La presión de la industria de los granos de destilería para tener mayor exactitud y precisión en las pruebas de laboratorio recibe un impulso con un nuevo programa de pruebas de competencia.

By Jack Maxwell

May 28, 2022

Desde un punto de vista funcional, el etanol, la cerveza y el whisky son muy diferentes. Uno alimenta a vehículos, los otros dos ayudan a lubricar las relaciones sociales. Pero también comparten aspectos clave que son similares. Todos derivan de materias primas orgánicas, y su producción genera una amplia variedad de subproductos útiles.

Los granos de destilería son uno de los subproductos más versátiles y valiosos. Estos están disponibles en diferentes formas, como granos de destilería húmedos (distillers wet grains, DWG), granos de destilería secos (distillers dry grains, DDG), granos de destilería húmedos con sustancias solubles (distillers wet grains with solubles, DWGS) y granos de destilería secos con sustancias solubles (distillers dry grains with solubles, DDGS). Según el Consejo de Granos de los EE. UU. (U.S. Grains Council), "El contenido alto en energía, intermedio de proteínas y alto de fósforo digerible de los DDGS hace de ellos un reemplazo parcial muy atractivo de algunas de las opciones tradicionales, más caras, de energía (maíz), proteínas (harina de soja) y fósforo (fosfato mono o dicálcico) utilizadas en alimentación animal".

Ahí radica la cuestión. Las variaciones de la composición de los alimentos que se les dan a las vacas, pollos y otros ganados pueden afectar su salud, crecimiento y, en última instancia, rentabilidad. Por esta razón, los productores de granos de destilería dependen de laboratorios propios o independientes para analizar sus productos y asegurarse de que cumplen con los estándares requeridos de contenido de proteínas y grasas, ausencia de micotoxinas peligrosas, y otros parámetros.

La inconsistencia de los resultados que se reciben de diferentes laboratorios es un desafío constante para la industria, y ha llevado a la formación de un nuevo programa de pruebas de competencia (proficiency testing program, PTP) para granos de destilería de ASTM International. Los PTP son programas estadísticos de aseguramiento de la calidad que permiten a los laboratorios evaluar su desempeño en la aplicación de métodos de prueba, comparando sus datos con los de otros laboratorios que participan en el mismo programa en todo el mundo.

El nuevo PTP de granos de destilería se enfocará específicamente en productos secos, como los DDGS. Iniciado en marzo, proporcionará un mecanismo para la evaluación del desempeño actual de los laboratorios de la industria e identificará las formas de mejorarlo.

Dos fuentes principales

Aunque el PTP de granos de destilería es nuevo, este subproducto de la industria de alcohol para bebidas es todo lo contrario. "Los granos de destilería se han producido, esencialmente, en los últimos cientos de años como resultado de la destilación de whisky, vodka y otras formas de licor", dice el Dr. Kurt Rosentrater, profesor asociado en la Universidad del Estado de Iowa, director ejecutivo del Consejo de Tecnología de Granos de Destilería (Distillers Grains Technology Council, DGTC) y figura principal en la creación del nuevo PTP. Otra fuente tradicional: la elaboración de cerveza.

Estos granos gastados tienen una larga historia como ingrediente de la alimentación de ganado: el primer estudio que examinó esta práctica se publicó en 1907. Sin embargo, la evolución de la industria del etanol combustible en los últimos 20 años ha potenciado la producción y disponibilidad de los granos de destilería. Según el Departamento de Agricultura de los EE. UU. (U.S. Department of Agriculture), la producción de etanol entre 2005–2006 y 2017–2018 (los “años de marketing del maíz” abarcan dos años calendario: por ejemplo, de septiembre de 2017 a agosto de 2018) aumentó cerca del 300 por ciento, de 4500 millones a 17 000 millones de galones, lo que representa más de un tercio del consumo total de maíz.

Así es como funciona: Se procesa el maíz por molienda. Se le agregan enzimas y luego se mezcla con levadura, que convierte el almidón en etanol y dióxido de carbono. El etanol se destila, y se extrae parte del agua del líquido remanente mediante centrifugación. El residuo, llamado "granos de destilería húmedos", contiene la mayor parte de la fibra, grasas, proteínas y minerales que se encuentran en el maíz.

De hecho, el Consejo de Investigación de Ganado Vacuno de Carne (Beef Cattle Research Council) indica que las proteínas, grasas, fibra, fósforo y azufre están tres veces más concentrados en los DDGS —la forma desecada de los granos de destilería húmedos, a los que se vuelven a agregar los sólidos disueltos concentrados que quedaron después de la fermentación, conocidos como "solubles de destilería condensados"— que en el grano original.

La combinación de las dos vertientes, la producción de bebidas alcohólicas y etanol combustible, inyecta de 35 a 40 millones de toneladas de granos de destilería por año en el mercado de los EE. UU. Alrededor de un tercio de este total se exporta, con una demanda creciente, ya que los usuarios finales han logrado ahorros de costos y otros beneficios positivos del uso de los DDGS en alimentación animal.

A pesar de este crecimiento, muchos nutricionistas, fabricantes de alimentos para animales y operaciones de ganado no están familiarizados con los granos de destilería y tienen preguntas, tanto respecto a sus beneficios potenciales como a las limitaciones de su uso. El Consejo de Granos (Grains Council) señala, como ámbitos de interés, la variabilidad en el contenido de nutrientes y la digestibilidad de los productos derivados de diferentes fuentes; las características físicas, como el color y el tamaño de partículas; las tasas de inclusión alimentaria para diversos animales; los efectos sobre el rendimiento de los animales; y la seguridad de la alimentación animal.

Abordar estos problemas asegurando análisis de laboratorio más coherentes y confiables para los granos de destilería es el objetivo principal del nuevo Programa de Pruebas de Competencia de los DDGS.

Panorama de los laboratorios

Tal vez la inconsistencia en los análisis de contenido de granos de destilería no es una sorpresa si se considera la cantidad de laboratorios que atienden a la industria en los EE. UU. Existen laboratorios en las plantas de etanol, laboratorios en las destilerías y laboratorios de terceros operados por empresas independientes.

Aunque el total incluye bastantes centros de pruebas de terceros (tal vez un centenar o más, según Rosentrater), en la industria del etanol la cantidad es mucho más manejable. Aunque existen actualmente más de 200 plantas de etanol en los Estados Unidos, "probablemente hay alrededor de una docena de laboratorios comerciales que analizan la mayor parte de los productos de destilería derivados el etanol", dice.

Las plantas de etanol tienen además sus propias instalaciones de laboratorio, y su desempeño también se examinará en el PTP de granos de destilería de ASTM para identificar las áreas problemáticas. La continua metamorfosis de muchas de estas plantas en biorrefinerías completas complica la ecuación.

Rosentrater explica: "Las biorrefinerías son aquello hacia lo que están evolucionando las plantas de etanol". "Vimos esto hace alrededor de 10 o 15 años: plantas de etanol que comienzan a instalar equipos de separación o extracción de aceite a fin de eliminarlo o reducir su contenido en subproductos residuales, los granos de destilería, y vender ese aceite a la industria de biodiésel, la industria de alimentación animal y otras industrias".

Otro aspecto de la evolución de las plantas de etanol de maíz es la instalación de nuevos tipos de tecnologías de separación de proteínas y levaduras. Estas mejoras han permitido que las plantas produzcan alimentos para animales de más alto valor y aumenten su base de clientes para incluir fabricantes de alimentos para mascotas, operadores de acuicultura y usuarios de proteínas altamente concentradas, como la industria farmacéutica, entre otros.

En búsqueda de coherencia

La lista constantemente creciente de productos relacionados con los granos de destilería, y el correspondiente crecimiento del mercado para estos productos, contribuyen a la urgencia que experimentan las partes interesadas de la industria en relación con el trabajo de la nueva iniciativa PTP. Dice Rosentrater: "Los laboratorios de terceros, los laboratorios de las destilerías y los laboratorios de las plantas de etanol: teóricamente, todos ellos deben producir resultados similares, por lo que esperamos que este programa PTP contribuya a armonizar los resultados de los diferentes laboratorios".

Como se indicó antes, la tarea de armonizar los laboratorios comerciales que atienden principalmente a la industria del etanol puede simplificarse, en alguna medida, por ser pequeña la cantidad de esos establecimientos. Podría ser más desafiante hacerlo en los laboratorios in situ de las plantas de etanol, que son más numerosos. Hay mucho en juego, sin embargo, porque estos laboratorios podrían desempeñar un papel de importancia creciente en el fortalecimiento de la confianza de quienes no están familiarizados con los granos de destilería.

La palabra "podrían" es apropiada, porque la verificación exacta y consistente del contenido nutricional y otras características de los granos de destilería por parte de laboratorios de terceros es más la excepción que la regla.

"Lo que hemos visto a lo largo de los años", indica Rosentrater, "es que si usted envía la misma muestra a varios laboratorios de terceros va a obtener resultados diferentes, aun cuando todos estén usando el mismo método o los mismos o similares tipos de instrumentación. Por eso, este es un obstáculo que estamos tratando de superar para armonizar los resultados de los laboratorios de terceros".

Robert Maze es vicepresidente de Servicios de Gestión de Muestras de SGS North America, que gestiona los aspectos logísticos del nuevo Programa de Pruebas de Competencia. Al igual que con cualquier producto básico, entre el comprador y el vendedor debe haber garantías de que el producto cumpla las especificaciones requeridas y sea apto para el uso previsto", dice. "La participación de un tercero debe eliminar todo posible sesgo respecto a la calidad y/o cantidad del producto.

Rosentrater se hace eco de esta afirmación. "Es importante que el productor de alcohol conozca la composición y los niveles de toxinas de los productos que vende, pero también es críticamente importante que los conozcan los usuarios finales".

PTP en acción

El Programa de Pruebas de Competencia de Granos de Destilería, que inició sus actividades de forma oficial muy recientemente, se puso en marcha. Este inicio rápido se hizo posible gracias a los esfuerzos de los miembros del equipo que desarrollaron el programa.

Dice Rosentrater: "Por supuesto, nuestro primer objetivo fue registrar a los laboratorios de terceros y las plantas de etanol y plantas de destilación, para tenerlos en el programa". "Trabajamos juntos para establecer todos los analitos que deben probarse, establecer límites de aceptabilidad y no aceptabilidad, e identificar las desviaciones típicas que podríamos encontrar".

Mediante el uso del portal en línea desarrollado por ASTM, ahora los participantes pueden iniciar sesión e introducir sus datos, instrumentación y métodos. SGS America maneja la preparación y la distribución de muestras para las pruebas reales.

"El proceso se inicia cuando se recibe un suministro a granel de los granos y se prueba para verificar si cumple con determinados parámetros de calidad establecidos por ASTM", explica Maze. "Una vez aprobado, el material se mezcla de acuerdo con estándares aprobados por la industria para asegurarse de que el grano esté homogeneizado en todo el lote. Luego se divide en muestras de menor tamaño para distribuirlas entre los laboratorios que participan en el PTP".

Para este programa, existen dos ciclos (marzo y agosto), y para cada ciclo los laboratorios reciben tres muestras. Los laboratorios hacen el análisis e introducen los datos. Luego, en un trabajo conjunto, ASTM y DGTC evalúan el nivel de desempeñó de cada laboratorio en términos de la medición de analitos composicionales, como proteínas y grasas, así como propiedades físicas y la posible presencia de micotoxinas, que pueden tener efectos negativos sobre la salud de animales y de seres humanos.

"El primer paso es evaluar el desempeño de los participantes", dice Rosentrater. "El segundo paso es tratar de identificar los laboratorios cuyo desempeño puede no haber sido tan bueno como el de otros y determinar cuál es la causa y cómo podemos mejorar ese desempeño porque, finalmente, queremos tener confianza en todos los laboratorios".

El tercer paso será reducir la variabilidad entre las mediciones de los diferentes analitos presentes en los granos de destilería. Rosentrater explica que hacer esto podría significar utilizar el programa PTP para identificar instrumentación, métodos de preparación o herramientas específicas que produzcan resultados más exactos y confiables.

La importancia de una mayor uniformidad es obvia. "Si todos obtienen resultados diferentes para las proteínas, por ejemplo, es realmente difícil formular ese producto en un alimento para mascotas o para peces", dice Rosentrater. "Y, finalmente, ¿estaremos viendo estas proteínas llegar al mercado humano? Posiblemente, pienso que ese es indudablemente un uso de valor potencial más alto".

Alcance global

Con 57 programas de pruebas de competencia en marcha y una fuerte participación de establecimientos de diversos países, ASTM es claramente un recurso consolidado para las industrias internacionales que necesitan asegurar que los laboratorios con los que trabajan cumplan con estrictos estándares de competencia, dondequiera que se encuentren.

Más del 95 % de estos programas, que abarcan desde combustibles y lubricantes hasta acero y plásticos, están acreditados a través de la Asociación Estadounidense para la Acreditación de Laboratorios (American Association for Laboratory Accreditation, A2LA). Y cumplen los criterios del estándar internacional clave para la conformidad con los requisitos generales de pruebas de competencia, ISO/IEC 17043. El PTP de los DDGS, como nuevo programa, debe cumplimentar el primer ciclo de pruebas de competencia para que se lo pueda agregar al alcance de la acreditación A2LA de ASTM International.

"Consideramos múltiples opciones", indica Rosentrater, "pero elegimos ASTM por diversas razones. Va a ser muy importante aprovechar el alcance de ASTM para este programa, y esta es una de las razones por las que elegimos asociarnos con ellos: porque hacen estándares de laboratorio, trabajan a nivel mundial en la competencia de laboratorios. Es realmente una buena opción para lo que DGTC está tratando de hacer a fin de liderar esta iniciativa".

DGTC está trabajando con una serie de grupos como el Consejo de Granos de los EE. UU. (U.S. Grains Council), Asociación de Combustibles Renovables (Renewable Fuels Association), Asociación de la Industria de Alimentación Animal Estadounidense (American Feed Industry Association), Asociación Estadounidense de Licores Artesanales (American Craft Spirits Association) e Instituto Estadounidense de Destilación (American Distilling Institute), entre otros. "Estamos asegurando que todas nuestras organizaciones asociadas también se sumen a esta iniciativa, porque en última instancia, todos tienen un interés en la calidad de los DDGS que salen de las plantas de etanol y de la industria de destilación", dice Rosentrater.

La amplia divulgación hacia las principales partes interesadas de la industria es especialmente importante, dado el crecimiento de la biorrefinación, que requiere procesos más complejos y regímenes de pruebas más sofisticados. "Vemos una gran cantidad de empresas que avanzan hacia un mayor uso de instrumentación en lugar de basarse solo en los kits de prueba", dice Rosentrater, "por eso es aún más importante asegurarse de que tengamos las conexiones domésticas no solo con los laboratorios de terceros sino también con los laboratorios de las plantas de etanol y de las destilerías".

El desarrollo de nuevos estándares para apoyar el trabajo del PTP de granos de destilería está aún pendiente. Chris McCullough, gerente general de desarrollo de programas para servicios de laboratorio de ASTM, observa que el objetivo final es crear un nuevo comité para trabajar en los estándares. Un área que piensa que será de prioridad son las pruebas.

"Esta industria se beneficiaría con el desarrollo de métodos de prueba específicos para los requisitos de los DDGS", dice. "Los métodos existentes son difíciles de descifrar o directamente no aplicables, y en algunos casos ni siquiera existen en este momento".

Rosentrater lo resume así. "La industria de la biorrefinación, la industria del etanol, la industria de licores: todos están de acuerdo en que, para beneficio de la cadena de suministro, realmente necesitamos tener confianza en los resultados que obtenemos de nuestro propio laboratorio o de un laboratorio de terceros a los que podemos enviar nuestras muestras".

Jack Maxwell es un escritor independiente que reside en Westmont, Nueva Jersey, EE. UU.