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Using Artificial Intelligence (AI) on ASTM standards and related intellectual property is prohibited. Violations will result in suspension of access.
By KATHY HUNT
Dec 13, 2024
Consulte el Foro Económico Mundial, el Foro de la Cámara de Comercio de EE. UU. o Harvard Business Review y encontrará información similar: el interés de los consumidores en la sostenibilidad sigue aumentando. A medida que las personas piensan más en los desechos y subproductos creados por lo que comen, beben y usan, fácilmente pueden subestimar la importancia de los granos de las destilerías. Estos granos de cereales son el coproducto o el subproducto planificado y beneficioso de la producción de alcohol y etanol.
En América del Norte, el maíz sirve como base para el etanol, pero también se puede utilizar trigo, sorgo y cebada. Según la Asociación de Combustibles Renovables de Iowa, un acre de maíz produce 475 galones de etanol y 1,5 toneladas de granos de destilería. La Asociación de Combustibles Renovables (organización diferente) anunció que, en 2023, Estados Unidos exportó 10,8 millones de toneladas métricas de este coproducto, por un valor de 3300 millones de dólares, a más de 50 países. En ese momento, el tamaño del mercado mundial estaba valorado en 11 500 millones de dólares. Se prevé un crecimiento continuo y se estima que el tamaño del mercado aumente a 17 700 millones de dólares para 2032.
La historia de la destilación se remonta a la Edad Media y los seres humanos han reflexionado desde entonces sobre qué hacer con los granos usados que resultaron del proceso. Ricos en fibra, proteínas, grasas y minerales, los granos de las destilerías finalmente se convirtieron en alimento para animales. El primer uso registrado de granos de destilería en la alimentación de ganado estadounidense se remonta a 1907. En la década de 1990, los cerdos y los pollos comenzaron a consumirlo también como parte de sus dietas.
¿Qué es tan atractivo de este coproducto? Los granos de destilerías cuestan hasta 25 % menos que el precio del maíz tradicional y poseen el triple de la cantidad de nutrientes del maíz, lo que los convierte en una fuente económica de energía y proteínas, además de formar parte de un sistema de producción de alimentos sostenible.
Los animales terrestres no son los únicos que consumen granos de destilería. A partir de la década de 1940, los investigadores comenzaron a probarlo en la acuicultura. Varios estudios indican que el coproducto es un reemplazo rentable, rico en fósforo y alto en proteínas para la harina de pescado y la harina de soja y trigo. Parece estimular el crecimiento de los peces y puede mejorar las respuestas del sistema inmunitario.
Durante aproximadamente una década, el Consejo de Granos de los Estados Unidos ha trabajado en la industria acuícola del sudeste asiático para promover el uso de granos de destilería en las dietas de tilapia y pangasius. El Consejo, sin fines de lucro, se concentra en desarrollar mercados de exportación para la cebada, el maíz, el sorgo y productos relacionados de EE. UU.
Lo que come el ganado es importante para los productores y los consumidores omnívoros, ya que la dieta de los animales afecta directamente lo que los productores venden y lo que las personas ingieren. La variabilidad en el contenido y la calidad de los granos de las destilerías puede afectar la salud de los animales y su rentabilidad. Las micotoxinas son especialmente preocupantes. Estas toxinas provienen de hongos que crecen en granos de maíz y cereales, entre otros cultivos. En dosis altas, pueden causar enfermedades graves, como trastornos autoinmunes, cáncer y la muerte. Debido a que las micotoxinas no se pueden discernir en forma visual, ni por el gusto o el olfato, es crucial realizar pruebas precisas de laboratorio de este valioso consumible.
Cuando se trata de pruebas, el objetivo es tener métodos y resultados confiables y consistentes. Para garantizar el uso de coproductos seguros y de calidad en la alimentación animal, el Consejo Tecnológico de Granos de Destilería (Distillers Grains Technology Council, DGTC) y el subcomité de Coproductos de destilería (E48.D0) de ASTM International, que forma parte del comité de Bioenergía y productos químicos industriales derivados de la biomasa (E48), colaboran en un programa de Ensayos de competencia (proficiency testing program, PTP). Un PTP es un programa estadístico de aseguramiento de calidad que permite a los laboratorios evaluar su desempeño en las pruebas al comparar sus resultados con los de otros laboratorios participantes. El programa verifica que los fabricantes y las instalaciones de investigación están obteniendo resultados impecables de los laboratorios e identifica formas en que los laboratorios defectuosos pueden mejorar su rendimiento.
En el caso de los granos de destilería, el programa aborda las inconsistencias en los resultados de las pruebas y la variabilidad en las pruebas de los granos secos de destilería (distillers dry grains, DDG) y los granos secos de destilería con solubles (distillers dry grains with solubles, DGWS). Estos últimos son granos secos a los que se les agrega de nuevo los sólidos disueltos concentrados del proceso de fermentación. Iniciado en marzo de 2022, el PTP de los coproductos de destilería solo se aplica a granos secos. Los DDG tienen un contenido de humedad entre 10 % y 12 % y una vida útil indefinida.
Los granos húmedos de destilería (distillers wet grains, DWG) y los DWGS tienen un contenido de humedad de hasta 70 % y una vida útil máxima de cinco días. Serán cubiertos por el PTP posteriormente.
Para aquellos que no están familiarizados con el DGTC, la entidad sin fines de lucro que brinda servicios técnicos y educativos a las industrias de etanol combustible, bebidas alcohólicas y ganadería, así como a sus organizaciones afiliadas. Como se indica en su sitio web, el DGTC actúa “como la principal autoridad sobre nutrición, seguridad y cuestiones regulatorias que afectan la producción y el uso de granos de destilería”.
Al contemplar con quién trabajar en este nuevo PTP, el DGTC consideró quién sería el mejor socio desde el punto de vista de los resultados, comenta el Dr. Joseph Ward, director ejecutivo del DGTC. Señala que, como organización líder en estándares globales, ASTM se posicionó de manera única como un socio confiable. Antes de su asociación con ASTM, el DGTC había sido el único administrador del PTP de los coproductos de destilería.
Una vez que los dos formaron la asociación, se hicieron algunos ajustes. En la actualidad, los participantes del PTP reciben tres muestras de coproducto de destilería para análisis de laboratorio de dos ciclos por año. Estos ciclos de prueba ocurren en marzo y agosto. A partir de marzo de 2025, el programa cambiará a una muestra de coproducto de destilería analizada en tres ciclos por año. Este calendario será más representativo de las pruebas del mundo real, explica Ward.
“Tres muestras son algo exagerado”, continúa. “Cuando uno está en un laboratorio, selecciona una buena muestra aleatoria representativa de lo que se está probando, realiza las pruebas analíticas en esa muestra e informa los resultados. El programa PTP refleja las pruebas del mundo real”.
El PTP trabaja de la siguiente manera: los laboratorios analizan la muestra enviada y registran los datos que, luego, evalúan ASTM y el DGTC. Las organizaciones analizan cómo los laboratorios realizan la medición de los analitos de composición como proteínas y grasas, propiedades físicas y la presencia de micotoxinas. Identifican cualquier posible problema, determinan cómo se puede remediar y tienen como objetivo mejorar el rendimiento del laboratorio. En última instancia, quieren que el PTP establezca confianza en el desempeño de todos los laboratorios, ya sean instalaciones de pruebas internas o de terceros.
“Asociarse con ASTM fue probablemente lo más inteligente que hizo el Consejo Tecnológico de Granos de Destilería”, afirma Ward. “Ahora nos comunicamos mucho mejor con los participantes, detectamos los problemas con los resultados de las pruebas y se los comunicamos a tiempo”.
Cuando se envían los granos de los destiladores, el análisis del producto debe ser el mismo tanto para el productor como para el comprador. Sin embargo, no siempre es así.
Ricos en fibra, proteínas, grasas y minerales, los granos de destilería con el tiempo se convirtieron en alimento para los animales.
“Una de las cosas sobre el trabajo de laboratorio es que, solo porque uno obtiene un número, no significa que los resultados sean una representación correcta de la muestra que se analizó”, establece Ward. “Si usted tiene una empresa analítica que modifica un procedimiento de prueba, no se da cuenta de cómo eso cambia los valores y no hace referencia a la modificación en los resultados, comienza a cuestionar todo lo que están haciendo. Realmente se adentra en los detalles”.
Algo tan simple como no tener un tamaño de partícula uniforme en una muestra puede sesgar los resultados. Algunos coproductos de granos varían considerablemente en el tamaño de partícula. Si no se muelen a un tamaño de partícula uniforme antes del análisis, es posible que los resultados no reflejen de forma precisa el analito estudiado.
Cuando se trata de análisis realizados mediante espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) en comparación con química húmeda, se debe utilizar una curva de calibración representativa para las muestras probadas por NIR, explica Ward. De lo contrario, es posible que los resultados de la prueba no se reflejen con precisión en el analito estudiado.
“Puede haber muchas diferencias en la fabricación de los coproductos de destilerías de la industria de bebidas y de la industria del etanol”, amplía. “Nuestro objetivo es proporcionar un programa para que, ya sea una prueba mediante NIR o química húmeda, los resultados de laboratorio sean representativos de la muestra de prueba”.
También se necesita diligencia al registrar datos. Si las medidas de un cliente son unidades por kilogramo, los datos deben presentarse como tales y no como partes por millón u otra forma de medición. Incluso el error más pequeño puede resultar perjudicial para el vendedor y el comprador. Esta es la razón por la que el PTP y los métodos de prueba estándar son tan importantes para los coproductos de destilerías: las personas necesitan resultados precisos que reflejen realmente el coproducto.
“Todos debemos estar de acuerdo y responsabilizar a los laboratorios de seguir los procedimientos”, enfatiza Ward.
En su primer año, el PTP recibió casi 50 envíos de muestras de laboratorios de terceros, fabricantes de etanol y plantas de destilación. En el segundo año, recibió 100. Este fue un hito importante, comenta Bart Plocher, vicepresidente de calidad de POET Bioprocessing. POET es el mayor productor mundial de biocombustibles y un líder mundial en bioproductos sostenibles.
Para tener éxito, el PTP necesita una mayor participación. Plocher cita el programa de pruebas de aptitud del etanol como referencia. Cuenta con alrededor de 200 participantes y considerablemente más datos. El subcomité de Coproductos de destilería fomenta una mayor participación, así como ser miembro del subcomité E48.D0. Agradece los aportes de la industria y los laboratorios a nivel mundial mientras considera cuáles son los mejores métodos de prueba y si alguno debe modificarse para los DDG.
“Hay una gran oportunidad para armonizar la metodología analítica de los granos de las destilerías y decir: ‘Así es como vamos a medir la grasa’. ‘Así es como vamos a medir las proteínas’. Y para establecer algunos estándares”, expresa Plocher. “Con suerte, tendremos un bucle cíclico en el que el programa determinará si los datos son contundentes en ciertas áreas y débiles en otras, y nos enfocaremos en estandarizar las áreas débiles”.
Tanto Plocher como Ward señalan que con los DDG, hay aspectos fáciles de abordar, como la humedad, y cómo se analiza y gestiona. La humedad aparece en otros cálculos, por lo que si un laboratorio obtiene el número inicial incorrecto, los números posteriores también serán incorrectos.
Cuando el subcomité obtenga más apoyo en sus próximas reuniones (diciembre de 2024, junio de 2025), Plocher explica que comenzará a analizar la creación de métodos de prueba estándar para los coproductos de destilación. Los pocos estándares que existen no son específicos del producto. Además, debido a la variación tecnológica en el sector, el subcomité deberá examinar los estándares porque hay variaciones de productos que usan nombres de etiquetas similares”.
En cuanto a por qué son necesarios los estándares, señala la coherencia en el marketing. “Cuando se opera en un espacio de productos básicos, los clientes quieren saber lo que están recibiendo. Tienen expectativas”, detalla Plocher. “A medida que trabajamos para establecer los DDG de manera más consistente en el mercado, tratar de comparar esas expectativas y hacer referencia a un método estándar es fundamental para la industria. Un cliente puede expresar: ‘Estoy familiarizado con este estándar. Sé lo que esto significa’. Las especificaciones más consistentes aumentan la confianza del cliente”.
Con vistas al futuro, el subcomité prevé un mayor enfoque en las pruebas de micotoxinas. A medida que aumentan las exportaciones de los DDG, las micotoxinas, un problema de seguridad alimentaria de larga data, se han convertido en una preocupación aún mayor.
Otro aspecto de las pruebas que se discutirá es el NIR. Los laboratorios de los productores de etanol generalmente confían en NIR para analizar muestras y, luego, validar los resultados con química húmeda para garantizar la precisión de los datos. En última instancia, el subcomité evaluará todos los métodos de prueba de los DDG para determinar cuál es el mejor para las plantas y los laboratorios.
Aunque el subcomité prevé que trabajará en los granos húmedos de destilería en el futuro, por ahora, atenderá las necesidades de los DDG y DGWS. “Nuestro mantra”, expone Ward, es ‘Vamos a trabajar en esto y a hacerlo bien’”.
Para obtener información adicional o para unirse al programa de pruebas de competencia de ASTM y DGTC y al subcomité de Coproductos de destilerías (E48.D0), comuníquese con el gerente de personal del comité E48 sobre Bioenergía y productos químicos industriales de biomasa, Brian Milewski.
November / December 2024