Actividad del agua para controlar la calidad del grano seco de destilería

El Grano de Destilería Seco con Solubles (DDGS) es un coproducto del proceso de fabricación de bioetanol a partir de cereales. Se obtiene mediante un proceso de varias etapas. En primer lugar, el material no fermentable sobrante de la producción de etanol se elimina en forma de vinaza. El exceso de agua se elimina de la vinaza mediante centrifugación, y los granos húmedos se combinan con solubles de destilería condensados y se secan para crear DDGS. Se vende principalmente como suplemento alimenticio de alta calidad, pero podría tener muchos usos, incluido el de suplemento nutricional para humanos. La venta de DDGS contribuye sustancialmente a la viabilidad económica de una planta de producción de etanol. Por consiguiente, la optimización de la calidad y la vida útil de los DDGS son de suma importancia.

Métodos analíticos recomendados para los DDGS

El 1 de febrero de 2007, la American Feed Industry Association publicó un estudio titulado "Evaluation of Analytical Methods for Analysis of Dried Distillers Grains with Solubles". Este estudio examinaba la eficacia de los métodos analíticos para evaluar los DDGS. Los objetivos del estudio eran elegir un conjunto de pruebas que caracterizaran mejor las características físicas y químicas de los DDGS y garantizar su seguridad y calidad. Las principales preocupaciones para la vida útil de los DDGS son la susceptibilidad a la degradación microbiana, el mantenimiento de las propiedades de fluidez y la migración de humedad.

El agua influye en todas estas preocupaciones

En este estudio, el único método de análisis de la humedad que figuraba era el contenido de humedad. Desafortunadamente, el contenido de humedad no es el método de análisis de humedad más eficaz para los problemas mencionados anteriormente. La actividad del agua predice mejor la seguridad microbiana, las propiedades de flujo y la migración de la humedad. Los productores de etanol tendrán más éxito a la hora de garantizar la calidad de sus DDGS y ahorrar tiempo y dinero si utilizan la actividad del agua como una de sus pruebas de garantía de calidad.

¿Qué es la actividad del agua?

La actividad del agua representa el estado energético del agua en el sistema y es igual a la humedad relativa del aire en equilibrio con una muestra en una cámara sellada. Se basa en la termodinámica y se define como la presión de vapor del agua (p) sobre una muestra dividida por la presión de vapor del agua pura (_po) a una temperatura determinada. Aunque no es científicamente correcto, puede ayudar a imaginar la actividad del agua como la cantidad de agua "disponible" en los DDGS. No está determinada por la cantidad de agua presente en los DDGS, sino que es una comparación de la medida en que el agua de los DDGS se parece y se comporta como agua pura.

Los valores de actividad del agua representan una escala que va de 0 (totalmente seco) a 1,0 (agua pura).

A medida que disminuye la actividad del agua, el agua en los DDGS disminuye en energía, está menos disponible y se comporta cada vez menos como agua pura. Por ejemplo, una actividad del agua de 0,80 indicaría que el agua en el sistema tiene suficiente energía para soportar el crecimiento de moho, mientras que una actividad del agua inferior a 0,60 significa que el agua en el sistema no puede soportar el crecimiento de ningún microorganismo. El agua también se vuelve más móvil a medida que aumenta su actividad, lo que influye en la movilidad molecular y aumenta la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas. Por ejemplo, las velocidades de las reacciones de oscurecimiento serán mínimas con una actividad del agua de 0,25, aumentarán de forma constante a medida que aumente la actividad del agua y alcanzarán un máximo en torno a 0,80_aw.

La actividad del agua controla el crecimiento microbiano

El concepto de actividad del agua ha servido a microbiólogos y tecnólogos de los alimentos durante décadas y es el criterio más utilizado para la seguridad y la calidad de los alimentos. Los microorganismos tienen una actividad hídrica límite por debajo de la cual no pueden crecer. La actividad del agua, y no el contenido de humedad, determina el límite inferior de agua "disponible" para el crecimiento microbiano. Dado que las bacterias, levaduras y mohos requieren una cierta disponibilidad de agua para su crecimiento, el secado de los DDGS por debajo de un nivel crítico de actividad del agua proporciona un medio eficaz para controlar el crecimiento microbiano. El agua puede estar presente incluso a niveles de contenido superiores a los normalmente aceptables en los DDGS, pero si su nivel de energía es suficientemente bajo, los microorganismos no pueden utilizar el agua para apoyar su crecimiento. Esta condición "desértica" crea un desequilibrio osmótico entre los microorganismos y el entorno local. En consecuencia, los microbios se vuelven inactivos o mueren. El nivel de actividad del agua que limita el crecimiento de la gran mayoría de las bacterias patógenas es de 0,90, una actividad del agua de 0,70 es el límite para los mohos de deterioro, y el límite inferior para todos los microorganismos es de 0,60.

La actividad del agua ayuda a controlar el apelmazamiento, la formación de grumos, el colapso y la pegajosidad

La actividad del agua también puede ser un indicador de la estabilidad física de los DDGS durante el almacenamiento. Debido a su impacto en la facilidad de manejo, la fluidez es una de las principales preocupaciones de estabilidad física para los DDGS. El control de la actividad del agua en los DDGS mantiene la estructura, textura, estabilidad y densidad adecuadas. Se puede identificar una actividad crítica del agua por debajo de la cual los DDGS mantendrán sus propiedades de fluidez. Por encima de esta actividad crítica del agua, las partículas de DDGS se humedecen y comienzan a pegarse. En consecuencia, el conocimiento de la actividad de agua de los DDGS en función del contenido de humedad y la temperatura es esencial durante el procesamiento, la manipulación, el envasado y el almacenamiento para evitar el fenómeno nocivo de apelmazamiento, aglutinación, colapso y pegajosidad. La actividad del agua es la prueba de garantía de calidad más eficaz disponible para evaluar la susceptibilidad de los DDGS a la reducción de las propiedades de flujo.

La actividad del agua controla la migración de la humedad

Dado que la actividad del agua es una medida del estado energético del agua, las diferencias en la actividad del agua son la fuerza motriz de la migración de la humedad. Saber si el agua se absorberá o desorberá dentro de una carga de DDGS es esencial para prevenir la degradación. Por lo tanto, la actividad del agua es un parámetro importante ya que puede controlar la migración de agua en lotes mezclados de DDGS. Diferentes cargas de DDGS podrían tener diferentes actividades de agua debido a la variación en las condiciones de secado y la cantidad de solubles añadidos. Por definición, la actividad de agua dicta que la humedad migrará de una región de alta actividad de agua a una región de menor actividad de agua, pero la tasa de migración depende de muchos factores.

La respuesta depende de las actividades hídricas de las dos cargas. Si las actividades del agua de las dos cargas son diferentes, se intercambiará humedad, aunque sus contenidos de humedad sean los mismos. Esta migración de humedad podría provocar problemas de flujo o de crecimiento microbiano.

La actividad del agua es una herramienta eficaz de garantía de calidad

La actividad del agua es una herramienta eficaz de control de procesos y garantía de calidad para mantener la estabilidad y seguridad de los DDGS y debe incluirse como método analítico recomendado para los DDGS. Además de las razones expuestas anteriormente, la actividad del agua es un análisis de humedad más eficaz que el contenido de humedad porque es más sensible y preciso. En la región de humedad intermedia, que incluye a los DDGS, los cambios en el contenido de humedad que son indetectables debido a la precisión limitada de los análisis de contenido de humedad pueden resultar en grandes cambios en la actividad del agua y, en consecuencia, cambios en la estabilidad. Esto puede ser desconcertante cuando los DDGS se secan según una especificación de contenido de humedad y de repente se producen cambios en la estabilidad, aunque no se detecte un cambio en el contenido de humedad. Estos cambios de estabilidad pueden predecirse si se utiliza una especificación de actividad del agua. La actividad del agua es una forma rápida, barata y precisa de garantizar la calidad y seguridad de los DDGS. Cualquier planta de etanol puede incorporarla fácilmente. Para obtener más información sobre las pruebas de actividad del agua y los DDGS, póngase en contacto con el servicio de asistencia de Aqualab.