Wasseraktivität Überwachung der Qualität von getrocknetem Destillationsrückstand

Getrocknetes Destillationsgetreide mit Löslichen (DDGS) ist ein Nebenprodukt des Herstellungsprozesses von Bioethanol aus Getreide. Es entsteht in einem mehrstufigen Verfahren. Zunächst werden die bei der Ethanolproduktion übrig bleibenden, nicht vergärbaren Bestandteile als Destillationsrückstand abgetrennt. Überschüssiges Wasser wird durch Zentrifugieren aus der Destillationsrückstand entzogen, und das feuchte Getreide wird mit kondensierten Destillationslöslichen vermischt und getrocknet, um DDGS herzustellen. Es wird in erster Linie als hochwertiges Futtermittelzusatzprodukt verkauft, könnte aber potenziell vielfältige Verwendungszwecke haben, darunter auch als Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen. Der Verkauf von DDGS trägt wesentlich zur Wirtschaftlichkeit einer Ethanolproduktionsanlage bei. Folglich sind die Optimierung der DDGS-Qualität und der „ Haltbarkeit “ von größter Bedeutung.

Empfohlene Analysemethoden für DDGS

Am 1. Februar 2007 veröffentlichte die American Feed Industry Association eine Studie mit dem Titel „Evaluation of Analytical Methods for Analysis of Dried Distillers Grains with Solubles“ (Bewertung analytischer Methoden zur Analyse von getrocknetem Destillationsgetreide mit Löslichen). Diese Studie untersuchte die Wirksamkeit analytischer Methoden zur Bewertung von DDGS. Ziel der Studie war es, eine Reihe von Tests auszuwählen, mit denen sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften von DDGS am besten charakterisieren lassen und dessen Sicherheit und Qualität gewährleistet werden können. Die wichtigsten Aspekte bei der DDGS- Haltbarkeit sind die Anfälligkeit für mikrobiellen Abbau, die Aufrechterhaltung der Fließeigenschaften sowie Feuchtemigration.

Wasser beeinflusst all diese Belange.

In dieser Studie wurde als einzige Methode zur Feuchtigkeitsanalyse der Feuchtigkeitsgehalt aufgeführt. Leider ist der Feuchtigkeitsgehalt nicht die effektivste Methode zur Feuchtigkeitsanalyse im Hinblick auf die oben genannten Aspekte. Die Wasseraktivität ist ein besserer Indikator für die mikrobielle Sicherheit, die Fließeigenschaften und die Feuchtemigration. Ethanolhersteller werden die Qualität ihres DDGS-Produkts erfolgreicher sicherstellen und gleichzeitig Zeit und Geld sparen, wenn sie die Wasseraktivität als einen ihrer Qualitätssicherung -Tests einsetzen.

Was ist Wasseraktivität?

Die Wasseraktivität gibt den Energiezustand des Wassers im System wieder und entspricht der relativen Luftfeuchtigkeit, die im Gleichgewicht mit einer Probe in einem „ Versiegelte Messkammer “ steht. Sie basiert auf der Thermodynamik und ist definiert als das Verhältnis des Wasserdrucks ( Dampfdruck , p) über einer Probe zum Wasserdruck ( Dampfdruck , po) von reinem Wasser bei einer gegebenen Temperatur. Auch wenn dies wissenschaftlich nicht ganz korrekt ist, kann es hilfreich sein, sich die Wasseraktivität als die Menge an „verfügbarem“ Wasser in DDGS vorzustellen. Sie wird nicht dadurch bestimmt, wie viel Wasser in DDGS vorhanden ist, sondern ist ein Vergleich darüber, inwieweit das Wasser in DDGS reinem Wasser ähnelt und sich wie dieses verhält.

Wasseraktivität bilden eine Skala, die von 0 (knochentrocken) bis 1,0 (reines Wasser) reicht.

Mit Wasseraktivität verliert das Wasser in DDGS an Energie, ist weniger verfügbar und verhält sich immer weniger wie reines Wasser. So würde beispielsweise eine Wasseraktivität 0,80 bedeuten, dass das Wasser im System über genügend Energie verfügt, um Schimmelwachstum zu begünstigen, während eine Wasseraktivität 0,60 bedeutet, dass das Wasser im System das Wachstum von Mikroorganismen nicht unterstützen kann. Wasser wird zudem mit Wasseraktivität mobiler, was die molekulare Mobilität beeinflusst und die Reaktionsgeschwindigkeiten chemischer und enzymatischer Reaktionen erhöht. So sind beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeiten bei Bräunungsreaktionen bei einer Wasseraktivität 0,25 minimal, steigen mit Wasseraktivität stetig an und erreichen bei etwa 0,80 aw ein Maximum.

Kontrolle der Wasseraktivität Mikrobielles Wachstum

Das Konzept der Wasseraktivität dient Mikrobiologen und Lebensmitteltechnologen seit Jahrzehnten und ist das am häufigsten verwendete Kriterium für Lebensmittelsicherheit und -qualität. Mikroorganismen haben eine Grenzwerte der Wasseraktivität, unterhalb derer sie nicht wachsen können. Die Wasseraktivität, nicht der Feuchtigkeitsgehalt, bestimmt die Untergrenze des „verfügbaren“ Wassers für Mikrobielles Wachstum. Da Bakterien, Hefen und Schimmelpilze eine bestimmte Wasserverfügbarkeit benötigen, um ihr Wachstum aufrechtzuerhalten, stellt das Trocknen von DDGS unter einen kritischen Wasseraktivitätswert ein wirksames Mittel zur Bekämpfung dar Mikrobielles Wachstum. Wasser kann sogar in höheren Gehalten vorhanden sein, als in DDGS normalerweise akzeptabel sind, doch wenn sein Energieniveau ausreichend niedrig ist, können die Mikroorganismen das Wasser nicht zur Unterstützung ihres Wachstums nutzen. Dieser „wüstenähnliche“ Zustand führt zu einem osmotischen Ungleichgewicht zwischen den Mikroorganismen und der lokalen Umgebung. Infolgedessen werden die Mikroben inaktiv oder sterben ab. Der Wasseraktivitätswert, der das Wachstum der überwiegenden Mehrheit pathogener Bakterien begrenzt, liegt bei 0,90; eine Wasseraktivität von 0,70 ist die Grenze für Verderbnispilze, und die Untergrenze für alle Mikroorganismen liegt bei 0,60.

Die Wasseraktivität trägt dazu bei, Verklumpung, Verbackung, das Zusammenfallen und Klebrigkeit

Die Wasseraktivität kann auch ein Indikator für die physikalische Stabilität von DDGS während der Lagerung sein. Aufgrund ihres Einflusses auf die Handhabbarkeit ist die Fließfähigkeit ein wichtiger Aspekt der physikalischen Stabilität von DDGS. Durch die Steuerung der Wasseraktivität in DDGS werden die richtige Struktur, Textur, Stabilität und Dichte gewährleistet. Es lässt sich ein kritischer Wasseraktivitätswert ermitteln, unterhalb dessen DDGS seine Fließeigenschaften beibehält. Oberhalb dieser kritischen Wasseraktivität werden die DDGS-Partikel benetzt und beginnen, aneinander zu kleben. Daher ist die Kenntnis der Wasseraktivität von DDGS in Abhängigkeit von Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur während der Verarbeitung, Handhabung, Verpackung und Lagerung unerlässlich, um die schädlichen Phänomene „ Verklumpung “, „ Verbackung “, „Collapse“ und „ Klebrigkeit “ zu verhindern. Die Wasseraktivität ist der effektivste verfügbare Test nach Qualitätssicherung zur Beurteilung der Anfälligkeit von DDGS für verminderte Fließeigenschaften.

Kontrolle der Wasseraktivität Feuchtemigration

Da die Wasseraktivität ein Maß für den Energiezustand des Wassers ist, sind Unterschiede in der Wasseraktivität die treibende Kraft für die Wasser Feuchtemigration. Die Kenntnis darüber, ob Wasser aus einer DDGS-Charge aufgenommen oder abgegeben wird, ist entscheidend, um eine Qualitätsminderung zu verhindern. Somit ist die Wasseraktivität ein wichtiger Parameter, da sie die Wasser in gemischten DDGS-Chargen steuern kann. Verschiedene DDGS-Chargen können aufgrund unterschiedlicher Trocknungsbedingungen und der Menge der zugesetzten löslichen Bestandteile unterschiedliche Wasseraktivitäten aufweisen. Per Definition besagt die Wasseraktivität, dass Feuchtigkeit von einem Bereich mit hoher Wasseraktivität in einen Bereich mit niedrigerer Wasseraktivität wandert, doch die Geschwindigkeit dieser Wanderung hängt von vielen Faktoren ab.

Die Antwort hängt von der Wasseraktivität der beiden Ladungen ab. Wenn die Wasseraktivität der beiden Ladungen unterschiedlich ist, findet ein Feuchtigkeitsaustausch statt, auch wenn ihr Feuchtigkeitsgehalt gleich ist. Dieser Feuchtemigration könnte zu Problemen mit dem Fließen oder der Mikrobielles Wachstum führen.

Die Wasseraktivität ist ein wirksames Instrument zur Qualitätssicherung .

Die Wasseraktivität ist ein wirksames Instrument zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung zur Gewährleistung der Stabilität und Sicherheit von DDGS und sollte als empfohlene Analysemethode für DDGS aufgenommen werden. Zusätzlich zu den oben genannten Gründen ist die Wasseraktivität eine effektivere Feuchtigkeitsanalyse als der Feuchtigkeitsgehalt, da sie empfindlicher und genauer ist. Im mittleren Feuchtebereich, zu dem auch DDGS gehört, können Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts, die aufgrund der begrenzten Genauigkeit von Feuchtigkeitsgehaltsanalysen nicht nachweisbar sind, zu großen Veränderungen der Wasseraktivität und folglich zu Stabilitätseinbußen führen. Dies kann verwirrend sein, wenn DDGS auf einen Feuchtigkeitsgehalt Spezifikation getrocknet wird und plötzlich Stabilitätseinbußen auftreten, obwohl keine Änderung des Feuchtigkeitsgehalts festgestellt wird. Diese Stabilitätseinbußen lassen sich vorhersagen, wenn ein Wasseraktivitäts Spezifikation verwendet wird. Die Wasseraktivität ist eine schnelle, kostengünstige und genaue Methode zur Sicherstellung der Qualität und Sicherheit von DDGS. Sie lässt sich problemlos in jede Ethanolanlage integrieren. Erfahren Sie mehr über Wasseraktivitätsmessungen und DDGS, indem Sie sich an den Aqualab-Support wenden.

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