L’activité de l’eau s’écrit avec un a minuscule et un w minuscule en indice, de l’anglais water : a_w. C’est un nombre sans dimension de 0 à 1. On l’exprime souvent en pourcentage, comme humidité relative à l’équilibre, ERH : a_w = 0,7 correspond à 70 %.
L’activité de l’eau et la teneur en eau d’un produit sont des nombres différents. La teneur en eau dit quelle masse d’eau contient le produit. L’activité dit à quel point cette eau est libre. Le miel contient environ 17 % d’eau et le grain environ 14 %, mais a_w est presque la même pour les deux : le sucre retient l’eau aussi fermement que l’amidon.
Dans un bocal en verre se trouve une tranche de pain, avec de l’eau au fond. Des gouttes bleues montent de l’eau vers la mie. À travers les lettres a_w trois colonies de moisissure se développent sur le pain, et des spores s’en élèvent. Sous le couvercle, une buée apparaît et disparaît. À droite, l’aiguille de l’hygromètre parcourt le cadran jusqu’au repère rouge 0,70, où commence la zone verte des moisissures.
Fiche de l'unité
mycologie rév. 2026-10Activité de l’eau a_w
Grandeur sans dimension · rapport de la pression de vapeur au-dessus de l’échantillon à celle au-dessus de l’eau pure
Pourquoi une biscotte se garde des années alors que le pain moisit en une semaine
Mettez une tranche de pain frais dans un bocal fermé. En cinq à sept jours, des taches vertes y apparaissent. Une biscotte faite du même pain restera un an dans le même bocal sans changer. Les spores de moisissure sont sur les deux. La seule différence est l’eau qu’elles peuvent prélever.
La disponibilité de l’eau se mesure par l’activité de l’eau, a_w. C’est la pression de vapeur d’eau au-dessus d’un produit divisée par la pression de vapeur au-dessus de l’eau pure à la même température. Pour l’eau pure, a_w = 1. Pour le pain frais elle vaut environ 0,96, pour la biscotte environ 0,3.
La plupart des moisissures ont besoin d’une a_w d’au moins 0,8. Les plus résistantes commencent à croître vers 0,7. Au-dessous de 0,6, presque rien ne pousse. C’est pourquoi on stocke le grain sec, on garde les archives à une humidité de l’air d’environ 50 % et on cuit la confiture avec beaucoup de sucre.
01 · Définition
pression de vapeur · isotherme · seuil de croissanceL’eau d’un produit est libre ou liée. L’eau liée est retenue par l’amidon, les protéines, le sucre et le sel. Plus elle est retenue fermement, moins de molécules d’eau passent dans l’air au-dessus du produit. La pression de vapeur au-dessus du produit est donc plus faible qu’au-dessus de l’eau pure. Leur rapport est l’activité de l’eau.
Si un produit reste dans un volume fermé, l’air au-dessus de lui se met en équilibre avec lui. L’humidité relative de l’air devient alors égale à a_w multipliée par 100. On s’en sert : a_w on la mesure avec un hygromètre dans une petite chambre au-dessus de l’échantillon.
Le lien entre la teneur en eau d’un produit et son a_w s’appelle l’isotherme de sorption. Chaque matériau a la sienne. Un grain à 14 % d’humidité et un papier à 8 % d’humidité peuvent avoir la même a_w. Et ce qui compte pour la moisissure, c’est précisément l’a_w : elle décide si le champignon peut prélever l’eau.
Quand apparaissent les premières taches
En haut, un bocal en verre avec un échantillon : pain, grain, livre ou confiture. Réglez au curseur l’humidité de l’air dans le bocal, ou pour la confiture la part de sucre. L’échantillon se met peu à peu en équilibre avec l’air, et son a_w est indiquée par l’hygromètre. Le temps s’écoule en jours. Trois moisissures attendent leur seuil : l’Aspergillus xérophile croît à partir de 0,70, le Penicillium à partir de 0,80, le Mucor à partir de 0,90. Quand a_w dépasse un seuil, les spores germent et les colonies se développent. Le bleu montre l’eau, le vert la moisissure, le rouge les seuils. En bas, trois vues. «a_w par jour » montre comment l’activité de l’échantillon change et quand les colonies sont apparues. « Isotherme » montre combien d’eau contient le matériau pour chaque a_w. « Temps avant moisissure » montre combien de jours attendre la première colonie selon a_w.
Le bocal garde l’humidité du pain lui-même
Dans un bocal fermé, le pain ne peut céder son eau à rien. Un peu d’eau passe dans l’air, et l’air devient vite aussi humide que le pain, environ 95 %. Ensuite le pain ne sèche presque plus, et la moisissure a assez d’eau. Si l’on ouvre le bocal ou si l’on met du gel de silice à côté, l’air devient plus sec et le pain cède son eau. Quand son a_w descend sous 0,7, la moisissure cesse de croître. C’est ainsi que l’on obtient une biscotte.
02 · Conversion
humidité de l’air · aliments · seuils des microbesDe l’activité de l’eau à la teneur en eau d’un matériau
Saisissez a_w, l’humidité relative de l’air ou la pression de vapeur. Le premier onglet montre la pression de vapeur, la teneur en eau du pain, du grain et du papier pour cette a_w et les microbes qui peuvent croître. Le deuxième rassemble les a_w des aliments et objets courants. Le troisième donne les seuils de croissance des microbes.
L’a_w elle-même varie peu avec la température. Mais au refroidissement, l’air près d’une paroi froide peut atteindre son point de rosée. De l’eau se dépose alors sur le verre du bocal ou sur le mur d’une salle d’archives, et là a_w vaut un. C’est pourquoi il ne faut pas placer des objets humides contre un mur froid.
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04 · Instruments de mesure
chambre à capteur · miroir refroidi · humidimètre · enregistreurOn mesure l’activité de l’eau dans l’air au-dessus de l’échantillon
Analyseur d’activité de l’eau
L’échantillon est placé dans une coupelle en plastique que l’on glisse dans une petite chambre fermée. En quelques minutes, l’air de la chambre se met en équilibre avec l’échantillon. Un capteur capacitif mesure l’humidité de l’air et un thermomètre la température. L’appareil affiche l’a_w et la température à laquelle elle a été relevée. La méthode est décrite dans la norme ISO 18787.
Miroir refroidi
Un petit miroir est placé au-dessus de l’échantillon, refroidi par un élément Peltier. Un faisceau de lumière se réfléchit sur le miroir vers un photodétecteur. Quand la rosée se dépose sur le miroir, le faisceau réfléchi faiblit et l’appareil mémorise la température du miroir, le point de rosée. À partir du point de rosée et de la température de l’échantillon, on calcule la pression de vapeur et a_w. C’est la méthode la plus précise, jusqu’à ±0,003.
Humidimètre à grain
Dans un silo, on ne mesure pas a_w mais la teneur en eau du grain. Le grain est versé dans une cellule entre deux plaques et l’appareil mesure sa capacité électrique, que l’eau modifie fortement. Grâce à l’isotherme, on convertit l’humidité en a_w. Pour le blé, 14 % d’humidité correspondent à une a_w d’environ 0,7 à 20 °C, c’est pourquoi on sèche le grain à 13—14 %.
Enregistreur aux archives
Le papier ne moisit presque pas de lui-même tant que l’air autour est sec. Dans les archives et les bibliothèques, on place sur les rayonnages de petits enregistreurs qui relèvent chaque heure l’humidité et la température. Si l’humidité de l’air reste longtemps au-dessus de 65—70 %, le papier atteint la même a_w, et des taches apparaissent sur les dos des livres. Les magasins sont maintenus à une humidité d’environ 45—55 %.
05 · Règles d’écriture
fraction de un · température · différence avec la teneur en eaua_w s’écrit en fraction de un et avec la température
L’activité de l’eau s’écrit comme un nombre de 0 à 1 avec deux ou trois décimales, sans unité. On indique à côté la température de mesure. La teneur en eau d’un produit s’écrit à part et en pourcentage, en précisant si elle est rapportée à la masse humide ou sèche.
L’activité est une fraction de un, tandis que 72 % est déjà l’humidité relative d’un air à l’équilibre. « 0,72 % » mélange les deux notations. 14 % est la teneur en eau du grain, pas son activité. Le seuil 0,70 se rapporte à l’a_w, et non à la teneur en eau du matériau. L’appareil ne donne pas cinq décimales. Et une humidité de l’air sans température est incomplète : en refroidissant, le même air peut former de la rosée.
06 · Unités voisines
mycologie · pression · solutionL’activité de l’eau est le rapport de deux pressions de vapeur, son plus proche voisin est donc le pascal. Le sucre et le sel l’abaissent par la concentration d’une solution, que l’on mesure en moles par litre. La vitesse de croissance de la moisissure quand l’eau ne manque pas est donnée par la fiche sur la croissance du mycélium.
Pression de vapeur : 3169 Pa au-dessus de l’eau à 25 °C.
MPlus le sirop est concentré, plus a_w est basse.
K_rVitesse de la colonie quand l’eau ne manque pas.
07 · Section historique
archives · de l’hygromètre à cheveu à ISO 18787Comment on a compris que, pour les microbes, ce n’est pas l’eau qui compte mais son activité
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a_w n’a de sens qu’à l’équilibre
Un cheveu humain s’allonge quand l’air s’humidifie et raccourcit quand il se dessèche. C’est le principe de l’hygromètre de Saussure de 1783 : un cheveu est tendu par un petit ressort et fait tourner une aiguille par un levier. Il indique l’humidité de l’air, non celle d’un produit. Mais si un produit reste longtemps à côté dans un volume fermé, les deux nombres coïncident.
Le mot clé est « longtemps ». Le pain frais qu’on vient de poser dans une pièce sèche cède de l’eau, et l’air à sa surface est plus humide que dans la pièce. Tant que l’échange dure, l’a_w est différente sur la croûte et au milieu de la mie. C’est pourquoi la norme exige d’attendre l’équilibre et de maintenir une température constante.
À droite, ce qui se passe sans équilibre. L’aiguille du capteur saute d’abord vers l’humidité de la pièce, puis se rapproche lentement de l’a_w de l’échantillon. On note la valeur à laquelle elle s’arrête.
Les sept unités de base du SI
Catalogue des grandeurs
Mycologie et eau · 12 fiches
Une goutte d'acide change la couleur du jus, le sel colore la flamme, l'eau gèle d'un coup. En dessous, toutes les fiches Simetrium, par discipline et par ordre alphabétique.
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