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

El grano seco de destilería con solubles (DDGS) es un coproducto del proceso de fabricación de bioetanol a partir de cereales. Se obtiene mediante un proceso de varios pasos. En primer lugar, el material no fermentable que queda tras la producción de etanol se elimina en forma de vinagre. El exceso de agua se elimina de los residuos mediante centrifugación, y los granos húmedos se combinan con solubles de destilería condensados y se secan para crear DDGS. Se vende principalmente como un suplemento alimenticio de alta calidad, pero podría tener muchos usos, incluido el de suplemento nutricional para humanos. La venta de DDGS contribuye de manera sustancial 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 es de suma importancia.

Métodos analíticos recomendados para DDGS

El 1 de febrero de 2007, la Asociación Americana de la Industria de Piensos publicó un estudio titulado «Evaluación de métodos analíticos para el análisis de granos secos de destilería con solubles». Este estudio examinó la eficacia de los métodos analíticos para evaluar los DDGS. Los objetivos del estudio eran elegir un conjunto de pruebas que caracterizaran mejor las propiedades físicas y químicas de los DDGS y garantizaran su seguridad y calidad. Las principales preocupaciones en cuanto a la vida útil de los DDGS son la susceptibilidad a la degradación microbiana, el mantenimiento de las propiedades de fluidez y la migración de la humedad.

El agua influye en todas estas cuestiones.

En este estudio, el único método de análisis de humedad que se mencionó fue el contenido de humedad. Lamentablemente, el contenido de humedad no es el método de análisis de humedad más eficaz para las cuestiones mencionadas anteriormente. La actividad del agua es un mejor indicador de la seguridad microbiana, las propiedades de fluidez y la migración de la humedad. Los productores de etanol tendrán más éxito a la hora de garantizar la calidad de su producto DDGS y ahorrarán 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 viene determinada por la cantidad de agua presente en los DDGS, sino que es una comparación de en qué medida el agua de los DDGS se asemeja y se comporta como el agua pura.

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

A medida que disminuye la actividad del agua, el agua presente en los DDGS pierde energía, es menos disponible y se comporta cada vez menos como el agua pura. Por ejemplo, una actividad del agua de 0,80 indicaría que el agua del sistema tiene suficiente energía para favorecer el crecimiento de moho, mientras que una actividad del agua inferior a 0,60 significa que el agua del sistema no puede favorecer el crecimiento de ningún microorganismo. El agua también se vuelve más móvil a medida que aumenta la actividad del agua, lo que influye en la movilidad molecular y aumenta las velocidades de reacción química y enzimática. Por ejemplo, las velocidades de reacción 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 sido útil para los microbiólogos y los tecnólogos alimentarios durante décadas y es el criterio más utilizado para la seguridad y la calidad de los alimentos. Los microorganismos tienen una actividad del agua límite por debajo de la cual no pueden crecer. La actividad del agua, y no el contenido de humedad, determina el límite inferior del agua «disponible» para el crecimiento microbiano. Dado que las bacterias, las levaduras y los mohos requieren una cierta disponibilidad de agua para crecer, 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 en niveles de contenido más altos de lo que normalmente es aceptable en los DDGS, pero si su nivel de energía es suficientemente bajo, los microorganismos no pueden utilizar el agua para sustentar su crecimiento. Esta condición «desértica» crea un desequilibrio osmótico entre los microorganismos y el entorno local. En consecuencia, los microbios entran en estado de latencia 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 que provocan el deterioro, y el límite inferior para todos los microorganismos es de 0,60.

La actividad del agua ayuda a controlar la formación de grumos, la aglomeración, 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 manipulación, la fluidez es una preocupación importante en cuanto a la estabilidad física de los DDGS. El control de la actividad del agua en los DDGS mantiene la estructura, la textura, la estabilidad y la 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 adherirse entre sí. Por consiguiente, es esencial conocer la actividad del agua de los DDGS en función del contenido de humedad y la temperatura durante el procesamiento, la manipulación, el envasado y el almacenamiento para evitar el fenómeno perjudicial 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 sus propiedades de fluidez.

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. Es fundamental saber si el agua se absorberá o se desorberá de una carga de DDGS para evitar la degradación. Por lo tanto, la actividad del agua es un parámetro importante, ya que puede controlar la migración del agua en lotes mixtos de DDGS. Diferentes cargas de DDGS podrían tener diferentes actividades del agua debido a la variación en las condiciones de secado y la cantidad de solubles añadidos. Por definición, la actividad del agua dicta que la humedad migrará de una región de alta actividad del agua a una región de menor actividad del agua, pero la velocidad de migración depende de muchos factores.

La respuesta depende de las actividades acuosas de las dos cargas. Si las actividades acuosas de las dos cargas son diferentes, se producirá un intercambio de humedad, aunque su contenido de humedad sea el mismo. Esta migración de humedad podría provocar problemas de flujo o de crecimiento microbiano.

La actividad del agua es una herramienta eficaz para garantizar la calidad.

La actividad del agua es una herramienta eficaz para el control de procesos y el aseguramiento de la calidad que permite mantener la estabilidad y la seguridad de los DDGS, por lo que debería 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, ya que es más sensible y preciso. En la región de humedad intermedia, que incluye 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 dar lugar a grandes cambios en la actividad del agua y, en consecuencia, a cambios en la estabilidad. Esto puede resultar desconcertante cuando los DDGS se secan hasta alcanzar una especificación de contenido de humedad y se producen cambios repentinos en la estabilidad, aunque no se detecte ningún cambio en el contenido de humedad. Estos cambios en la estabilidad pueden predecirse si se utiliza una especificación de actividad del agua. La actividad del agua es una forma rápida, económica y precisa de garantizar la calidad y la 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.

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