. Với độ chính xác vượt trội (± 0.008 aw), nó cung cấp các phép đo nhanh chóng và đáng tin cậy. Đầu dò này có thể dễ dàng kết nối với các máy đo để bàn (như HygroLab) hoặc các thiết bị cầm tay, mang lại sự linh hoạt tối đa cho mọi ứng dụng.

Xem chi tiết sản phẩm tại đây.

Lời kết

Việc kiểm soát hoạt độ nước là một bước không thể thiếu để đảm bảo chất lượng và độ an toàn của sản phẩm dược phẩm. Bằng cách sử dụng các thiết bị đo chính xác, doanh nghiệp có thể chủ động ngăn ngừa các vấn đề tiềm ẩn, từ sự phát triển của vi sinh vật đến những biến đổi hóa lý không mong muốn.

Là nhà phân phối chính thức của Rotronic – thương hiệu hàng đầu thế giới về giải pháp đo lường, Unitek cam kết mang đến những thiết bị đo hoạt độ nước chuyên dụng, chính xác và đáng tin cậy. Chúng tôi tự tin đồng hành cùng các doanh nghiệp dược phẩm, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Để được tư vấn và hỗ trợ chi tiết, xin vui lòng liên hệ UNITEK:

📞 Hotline: 0915.287.010

📧 Mail: hongy.nguyen@unitekco.com

🌐 Website: www.rotronic.com.vn