Atividade da água para monitoramento da qualidade do resíduo seco da destilação

O Grão Seco de Destilaria com Solúveis (DDGS) é um coproduto do processo de fabricação de bioetanol a partir de grãos. É obtido por meio de um processo em várias etapas. Primeiramente, o material não fermentável que sobra da produção de etanol é removido, formando o resíduo de destilação. O excesso de água é removido do resíduo de destilação por centrifugação, e os grãos úmidos são combinados com os solúveis condensados da destilação e secos para formar o DDGS. Ele é vendido principalmente como um suplemento alimentar de alta qualidade, mas poderia ter muitos usos, incluindo como suplemento nutricional para seres humanos. A venda do DDGS contribui substancialmente para a viabilidade econômica de uma usina de produção de etanol. Consequentemente, a otimização da qualidade e da vida útil do DDGS são de extrema importância.

Métodos analíticos recomendados para DDGS

Em 1º de fevereiro de 2007, a Associação Americana da Indústria de Ração (AFIA) divulgou um estudo intitulado “Avaliação de Métodos Analíticos para a Análise de Grãos Secos de Destilaria com Solúveis”. Esse estudo examinou a eficácia dos métodos analíticos para a avaliação do DDGS. Os objetivos do estudo eram selecionar um conjunto de testes que melhor caracterizasse as propriedades físicas e químicas do DDGS e garantisse sua segurança e qualidade. As principais preocupações em relação à vida útil do DDGS são a suscetibilidade à degradação microbiana, a manutenção das propriedades de fluxo e a migração de umidade.

A água influencia todas essas questões

Neste estudo, o único método de análise de umidade mencionado foi o teor de umidade. Infelizmente, o teor de umidade não é o método mais eficaz para as questões mencionadas acima. A atividade da água é um indicador mais preciso da segurança microbiana, das propriedades de fluidez e da migração de umidade. Os produtores de etanol terão mais sucesso na garantia da qualidade de seu produto DDGS, além de economizar tempo e dinheiro, se utilizarem a atividade da água como um de seus testes de garantia de qualidade.

O que é a atividade da água?

A atividade da água representa o estado energético da água no sistema e é igual à umidade relativa do ar em equilíbrio com uma amostra em uma câmara selada. Baseia-se na termodinâmica e é definida como a pressão de vapor da água (p) sobre uma amostra dividida pela pressão de vapor da água pura (po) a uma determinada temperatura. Embora não seja cientificamente correto, pode ajudar imaginar a atividade da água como a quantidade de água “disponível” no DDGS. Ela não é determinada pela quantidade de água presente no DDGS, mas é uma comparação de quanto a água no DDGS se assemelha e se comporta como água pura.

Os valores de atividade da água representam uma escala que varia de 0 (completamente seco) a 1,0 (água pura)

À medida que a atividade da água diminui, a água presente no DDGS perde energia, fica menos disponível e se comporta cada vez menos como água pura. Por exemplo, uma atividade da água de 0,80 indicaria que a água no sistema possui energia suficiente para sustentar o crescimento de fungos, enquanto uma atividade da água inferior a 0,60 significa que a água no sistema não é capaz de sustentar o crescimento de nenhum microrganismo. A água também se torna mais móvel à medida que a atividade da água aumenta, o que influencia a mobilidade molecular e aumenta as taxas de reação química e enzimática. Por exemplo, as taxas de reação de escurecimento serão mínimas com uma atividade da água de 0,25, aumentarão gradualmente à medida que a atividade da água aumenta e atingirão um máximo em cerca de 0,80 aw.

A atividade da água controla o crescimento microbiano

O conceito de atividade da água tem sido utilizado por microbiologistas e tecnólogos de alimentos há décadas e é o critério mais comumente empregado para avaliar a segurança e a qualidade dos alimentos. Os microrganismos possuem uma atividade da água limite abaixo da qual não conseguem crescer. É a atividade da água, e não o teor de umidade, que determina o limite inferior da água “disponível” para o crescimento microbiano. Como bactérias, leveduras e fungos requerem uma certa disponibilidade de água para sustentar seu crescimento, a secagem do DDGS abaixo de um nível crítico de atividade da água constitui um meio eficaz de controlar o crescimento microbiano. A água pode estar presente mesmo em níveis de teor mais elevados do que o normalmente aceitável no DDGS, mas se seu nível de energia for suficientemente baixo, os microrganismos não podem utilizar a água para sustentar seu crescimento. Essa condição “semidesértica” cria um desequilíbrio osmótico entre os microrganismos e o ambiente local. Consequentemente, os microrganismos ficam dormentes ou morrem. O nível de atividade da água que limita o crescimento da grande maioria das bactérias patogênicas é 0,90; uma atividade da água de 0,70 é o limite para fungos causadores de deterioração, e o limite inferior para todos os microrganismos é 0,60.

A atividade da água ajuda a controlar o aglomeramento, a formação de grumos, o desmoronamento e a viscosidade

A atividade da água também pode ser um indicador da estabilidade física dos DDGS durante o armazenamento. Devido ao seu impacto na facilidade de manuseio, a fluidez é uma das principais preocupações em termos de estabilidade física dos DDGS. O controle da atividade da água nos DDGS mantém a estrutura, a textura, a estabilidade e a densidade adequadas. É possível identificar um nível crítico de atividade da água abaixo do qual os DDGS manterão suas propriedades de fluidez. Acima dessa atividade de água crítica, as partículas de DDGS ficam umedecidas e começam a grudar umas nas outras. Consequentemente, o conhecimento da atividade de água dos DDGS em função do teor de umidade e da temperatura é essencial durante o processamento, manuseio, embalagem e armazenamento para evitar os fenômenos prejudiciais de aglomeração, formação de grumos, colapso e viscosidade. A atividade de água é o teste de garantia de qualidade mais eficaz disponível para avaliar a suscetibilidade dos DDGS à redução das propriedades de fluidez.

A atividade da água controla a migração da umidade

Como a atividade da água é uma medida do estado energético da água, as diferenças nessa atividade constituem a força motriz da migração da umidade. Saber se a água será absorvida ou desorvida de um lote de DDGS é essencial para evitar a degradação. Assim, a atividade da água é um parâmetro importante, pois permite controlar a migração da água em lotes mistos de DDGS. Diferentes lotes de DDGS podem apresentar diferentes atividades da água devido à variação nas condições de secagem e na quantidade de solúveis adicionados. Por definição, a atividade da água determina que a umidade migre de uma região de alta atividade da água para uma região de menor atividade da água, mas a taxa de migração depende de muitos fatores.

A resposta depende da atividade de água das duas cargas. Se a atividade de água das duas cargas for diferente, haverá troca de umidade, mesmo que seus teores de umidade sejam iguais. Essa migração de umidade pode causar problemas de escorrimento ou de crescimento microbiano.

A atividade da água é uma ferramenta eficaz de garantia da qualidade

A atividade da água é uma ferramenta eficaz de controle de processos e garantia de qualidade para manter a estabilidade e a segurança do DDGS e deve ser incluída como método analítico recomendado para o DDGS. Além das razões expostas acima, a atividade da água é uma análise de umidade mais eficaz do que o teor de umidade, pois é mais sensível e precisa. Na faixa intermediária de umidade, que inclui o DDGS, alterações no teor de umidade que são indetectáveis devido à precisão limitada das análises de teor de umidade podem resultar em grandes variações na atividade da água e, consequentemente, em alterações na estabilidade. Isso pode ser preocupante quando o DDGS é seco de acordo com uma especificação de teor de umidade e ocorrem mudanças repentinas na estabilidade, mesmo que não seja detectada uma alteração no teor de umidade. Essas mudanças na estabilidade podem ser previstas se for utilizada uma especificação de atividade da água. A atividade da água é uma maneira rápida, econômica e precisa de garantir a qualidade e a segurança do DDGS. Ela pode ser facilmente incorporada por qualquer usina de etanol. Saiba mais sobre testes de atividade da água e DDGS entrando em contato com o suporte da Aqualab.

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