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

Les drêches de distillerie séchées avec solubles (DDGS) sont un coproduit du processus de fabrication du bioéthanol à partir de céréales. Elles sont obtenues à l'issue d'un processus en plusieurs étapes. Tout d'abord, les matières non fermentables issues de la production d'éthanol sont éliminées sous forme de drêches. L'excès d'eau est éliminé des drêches par centrifugation, puis les céréales humides sont mélangées à des solubles de distillerie condensés et séchées pour créer les DDGS. Ce produit est principalement vendu comme complément alimentaire de haute qualité pour animaux, mais il pourrait avoir de nombreuses autres utilisations, notamment comme complément alimentaire pour les humains. La vente des DDGS contribue de manière significative 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 d'une importance capitale.

Méthodes d'analyse recommandées pour les DDGS

Le 1er février 2007, l'American Feed Industry Association a publié une étude intitulée « Évaluation des méthodes analytiques pour l'analyse des drêches de distillerie séchées avec solubles ». Cette étude a examiné l'efficacité des méthodes analytiques pour l'évaluation des DDGS. Les objectifs de l'étude étaient de choisir un ensemble de tests qui caractériseraient au mieux les propriétés physiques et chimiques des DDGS et garantiraient leur sécurité et leur qualité. Les principales préoccupations concernant la durée de conservation des DDGS sont leur sensibilité à la dégradation microbienne, le maintien de leurs propriétés d'écoulement et la migration de l'humidité.

L'eau influence toutes ces préoccupations.

Dans cette étude, la seule méthode d'analyse de l'humidité mentionnée était la teneur en humidité. Malheureusement, la teneur en humidité n'est pas la méthode d'analyse de l'humidité la plus efficace pour les préoccupations énumérées 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 auront plus de succès pour garantir la qualité de leur produit 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 considérer 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 les DDGS, mais par une comparaison entre l'eau contenue dans les DDGS et l'eau pure en termes de similitude et de comportement.

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

À mesure que l'activité de l'eau diminue, l'eau contenue dans les DDGS perd de son énergie, devient moins disponible et se comporte de moins en moins comme de l'eau pure. Par exemple, une activité de l'eau de 0,80 indiquerait que l'eau présente dans le système a suffisamment d'énergie pour favoriser la croissance de moisissures, tandis qu'une activité de l'eau inférieure à 0,60 signifierait que l'eau présente dans le 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 influence la mobilité moléculaire et augmente les vitesses de réaction chimique et enzymatique. Par exemple, les vitesses 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 est utilisé depuis des décennies par les microbiologistes et les technologues alimentaires. Il s'agit du critère le plus couramment utilisé pour évaluer 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 humidité, 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 supérieures à celles normalement acceptables dans les DDGS, mais si son niveau d'énergie est suffisamment bas, les micro-organismes ne peuvent pas l'utiliser 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 de détérioration, et la limite inférieure pour tous les micro-organismes est de 0,60.

L'activité de l'eau aide à contrôler l'agglomération, l'agrégation, l'effondrement 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 un facteur important 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 les DDGS conserveront leurs propriétés de fluidité. Au-dessus de cette activité de l'eau critique, les particules de DDGS sont humidifiées et commencent à s'agglutiner. Par conséquent, il est essentiel de connaître l'activité de l'eau des DDGS en fonction de leur teneur en humidité et de leur température pendant leur transformation, leur manipulation, leur conditionnement et leur stockage afin d'éviter les phénomènes néfastes d'agglomération, d'agglutination, d'effondrement et d'adhésivité. L'activité de l'eau est le test d'assurance qualité le plus efficace disponible pour évaluer la susceptibilité des DDGS à une réduction de leurs propriétés de fluidité.

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 le moteur de la migration de l'humidité. Il est essentiel de savoir si l'eau sera absorbée ou désorbée à l'intérieur d'un chargement de DDGS afin d'éviter toute dégradation. L'activité de l'eau est donc un paramètre important, car elle permet de contrôler la migration de l'eau dans les lots mixtes de DDGS. Différents chargements de DDGS peuvent présenter des activités de l'eau différentes en raison des variations des conditions de séchage et de la quantité de solubles ajoutés. Par définition, l'activité de l'eau dicte que l'humidité migrera d'une région à forte activité de l'eau vers une région à faible activité de l'eau, mais le taux de migration dépend de nombreux facteurs.

La réponse dépend des activités hydriques des deux charges. Si les activités hydriques des deux charges sont différentes, alors l'humidité sera échangée, même si leur teneur en humidité est identique. Cette migration d'humidité pourrait entraîner des problèmes d'écoulement ou de croissance microbienne.

L'activité de l'eau est un outil efficace d'assurance 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 comme méthode d'analyse recommandée pour les DDGS. Outre les raisons exposées ci-dessus, l'activité de l'eau est une analyse de l'humidité plus efficace que la teneur en humidité, car elle est plus sensible et plus précise. Dans la zone d'humidité intermédiaire, qui comprend les DDGS, les variations de la teneur en humidité qui sont indétectables en raison de la précision limitée des analyses de la teneur en humidité peuvent entraîner des variations importantes de l'activité de l'eau et, par conséquent, des variations de la stabilité. Cela peut être déconcertant lorsque les DDGS sont séchés selon une spécification de teneur en humidité et que des variations de stabilité surviennent soudainement, même si aucune variation de la teneur en humidité n'est détectée. Ces variations de stabilité peuvent être prévues si une spécification d'activité de l'eau est utilisée. 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 intégrée 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.

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