Activité de l'eau pour le contrôle de la qualité des drêches de distillerie séchées

Les drêches de distillerie avec solubles (DDGS) sont un coproduit du processus de fabrication du bioéthanol à partir de céréales. Il est obtenu par un processus en plusieurs étapes. Tout d'abord, les matières non fermentescibles issues de la production d'éthanol sont éliminées sous forme de vinasse. L'eau excédentaire est éliminée de la vinasse par centrifugation, et les grains humides sont combinés avec les solubles de distillerie condensés et séchés pour créer les drêches de distillerie. Ce produit est vendu principalement comme complément alimentaire de haute qualité, mais il pourrait avoir de nombreuses utilisations, y compris comme complément nutritionnel pour les humains. La vente de DDGS contribue de manière substantielle à la viabilité économique d'une usine de production d'éthanol. Par conséquent, l'optimisation de la qualité et de la durée de conservation des DDGS est de la plus haute importance.

Méthodes d'analyse recommandées pour la DDGS

Le 1er février 2007, l'American Feed Industry Association a publié une étude intitulée "Evaluation of Analytical Methods for Analysis of Dried Distillers Grains with Solubles". Cette étude examine l'efficacité des méthodes analytiques pour l'évaluation des drêches de distillerie séchées avec solubles. Les objectifs de l'étude étaient de choisir un ensemble de tests permettant de caractériser au mieux les caractéristiques physiques et chimiques de la drêche de distillerie séchée avec solubles et d'en garantir la sécurité et la qualité. Les principales préoccupations concernant la durée de conservation des DDGS sont la sensibilité à la dégradation microbienne, le maintien des propriétés d'écoulement et la migration de l'humidité.

L'eau a une influence sur tous ces aspects

Dans cette étude, la seule méthode d'analyse de l'humidité mentionnée était la teneur en eau. Malheureusement, la teneur en eau n'est pas la méthode d'analyse de l'humidité la plus efficace pour les problèmes énumérés ci-dessus. L'activité de l'eau est un meilleur indicateur de la sécurité microbienne, des propriétés d'écoulement et de la migration de l'humidité. Les producteurs d'éthanol pourront mieux garantir la qualité de leurs DDGS tout en économisant du temps et de l'argent s'ils utilisent l'activité de l'eau comme l'un de leurs tests d'assurance qualité.

Qu'est-ce que l'activité de l'eau ?

L'activité de l'eau représente l'état énergétique de l'eau dans le système et est égale à l'humidité relative de l'air en équilibre avec un échantillon dans une chambre scellée. Elle est basée sur la thermodynamique et est définie comme la pression de vapeur de l'eau (p) sur un échantillon divisée par la pression de vapeur de l'eau pure (_po) à une température donnée. Bien que cela ne soit pas scientifiquement correct, il peut être utile de se représenter l'activité de l'eau comme la quantité d'eau "disponible" dans les DDGS. Elle n'est pas déterminée par la quantité d'eau présente dans la DDGS, mais est une comparaison de la mesure dans laquelle l'eau présente dans la DDGS ressemble et se comporte comme de l'eau pure.

Les valeurs d'activité de l'eau représentent une échelle qui va de 0 (os sec) à 1,0 (eau pure).

Lorsque l'activité de l'eau diminue, l'eau contenue dans les DDGS perd de l'énergie, est moins disponible et se comporte de moins en moins comme de l'eau pure. Par exemple, une activité de l'eau de 0,80 indique que l'eau du système a suffisamment d'énergie pour favoriser la croissance des moisissures, tandis qu'une activité de l'eau inférieure à 0,60 signifie que l'eau du système ne peut favoriser la croissance d'aucun micro-organisme. L'eau devient également plus mobile à mesure que l'activité de l'eau augmente, ce qui influe sur la mobilité moléculaire et augmente les taux de réaction chimique et enzymatique. Par exemple, les taux de réaction de brunissement seront minimes à une activité de l'eau de 0,25, augmenteront régulièrement à mesure que l'activité de l'eau augmente, et atteindront un maximum à environ 0,80_aw.

L'activité de l'eau contrôle la croissance microbienne

Le concept d'activité de l'eau sert les microbiologistes et les technologues alimentaires depuis des décennies et constitue le critère le plus couramment utilisé pour la sécurité et la qualité des aliments. Les micro-organismes ont une activité de l'eau limite en dessous de laquelle ils ne peuvent pas se développer. C'est l'activité de l'eau, et non la teneur en eau, qui détermine la limite inférieure de l'eau "disponible" pour la croissance microbienne. Étant donné que les bactéries, les levures et les moisissures ont besoin d'une certaine quantité d'eau pour se développer, le séchage des DDGS en dessous d'un niveau critique d'activité de l'eau constitue un moyen efficace de contrôler la croissance microbienne. L'eau peut être présente même à des teneurs plus élevées que celles normalement acceptables dans les DDGS, mais si son niveau d'énergie est suffisamment bas, les micro-organismes ne peuvent pas utiliser l'eau pour soutenir leur croissance. Cette condition "désertique" crée un déséquilibre osmotique entre les micro-organismes et l'environnement local. Par conséquent, les microbes deviennent dormants ou meurent. Le niveau d'activité de l'eau qui limite la croissance de la grande majorité des bactéries pathogènes est de 0,90, une activité de l'eau de 0,70 est la limite pour les moisissures d'altération, et la limite inférieure pour tous les micro-organismes est de 0,60.

L'activité de l'eau aide à contrôler le mottage, l'agglutination, l'affaissement et l'adhésivité.

L'activité de l'eau peut également être un indicateur de la stabilité physique des DDGS pendant le stockage. En raison de son impact sur la facilité de manipulation, la fluidité est une préoccupation majeure en matière de stabilité physique pour les DDGS. Le contrôle de l'activité de l'eau dans les DDGS permet de maintenir une structure, une texture, une stabilité et une densité adéquates. Il est possible d'identifier une activité de l'eau critique en dessous de laquelle la DDGS conservera ses propriétés d'écoulement. Au-delà de cette activité critique de l'eau, les particules de DDGS sont mouillées et commencent à se coller les unes aux autres. Par conséquent, il est essentiel de connaître l'activité de l'eau des DDGS en fonction de la teneur en humidité et de la température au cours de la transformation, de la manipulation, de l'emballage et du stockage afin d'éviter les phénomènes délétères de mottage, d'agglutination, d'affaissement et d'adhérence. L'activité de l'eau est le test d'assurance qualité le plus efficace pour évaluer la susceptibilité des DDGS à la réduction des propriétés d'écoulement.

L'activité de l'eau contrôle la migration de l'humidité

L'activité de l'eau étant une mesure de l'état énergétique de l'eau, les différences d'activité de l'eau sont la force motrice de la migration de l'humidité. Il est essentiel de savoir si l'eau absorbera ou désorbera à l'intérieur d'un chargement de DDGS pour prévenir la dégradation. L'activité de l'eau est donc un paramètre important car elle peut contrôler la migration de l'eau dans les lots mixtes de DDGS. Différents lots de DDGS peuvent avoir des activités de l'eau différentes en raison de la variation des conditions de séchage et de la quantité de solubles ajoutés. Par définition, l'activité de l'eau indique que l'humidité migre d'une région où l'activité de l'eau est élevée vers une région où l'activité de l'eau est plus faible, mais la vitesse de migration dépend de nombreux facteurs.

La réponse dépend de l'activité de l'eau des deux charges. Si les activités de l'eau des deux charges sont différentes, il y aura un échange d'humidité, même si leur teneur en eau est la même. Cette migration d'humidité peut entraîner des problèmes d'écoulement ou de croissance microbienne.

L'activité de l'eau est un outil efficace d'assurance de la qualité

L'activité de l'eau est un outil efficace de contrôle des processus et d'assurance qualité pour maintenir la stabilité et la sécurité des DDGS et devrait être incluse dans les méthodes d'analyse recommandées pour les DDGS. Outre les raisons évoquées ci-dessus, l'activité de l'eau est une analyse de l'humidité plus efficace que la teneur en eau, car elle est plus sensible et plus précise. Dans la région d'humidité intermédiaire, qui comprend la DDGS, les changements de teneur en eau qui sont indétectables en raison de la précision limitée des analyses de la teneur en eau peuvent entraîner des changements importants de l'activité de l'eau et, par conséquent, des changements de la stabilité. Cela peut être déconcertant lorsque la DDGS est séchée en fonction d'une spécification de teneur en eau et que des changements de stabilité se produisent soudainement, alors qu'aucun changement de teneur en eau n'a été détecté. Ces changements de stabilité peuvent être prévus si l'on utilise une spécification relative à l'activité de l'eau. L'activité de l'eau est un moyen rapide, peu coûteux et précis de garantir la qualité et la sécurité des DDGS. Elle peut être facilement incorporée par n'importe quelle usine d'éthanol. Pour en savoir plus sur les tests d'activité de l'eau et les DDGS, contactez le service d'assistance d'Aqualab.