Su Aktivitesi Ölçüm Yöntemleri: Çiğ Noktası, TDL ve Kapasitif Sensör

Hangi algılayıcıyı kullanırsanız kullanın, ölçüm numunenin içinden alınmıyor. Cihaz numuneyi kapalı bir haznede bekletiyor ve numunedeki su ile üstündeki hava dengeye geldiğinde o havanın bağıl nemini okuyor. Su aktivitesi ölçüm yöntemlerini ayıran, bu nemi hangi izden çıkardıkları. Soğutulmuş ayna bir sıcaklıktan, TDL bir lazer ışınından, kapasitif ve dirençli sensörler bir elektriksel değişimden yola çıkıyor.

Aynı numune iki cihazda farklı değer verdiğinde ya da aromalı bir sosta okuma bitmediğinde, sorunu önce cihazda aramak kolay. Oysa fark algılayıcının okuduğu izden, numunenin sıcaklığından ya da erken alınan okumadan da doğabiliyor. Bu ayrım size broşürdeki ±0,003 gibi bir sayının neyi anlattığını da gösteriyor.

Su Aktivitesi Ölçüm Yöntemlerinin Ortak İlkesi: Kapalı Hazne ve Denge

Ürüne daldırıp su aktivitesini (aw) okuyan bir algılayıcı yok. Decagon'un 2006 tarihli teknik belgesine göre numune kapalı bir haznede baş boşluğundaki havayla dengeye geliyor. Dengede ölçülen bağıl nem, yani denge bağıl nemi (ERH, equilibrium relative humidity), aw değerini veriyor: aw = ERH/100.

Her aw ölçümü bu dengeye dayandığı için FDA'nın su aktivitesi teknik rehberi ekipmanın bir bağıl nem ölçerle aynı olabileceğini yazıyor. Tek koşul, algılayıcının numuneyle birlikte yalıtılabilmesi. Aynı rehber, ön elemede kullanılan saç higrometresinin sonucunu yaklaşık sayıyor.

Dört Algılayıcı İlkesi

Dengedeki havanın nemini dört farklı algılayıcı okuyabiliyor. Soğutulmuş ayna, havanın çiğ noktası sıcaklığını ölçüyor. Ayarlanabilir diyot lazer (TDL, tunable diode laser), suya özgü bir dalga boyundaki ışının su buharında ne kadar zayıfladığına bakıyor. Kapasitif sensörde higroskopik bir polimerin dielektrik sabiti, dirençli elektrolitik sensörde ise bir elektrolit çözeltinin empedansı nemle birlikte değişiyor.

Birincil ve İkincil Yöntem Ayrımı

AQUALAB'ın ölçüm yöntemleri sayfası bu dört algılayıcıyı iki gruba ayırıyor. Su buharının kendi fiziksel özelliğini ölçen çiğ noktası ve TDL birincil, elektriksel bir değişimden aw çıkaran kapasitif ve dirençli sensörler ise ikincil yöntem sayılıyor. Üreticiye göre ikincil yöntemler sürüklenmeye, kirlenmeye ve girişime daha yatkın; bu yargıyı üreticinin görüşü olarak aktarıyoruz.

Cheng ve arkadaşlarının 2025 tarihli hakemli çalışması bağımsız bir gerekçe veriyor. Çiğ noktası yalnızca su buharı fiziğine dayandığı için aynanın sıcaklığı yeterince hassas denetlendiği sürece kalibrasyon istemiyor. Kapasitif filmde ise kapasitans ile bağıl nem arasında temel bir fiziksel ilişki bulunmadığından kapsamlı kalibrasyon gerekiyor. Bu yüzden iki sınıfı bir doğruluk sıralaması gibi okumamanızı öneriyoruz; sınıflar algılayıcının neye dayandığını anlatıyor.

Soğutulmuş Ayna Çiğ Noktası: İki Sıcaklıktan aw Hesabı

Soğutulmuş ayna çiğ noktası (chilled mirror dew point) yönteminde numune kabı bir sensör bloğuna kapatılıyor. Bloktaki ayna baş boşluğunun çiğ noktası sıcaklığını, kızılötesi termometre numunenin sıcaklığını ölçüyor, fan da dengelenmeyi hızlandırıyor. Cihaz iki sıcaklıktaki doygun buhar basınçlarını birbirine oranlıyor ve sonuç aw oluyor.

Ölçüm iki sıcaklığın farkına dayandığı için doğruluğu da o farkın ne kadar iyi ölçüldüğüne bağlı. AQUALAB 4 kullanım kılavuzu (Aralık 2025), aw'yi 0,001 doğrulukla bilmek için sıcaklık farkının 0,017 °C doğrulukla ölçülmesi gerektiğini yazıyor. Aynı kılavuza göre aw değeri 0,03'ün altındaki numunelerde ekran sonucu "<" işaretiyle veriyor, çünkü değer aynanın soğutma kapasitesinin altında kalabiliyor.

Üretici bu yöntem için ±0,003 aw doğruluk ve 5 dakika ya da daha kısa okuma süresi belirtiyor. Sayı Decagon'un 2006 belgesinde ve Aralık 2025 tarihli kılavuzda aynı. İncelediğimiz kaynaklarda bu sayıyı doğrulayan bağımsız bir karşılaştırma yok, bu yüzden onu üretici belirtimi olarak okumanızı öneriyoruz. Ölçüm bir sıcaklık tayinine dayandığı için kalibrasyon gerekmiyor; standart tuz çözeltisi cihazın düzgün çalıştığını doğruluyor.

Yöntemin sınırını uçucu bileşenler çiziyor. Kılavuza göre etanol ya da propilen glikol gibi uçucuların genellikle %1'in üzerindeki derişimleri aynada yoğuşabiliyor ve sudan farklı olarak buharlaşıp gitmiyor. Uçucu taşıyan bazı numuneleri yine de bu yöntemle doğru ölçebiliyorsunuz.

TDL Sensör: Lazerle Su Buharını Ölçmek ve Uçucu Etkisi

TDL sensör, baş boşluğundan geçen bir lazer ışınının su buharı yüzünden ne kadar zayıfladığını ölçüyor ve buhar basıncını oradan buluyor. Kılavuza göre haznede ayarlanabilir bir lazer ve bir InGaAs (indiyum galyum arsenit) fotodiyot bulunuyor. Numune sıcaklığını kızılötesi bir sensör ölçüyor ve cihaz buhar basıncını o sıcaklıktaki doygun buhar basıncına bölüyor.

Dalga Boyu ve Ölçüm İlkesi

AQUALAB'ın 2016 tarihli TDL uygulama notuna göre lazer, tek bir su buharı soğurma çizgisini 1854 nm'de tarıyor. Bu soğurma suya özgü olduğu için öteki uçucu buharlar okumayı bozmuyor. Süreyi belirleyen adım yine numune ile baş boşluğu arasındaki denge, bu yüzden üreticiye göre TDL ile çiğ noktası benzer sürede okuyor. TDL ve TDL 2 kılavuzu (Aralık 2025) 25 °C'de ±0,005 aw doğruluk belirtiyor; bu da bir üretici belirtimi.

Yağ ve Etanol Örneğinde Ne Görüldü

Aynı 2016 notu, üreticinin TDL kullanacak biçimde değiştirdiği bir prototip cihazla yaptığı testleri anlatıyor ve hakemli bir yayına dayanmıyor. Çiğ noktası yöntemi %50 ve %75 etanol çözeltilerinde çiğ noktası bulamadı. %75 etanolde donma noktası yöntemi 0,6118, TDL 0,6722, kapasitif sensör ise 0,7889 okudu. TDL bağımsız yönteme kapasitif sensörden daha yakın çıktı, ama not TDL değerlerinin donma noktası verisiyle istatistiksel olarak eşdeğer olmadığını kendisi yazıyor.

AQUALAB'ın uçucu bileşenler sayfasındaki testlerde ise TDL hem en doğru cihaz kabul ediliyor hem de karşılaştırma standardı yapılıyor. Bu yüzden o testler TDL'nin üstünlüğünü bağımsız olarak gösteremiyor. Uçucunun etkisi derişime ve ürünün matrisine bağlı olduğu için hangi algılayıcının gerektiğini sizin numunenizde ölçmeden kestirmek zor.

Kapasitif Sensör ve Dirençli Elektrolitik Sensör: Kalibrasyonla Çalışan Ölçüm

Kapasitif ve dirençli sensörler bağıl nemi bir malzemenin elektriksel değişiminden çıkarıyor. Doğrulukları da bu yüzden iki şeye bağlı: kalibrasyona ve numune ile algılayıcının aynı sıcaklıkta durmasına. Buna karşılık kapasitif sensör, aynanın uçucularda yaşadığı yoğuşma sorununu yaşamıyor.

Polimer Film, Elektrolit ve Kalibrasyon

Kapasitif sensörde higroskopik polimer su aldıkça dielektrik sabiti değişiyor ve sensör bu değişimi bağıl neme çeviriyor. Decagon'un 2006 belgesi bu sensörler için tüm aw aralığında ±0,015 aw doğruluk veriyor ve bilinen tuz standartlarıyla kalibrasyonu şart koşuyor.

AQUALAB 4 kılavuzuna göre kapasitif sensör histerezis gösterebiliyor, yani yüksek aw değerli bir numune sonraki okumaları etkileyebiliyor. Kılavuz bu yüzden sensörün kuruması için 1 saat beklemenizi öneriyor. Üreticiye göre kapasitif ölçüm uçucularda genellikle daha düşük kesinlik ve daha uzun süre veriyor.

Dirençli elektrolitik sensörde nemle değişen büyüklük, bir elektrolit çözeltinin empedansı. AQUALAB bu sensörün uçuculara karşı filtre istediğini, her uçucu için ayrı bir filtre gerektiğini ve okuma süresinin belirgin biçimde uzadığını yazıyor.

Bağımsız Veri: Düşük Maliyetli Kapasitif Ölçerler

Minnesota Üniversitesi'ndeki ekip yedi düşük maliyetli cihaz tipini doymuş tuz çözeltilerinde sınadı. Fiyatları 100 USD'nin altından yaklaşık 2.000 USD'ye uzanan bu cihazların hepsi polimer membranlı dielektrik sondayla çalışıyor. Cihazların çoğu aw yaklaşık 0,7'nin altında gerçek değerden yüksek, üstünde ise düşük okudu.

Sapma aw ile doğrusal ilerlediği için doğrusal bir düzeltmeyle giderilebiliyor. Dengeye varış cihaza göre yaklaşık 10 ile 45 dakika sürdü ve çalışma bütün cihazlar için 45. dakika okumasını kullandı. Yazarlar bir cihazda bir yıl sonra küçük ama sistematik bir kayma gördü, bu yüzden düzeltme eğrisini düzenli olarak yenilemenizi öneriyoruz.

Yöntemleri Karşılaştırmak: Doğruluk, Süre ve Sıcaklık Denetimi

Doğruluk ve süre sütunları üretici belirtimlerinden geliyor; bağımsız veriye dayanan hücreyi ayrıca işaretledik.

Doğruluk Sayıları Neyi İfade Eder

Tablodaki ±0,003, ±0,005 ve ±0,015 üç farklı sensörün üretici doğruluğunu gösteriyor, yani aralarındaki fark bir çelişki sayılmaz. Kılavuzların belirtim tablosundaki 0,001 aw ise tekrarlanabilirliği, yani aynı numunenin tekrarlı okumalarının birbirine yakınlığını anlatıyor. Cheng ve arkadaşlarının Uluslararası Standardizasyon Örgütü'nün (ISO) 18787 standardından aktardığı 0,005 aw ise bir yeniden kalibrasyon eşiği; TDL'nin ±0,005'iyle yalnızca sayıca örtüşüyor.

Aynı makale ISO 5725'e dayanarak doğruluğu, gerçek değere yakınlık (trueness) ile kesinliğin (precision) birleşimi olarak tanımlıyor. Bir broşürdeki sayıyı okurken bunlardan hangisinin verildiğine bakmanızı öneriyoruz.

Süre ve Sıcaklık Denetimi

AQUALAB'a göre çoğu ürün bu cihazlarda yaklaşık 3,5 dakikada dengeye geliyor ve okuma 3–5 dakikada çıkıyor. AQUALAB 4 kılavuzu, cihazın iç sıcaklığını 15–50 °C arasında denetleyebildiğini belirtiyor.

Cheng ve arkadaşlarının sınadığı düşük maliyetli cihazların hiçbirinde ise sıcaklık denetimi yoktu. Yazarlar bu cihazlar için sıcaklığı denetlenen bir oda ya da dolap gerektiğini yazıyor. Hangi yöntemi seçerseniz seçin, sıcaklığı kimin denetlediği sorusu sonucu en az doğruluk sayısı kadar etkiliyor.

Ürününüzü ve içinde uçucu bir bileşen olup olmadığını teklif formundan bize yazın, hangi ölçüm ilkesinin size uygun olduğunu birlikte belirleyelim. Çiğ noktası, TDL ve kapasitif sensörlü AQUALAB su aktivitesi ölçüm sistemlerini marka sayfamızda inceleyebilirsiniz.

ISO 18787: Standardın Ölçüm İlkeleri ve Kapsamı

ISO 18787:2017, katalog özetine göre, insan gıdası ve hayvan yeminde 0 ile 1 arasında aw tayini yapan yöntemlerin ilkelerini ve gereksinimlerini koyuyor. Bir teklifte "standarda uygun ölçüm" ifadesini gördüğünüzde neyin kastedildiğini bu kapsam söylüyor.

Kapsam, Üç İlke ve Kapsam Dışı Ürünler

ISO'nun katalog sayfasındaki özete göre standart üç ölçüm ilkesi sayıyor: çiğ noktası ölçümü, bir elektrolitin elektriksel iletkenliğindeki değişim ve bir polimerin geçirgenliğindeki (permittivity) değişim. Bu üç ilke soğutulmuş aynayı, dirençli elektrolitik sensörü ve kapasitif sensörü karşılıyor. Lazerin özette geçmemesi, TDL'nin standarda aykırı olduğunu göstermiyor.

Donma noktasının altında saklanan ürünler, su-yağ emülsiyonları ve şeker, tuz ya da mineral gibi kristal ürünler kapsamın dışında kalıyor. Alkol gibi uçucu bileşik içeren ürünlerde ekipmanın uyarlanması gerekebiliyor. Standardın ilk baskısı Kasım 2017'de yayımlandı, 2023'te gözden geçirilip onaylandı ve ISO 21807:2004'ün yerini aldı.

Cihazdan Beklenenler: Cheng ve Arkadaşlarının Aktarımı

Standardın tam metni ücretli ve biz onu okumadık, bu yüzden sayısal gereksinimleri Cheng ve ark.'nın (2025) aktarımıyla veriyoruz. Makaleye göre standart, kalibrasyon aralığında doğrusal tepki ve ölçüm sıcaklığını 25 °C ± 1 °C'de tutan bir sıcaklık düzenleme sistemi bekliyor. Aktarılan öteki ölçütler en az 0,0001 aw iç çözünürlük, en az 0,001 birimlik gösterge ve en çok 0,0003 genlikli bir platoyla tanımlanan son ölçüm noktası. Yeniden kalibrasyondan önce izin verilen en büyük hata 0,005 aw ve sınanan düşük maliyetli cihazların hiçbiri bu ölçütlerin tümünü karşılamadı.

Ölçüm Hataları: Sıcaklık Farkı, Erken Okuma ve Numune Hazırlama

Yöntem ne olursa olsun, hatanın bir bölümü numunenin sıcaklığından ve hazırlanışından geliyor ve aşağıdaki sayılara göre algılayıcılar arasındaki belirtim farkından büyük olabiliyor.

Numune ile Hazne Arasındaki Sıcaklık Farkı

FDA'nın Stoloff'un 1978 tarihli çalışmasından aktardığına göre 25 °C'de numune ile üstündeki hava arasındaki 0,1 °C'lik fark yaklaşık 0,005 aw hata yaratıyor. Fark 1 °C'ye çıktığında hata yaklaşık 0,05 aw oluyor. AQUALAB 4 kılavuzu, hazneden 4 °C'den fazla sıcak ya da soğuk bir numuneyi dengelenmeden okumamanızı istiyor ve 1–2 °C'lik farkı ideal sayıyor.

Bu iki sayı ayrı farkları anlatıyor. FDA'nınki numune ile üstündeki hava arasındaki farkın yarattığı hata, kılavuzdaki ise okuma başlamadan önce numune ile hazne arasındaki fark. Cihazın kızılötesi termometresi bu farkı ölçüyor, ama fark büyüdükçe 0,017 °C doğruluğa ulaşmak zorlaşıyor. Kılavuzun örneğiyle aw değeri 0,75 olan bir numunenin haznede yoğuşma yapması için hazneden yalnızca 4 °C sıcak olması yetiyor.

Ölçüm sıcaklığını sonucun yanına yazmanızı da öneriyoruz. Kılavuza göre çoğu ürünün aw değeri santigrat derece başına 0,02'den az değişiyor, ama bazı düzenlemeler ölçümü 25 °C'de, nadiren 20 °C'de istiyor.

FDA'ya göre bitmiş üründe aw 0,85 ya da altındaysa gıda, düşük asitli ve asitlendirilmiş konserve düzenlemelerinin (21 CFR 108, 113 ve 114) dışında kalıyor. Sınıra yakın bir üründe 1 °C'lik farkın yarattığı 0,05 aw'lik sapma sonucu çizginin öbür tarafına taşıyabilir. Hangi ürünün aw ve pH değerine göre ısıl işleme girdiğini retort sterilizasyonu yazımızdaki pH 4,6 ve 0,85 bölümünde anlattık.

Denge Süresi ve Erken Okuma

aw bir denge ölçümü ve dengeyi beklemeden alınan okuma, hatanın yönünü de ürüne göre değiştiriyor. AQUALAB'ın sözlüğüne göre erken okuma nemli bir üründe gerçeğinden düşük, kuru bir üründe gerçeğinden yüksek aw verir.

Yağlı gıdalar dengeye geç geliyor, çünkü yağ su buharını kolay alışveriş etmiyor. Kılavuz bunlara çok kuru, çok viskoz, camsı ve şeker ya da yağ kaplı numuneleri de ekliyor. Böyle bir numunede okuma uzadığında dengeyi beklemenizi öneriyoruz.

Numune Kabı ve Hazırlama

AQUALAB 4 ve TDL kılavuzları aynı kuralı yazıyor: numune kabını yarıdan fazla doldurmuyorsunuz. Aşırı dolu kap okumayı hızlandırmıyor ya da daha doğru yapmıyor, üstelik haznenin sensörlerini kirletebiliyor.

Ezmek ya da dilimlemek kaplı ve kuru numunelerde süreyi kısaltıyor, ama aw değerini değiştirebiliyor. Kılavuzun örneğinde ezilmiş bir şeker bütün numunenin ortalamasını, bütün hâldeki şeker ise kaplamayı okutuyor.

Sıkça Sorulan Sorular

Su aktivitesi bağıl nem ölçerle ölçülebilir mi?

Ölçülebilir, yeter ki algılayıcı numuneyle birlikte kapalı bir hazneye yalıtılabilsin. FDA, gerekli ekipmanın bir bağıl nem ölçerle aynı olabileceğini bu koşulla yazıyor. Açıkta duran bir higrometrenin okuduğu hava ise numuneyle dengeye gelmiş olmuyor, bu yüzden o okuma numunenin aw değeri sayılmaz.

Su aktivitesi hangi sıcaklıkta ölçülür?

AQUALAB 4 kılavuzuna göre bazı düzenlemeler ölçümü 25 °C'de, nadiren 20 °C'de istiyor. Cheng ve ark.'nın aktarımıyla ISO 18787 de ölçüm sıcaklığını 25 °C ± 1 °C'de tutan bir düzenleme bekliyor.

Düşük maliyetli aw ölçerler kalite kontrolde kullanılabilir mi?

Bir kısmı ürün geliştirme ve reçete değişikliklerinde yön gösterici araç olarak kullanılabilir, ama ürünün laboratuvar testiyle onaylanması gerekiyor. Cheng ve ark.'nın sınadığı yedi cihaz tipinin dördü bu kullanım için yeterince yakın sonuç verdi. Yazarlar ölçülen aw ile standart sapmanın toplamının 0,85'in altında kalmasını istiyor.

Çiğ noktası cihazı kalibrasyon ister mi?

Kalibrasyon istemiyor, çünkü ölçüm bir sıcaklık tayinine dayanıyor; Cheng ve ark.'na göre bu kural, aynanın sıcaklığı yeterince hassas denetlendiği sürece geçerli. Cihazın düzgün çalıştığını ise bilinen aw değerindeki standart tuz çözeltileriyle doğruluyorsunuz.

Kaynaklar ve Referanslar

• U.S. Food and Drug Administration, Water Activity (aw) in Foods, Inspection Technical Guide (yayın tarihi belirtilmemiş; Stoloff, L., J. AOAC 61(5), 1978'e atıfla). https://www.fda.gov/inspections-compliance-enforcement-and-criminal-investigations/inspection-technical-guides/water-activity-aw-foods
• ISO, ISO 18787:2017 Foodstuffs: Determination of water activity, katalog sayfası ve özet (1. baskı, Kasım 2017; 2023'te gözden geçirilip onaylandı). https://www.iso.org/standard/63379.html
• Cheng, J., Omolo, M., Flores-Sanchez, C., Ubbink, J., Use of Low-Cost Devices for Water Activity Determination by Cottage Food Producers, Journal of Food Science 90(8): e70385, 3 Ağustos 2025. doi:10.1111/1750-3841.70385. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12319127/
• AQUALAB, Water Activity Measurement Methods: Dew Point, TDL, Capacitance, and Resistive Electrolytic Sensors (yayın tarihi belirtilmemiş). https://aqualab.com/learn/water-activity-measurement-methods
• AQUALAB, Volatile ingredients & water activity: Choosing the right sensor (yayın tarihi belirtilmemiş). https://aqualab.com/learn/volatile-ingredients-water-activity-choosing-right-sensor
• AQUALAB, Water Activity, Moisture, and Shelf Life Terms (sözlük, yayın tarihi belirtilmemiş). https://aqualab.com/glossary
• Addium Inc., AQUALAB 4 kullanım kılavuzu, belge 18280-6, Aralık 2025.
• Addium, Inc., AQUALAB TDL kullanım kılavuzu (AQUALAB TDL ve TDL 2), belge 18286-05, Aralık 2025.
• Decagon Devices, Superior Water Activity Measurement Using a Tunable Diode Laser, uygulama notu, 25 Mayıs 2016.
• Decagon Devices, Fundamentals of Water Activity, 2006.