Du 902.es abasto de grano destileria
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zootecnia y pecuario

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Du 902.es abasto de grano destileria Du 902.es abasto de grano destileria Document Transcript

  • INTRODUCCIÓN A través del medio oeste de los Estados Unidos, se están planeando y construyendo plantas de etanol (principalmente de molienda en seco vs. molienda húmeda) y las plantas ya existentes se están expandi- endo. Hoy en día más del 8 por ciento del etanol pro- ducido comercialmente se emplea como agente para extender el volumen de gasolina. Los atributos del eta- nol permiten usarlo como un amplificador de octano y como agente oxigenador preferido para gasolina. El etanol mantiene un amplio respaldado debido a su hab- ilidad para mejorar el ambiente y la salud pública ya que reduce las emisiones peligrosas de vehículos. El etanol contiene 35 por ciento de oxígeno y añadiendo etanol a combustibles provenientes de fósiles (gasolina y diesel) resulta en una combustión más completa, la cual reduce emisiones en el tubo de escape. El etanol es no-tóxico y se degrada rápidamente en agua super- ficial, subterránea y suelo. La legislación de energía ratificada como ley por el Presidente Bush en agosto 8, 2005, incluye un estándar nacional de combustibles renovables (ECR; renewable fuels standard, RFS) el cual aumentará al doble el uso de etanol y biodiesel para el 2012. Dos métodos que se usan para producir etanol a partir de maíz son molienda seca y húmeda, cada uno de estos procesos genera subproductos característicos. Los productos principales de la molienda húmeda del maíz incluyen almidón, jarabe, edulcorantes y aceite de maíz, además de otros productos para alimento animal como el agua o licor de remojo, harina de ger- men, gluten y harina de gluten. Los molinos secos tienen cosos de construcción significativamente meno- res y producen típicamente sólo tres productos: eta- nol, granos de destilería y dióxido de carbono (CO2 ). Una planta bien administrada utilizando tecnología de molienda seca genera cerca de 2.85 galones de etanol, 18 libras de de granos secos de destilería con solubles (GSDS; distillers dry grains with solubles, DDGS) y 18 libras de CO2 por cada bushel (35.24 L) de maíz procesado. Una planta de área típica procesa 20 mil- lones de bushels de maíz anualmente. De 1980 al 2000, el tonelaje de granos de destilería aumentó diez veces de 320, 000 a 3.5 millones de toneladas métricas (1 tonelada métrica = 100 kilogramos = 2204.6 libras). Entre el 2000 y el 2004, la producción de granos de destilería se duplicó de nuevo a más de 7.3 millones de toneladas métricas. Los granos de destilería continúan siendo el ingrediente de alimento para ganado de más rápido crecimiento. Un ejemplo puede ayudar a poner en perspectiva el volumen actual de granos de destilería. El hato lech- ero nacional de aproximadamente 9 millones de vacas necesitaría consumir 7.2 libras de granos de destilería por día durante un periodo de lactación de 305-días par balancear el abasto. Los granos de destilería se usan también en raciones de becerros, en las dietas de otras clases de animales de granja tales como res, puerco y aves, y son un importante artículo de exportación. Mientras que nuestra base nacional de animales de granja es suficiente para hacer uso de todos los granos de destilería, otros ingredientes de alimento animal incluidos en las dietas tendrían que ser desplazados. Actualmente hay 101 plantas de etanol en operación y 33 nuevas plantas están en construcción. Se espera que la producción de etanol alcance 4.5 billones de galones para este año. La mayoría de las plantas construidas en los diez últimos años emplean tecnología de moli- enda seca y los molinos secos generan cerca del 75 por ciento del volumen total de etanol. Con un abasto cre- ciente y exportaciones relativamente estables (cerca de 1 millón de toneladas métricas), es evidente que Instituto Babcock © 2006 Board of Regents of the University of Wisconsin System Novedades Lácteas Manejo de Nutrientes No. 902 Utilizando el Creciente Abasto de Granos de Destilería Autor: Robert M. Kaiser, Universidad de Wisconsin-Madison-Extensión Instituto Babcock Universidad de Wisconsin
  • Utilizando el Creciente Abasto de Granos de Destilería 2 Novedades Lácteas 2006 los productores de lácteos y animales de granja están suplementando las dietas animales con granos de des- tilería. Varios granos cereales (maíz, sorgo, trigo, centeno, etc.) se usan para producir alcohol de grano o etanol. En el medio oeste, donde la mayoría de las planta gen- eran combustible y no etanol bebible, el grano pre- dominante es el maíz. Durante el proceso, grano entero limpio es molido para aumentar el área superficial. Se añade entonces agua para hacer una mezcla, que es cocida bajo presión. La cocción sirve para gelatinizar el almidón y reducir en forma importante la población microbiana de la mezcla. A continuación, la mezcla se enfría y se añaden enzimas para digerir la masa y convertir el almidón en azúcar. Se añade entonces levadura para fermentar el azúcar, transformándola en alcohol y CO2 . Después de remover el etanol a través de procesos de destilación, la mezcla se pasa a través de máqui- nas centrifugas en las cuales las partículas insolubles del grano se separan de los sólidos disueltos. Los sóli- dos disueltos son entonces concentrados en un jarabe a través de múltiples evaporadores. El jarabe puede comercializarse como solubles de destilería condensa- dos (SDC; condensed distillers solubles, CDS) o puede secarse para producir solubles de destilería secos (SDS; dried distillers solubles, DDS). Sin embargo, sólo bajos volúmenes de SDC o SDS son producidos actualmente. En la mayoría de las plantas, los solubles se añaden a los granos exhaustos o “cake” para con- vertirse en granos húmedos de destilería con solubles (GHDS; distillers wet grain with solubles, DWGS) o GSDS. Usualmente, los GHDS se ofrecen a la venta den- tro de un radio de 150 millas alrededor de la planta debido a los costos de transportación asociados con el movimiento de líquidos. El no tener que secar los granos de destilería representa ahorros significativos en costos de energía para una planta. Asumiendo que estos ahorros llegan también al consumidor, la planta de etanol alcanza una producción de energía más efi- ciente por cada bushel de maíz y los productores de leche tienen el potencial de obtener mayores ingresos sobre los costos de alimentación. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE GRANOS DE DESTILERÍA CON SOLUBLES Existen dos factores importantes a considerar en la evaluación de cualquier forraje para incluirlo en racio- nes para ganado lechero: composición nutricional y variabilidad. La composición nutricional de granos de destilería, así como otros ingredientes provenientes de subproductos, puede ser influenciada por varios fac- tores, incluyendo el tipo de grano empleado, calidad del grano, procedimiento de molienda, extensión de la fermentación, condiciones de secado, cantidad de solubles mezclados de nuevo con los granos exhaustos y la separación de partícula. Dependiendo de la planta y si produce GHDS o GSDS, las proporciones relati- vas de granos exhaustos y solubles del producto final varía. La composición de GHDS basada en materia seca puede ir de 65 por ciento de granos exhaustos y 35 por ciento de solubles hasta 45 por ciento de granos exhaustos y 55 por ciento de solubles. Los granos de destilería contienen aproximadamente tres veces más proteína, grasa y fibra que el maíz. Sin embargo, a diferencia del maíz que es alto en almidón, los granos de destilería prácticamente carecen de este componente. El proceso de producción de etanol mejora la digestibilidad de la fibra. Fibra altamente digestible y un moderado contenido de grasa clasifican a los granos de maíz de destilería como un alimento de alta energía. Los residuos de la fermentación con- tienen células de levadura, vitaminas del complejo B y otros nutrientes formados durante los procesos de fer- mentación y destilación. La calidad de la proteína de los granos de maíz de destilería es similar a aquella de otros productos de maíz, que son naturalmente bajos en lisina. GSDS y GHDS son excelentes fuentes de proteína no degradada por rumiantes (PNDR; rumi- nally undegraded protein, RUP). Proteína dañada por temperatura puede producirse durante el secado de granos de destilería o solubles reduciendo la eficiencia de utilización de proteína en los animales. El potencial para la formación de proteína dañada térmicamente es usualmente de mayor importancia en GSDS que en GHDS. En comparación con los granos de maíz, el contenido de fósforo en los granos de destilería es tres veces más alto. Este nivel más elevado de fósforo debe
  • Manejo de Nutrientes No. 902 3 Utilizando el Creciente Abasto de Granos de Destilería considerarse en la formulación de dietas para ganado lechero para minimizar la excreción de fósforo en el ambiente. ASPECTOS NUTRICIONALES-DIETAS PARA GANADO LECHERO SDS, SDC, granos secos de destilería (GSD; distill- ers dry grains, DDG), GSDS y GHDS han sido utiliza- dos en forma exitosa en raciones para ganado lechero por más de un siglo. Una gran cantidad de investig- ación se ha hecho en los últimos 50 años comparando estos productos con otras fuentes de proteína y energía en los cuales el valor nutricional de los subproductos de destilación ha sido probado [6, 7, 8]. GSDS se han convertido en un componente común de los suplemen- tos proteínicos, a menudo conformando un 25-35 por ciento de la materia seca de la mezcla dependiendo del precio de otros ingredientes con los que compite. En una comparación comúnmente empleada por los nutri- cionistas de ganado lechero, 1 kg de GSDS es aproxi- madamente equivalente a 0.6 kg de maíz en grano y 0.4 kg de harina de soya. Investigadores de Nebraska compararon directa- mente granos de destilería húmedos y secos de maíz y sorgo [1]. Las dietas de vacas lecheras lactantes en este estudio incluyeron 25 por ciento de ensilaje de maíz, 25 por ciento de ensilaje de alfalfa y 15 por ciento de granos de destilería con solubles (con base en materia seca). Los tratamientos fueron GSDS y GHDS de maíz además de GSDS y GHSDS de sorgo. Comparando los granos secos con los húmedos, la producción de leche fue similar (71 vs. 72 libras) con una pequeña ventaja del maíz sobre el sorgo. Los valores de contenido de proteína y grasa de la leche fueron también similares en todos los tratamientos, con una pequeña ventaja de GSDS comparado con GHDS. La utilización de mate- ria seca fue también similar, sugiriendo que el mayor contenido de humedad de las dietas con GHDS no lim- itó su utilización. El agua por sí sola no limita el uso de materia seca, y debido a que bajo pH y elevados niveles de ácido orgánicos no son característicos de GHSDS, es poco probable que los granos de destil- ería húmedos afecten en forma negativa su utilización. Sin embargo, ésta puede disminuir si el inventario de GHSDS no se recicla lo suficientemente rápido para prevenir que se descomponga. PAUTAS PARA LA FORMULACIÓN DE ALIMENTO A medida que se formulan las raciones, cada ingre- diente se examina para reconocer su contribución nutricional e interacciones con otros ingredientes, tales como, estado físico, dinámica del rúmen y su efecto en el perfil de aminoácidos. GHSDS y GSDS son ingredi- entes con bastante sabor y frecuentemente conforman 5-15 por ciento de la materia seca en la dieta de vacas lecheras lactantes. Algunos estudios reportan la inclu- sión exitosa en las dietas de proporciones de más del 30 por ciento de granos de destilería (materia seca). El límite básico de la cantidad de granos de destilería en dietas para ganado lechero está relacionado al con- tenido y calidad de su proteína y la grasa total en la dieta. Los granos de destilería son una excelente fuente de PNDR y dependiendo de las características de la proteína de otros ingredientes en la ración, la inclusión de altos niveles de granos de destilería puede aumentar el PNDR arriba de las recomendaciones para la dieta, lo cual puede disminuir los niveles de amonio en el rúmen. Cuando esto ocurre, los microorganismos del rúmen están desprovistos de nitrógeno, lo cual reduce la producción de proteína microbiana y disminuye la digestión de fibra y el uso de materia seca. Al maximi- zar la cantidad y calidad de proteína disponible en el intestino es vital para alcanzar altos niveles de produc- ción. Un error costoso de cualquier dieta para ganado lechero es el limitar la síntesis de proteína microbiana. Un estudio de 1996 recomendó limitar la cantidad de proteína cruda proveniente de fuentes de maíz en raciones para ganado lechero a un 60 por ciento de la proteína cruda total. Ensilaje, granos, granos de des- tilería, harina de gluten y gluten de maíz fueron iden- tificados como las fuentes de maíz de proteína cruda total [9]. Ya que la proteína de maíz es deficiente en lisina, esta parece ser una buena recomendación. Sin embargo, desde entonces, los Requerimientos Nutri- cionales para Ganado Lechero del 2001 se han con- vertido en una herramienta valiosa para evaluar las dietas para ganado lechero [10]. Cuando los ingredi- entes de la dieta y los datos de las vacas se corren en el programa de evaluación de la ración, éste predice los requerimientos nutricionales del animal, nutrientes provistos por los ingredientes de la ración y los bal- ances positivos y negativos. El modelo predice proteína en la dieta degradada por el rúmen (PDR; ruminally View slide
  • Utilizando el Creciente Abasto de Granos de Destilería 4 Novedades Lácteas 2006 degraded protein, RDP) y PNDR al mismo tiempo que identifica cuando los aminoácidos tales como lisina y metionina pueden limitar la producción de leche. El uso del modelo sugiere que el límite de proteína cruda proveniente de maíz del 60 por ciento podría aumen- tarse si se incluyen ingredientes con alto contenido de lisina, tales como harina de sangre o fuentes de lisina resistentes al rúmen en dietas con múltiples fuentes de maíz. Normalmente el contenido de carbohidratos no fibrosos (NFC) y almidón de las raciones para ganado lechero no debe exceder 35-40 por ciento y 25-30 por ciento (materia seca) respectivamente. Las dietas que exceden estos niveles de NFC y almidón pueden cau- sar acidosis ruminal. Una característica de los granos de destilería es que su energía neta de lactación es igual a la del maíz si contribuir en forma apreciable a la carga de almidón en el rúmen. Sin embargo, el bajo NFC y el contenido de grasa moderadamente alto de los granos de destilería puede presentar retos nutri- cionales adicionales. Los microorganismos del rúmen necesitan fuentes disponibles de energía y nitrógeno para crecer en forma rápida. Otros ingredientes de la ración necesitan complementar los granos de destil- ería para proveer una ración balanceada. Si semillas con alto contenido de grasa como soya y algodón son empleadas, la proporción de granos de destilería ten- drá que reducirse para evitar que el nivel de grasa en la dieta sea mayor al 6 por ciento. Aunque las pautas de alimentación discutidas aquí pueden parecer com- plejas, los nutricionistas aplican estos principios en forma cotidiana a los granos de destilería así como a una variedad de otros ingredientes para alimento ani- mal en un sinnúmero de dietas para ganado lechero. Si las pautas sugeridas son empleadas, los granos de destilería pueden usarse efectivamente en dietas para ganado lechero. CONSIDERACIONES PARA MANEJO Y ALMACENAJE GSDS es relativamente fácil de manejar y almacenar en la granja, mientras que GHDS representa algunos retos. GHDS frescos tienen típicamente un contenido de materia seca del 30 al 40 por ciento. Algunos admi- nistradores de plantas productoras de etanol, tratando de ganar ventaja competitiva, están secando aún más los GHSDS. GHDS con mayor contenido de materia seca (40-50 por ciento en materia seca) mejora las car- acterísticas de manejo del producto, haciéndolo más atractivo para operadores de las lecherías y expandi- endo la distancia de la planta en donde es económica- mente viable la comercialización de GHDS. Como se describió anteriormente, la cocción de la mezcla reduce en forma importante la población microbiana. El proceso crea un producto que es inicialmente bajo en microorganismos, incluyendo aquellos responsables de descomposición. Cuando se expone al aire, el pro- ducto típicamente tiene una vida de anaquel de dos a siete días dependiendo del clima. En lecherías grandes, GHDS es a menudo entregado en camiones equipados con bombas o pisos movedizos, es almacenado en silos o en fosas y se usa antes de que se descomponga. Los GHSDS empleados en el estudio de Nebraska fueron almacenados en bolsas de silo de nueve pies de diá- metro y los investigadores reportaron excelente cali- dad de almacenaje a lo largo del estudio que duró un año. Una conclusión lógica de esta prolongada vida de anaquel fue la exclusión de aire proporcionada por la bolsa de plástico. Es poco probable que haya substrato residual fermentable y bacterias productoras de ácido láctico como para facilitar el proceso de fermentación en forma similar a otras cosechas ensiladas. El alma- cenaje en bolsas de silo puede facilitar la alimentación a base de GHDS en un mayor número de lecherías próximas a las plantas productoras de etanol. RESUMEN Los granos de destilería con solubles son excelentes fuentes de alimento para ganado lechero pero deben tener un precio competitivo para desplazar a los for- rajes empleados actualmente en las raciones para ganado lechero. Conforme la producción de etanol aumenta para cubrir la demanda y el estándar de com- bustibles renovables, el abasto de granos de destilería aumentará significativamente. GHDS está sujeto a bio- degradación y debe ser manejado apropiadamente en la planta al igual que en la granja. Las proporciones de inclusión en las dietas y las estrategias de almacenaje en la granja deben ser desarrolladas para obtener el valor alimenticio máximo de los granos de destilería. View slide
  • Manejo de Nutrientes No. 902 5 Utilizando el Creciente Abasto de Granos de Destilería Los administradores de plantas de etanol con experi- encia reconocen la importancia de la consistencia del producto y están comenzando a proveer servicios adi- cionales a clientes de lecherías. REFERENCIAS 1. Al-Suwaiegh, S., K. C. Fanning, R. J. Grant, C. T. Milton, and T. J. Klopfenstein. 2002 Utilization of distillers grains from the fermentation of sorghum or corn in diets of finishing beef and lactating dairy cattle. J. Anim. Sci. 80:1105 2. Belyea, R. L., B. J. Steevens, R. J. Restrepo, and A. P. Clubb. 1989. Variation in composition of by- product feeds. J. Dairy Sci. 72:2339 3. Cromwell, G. L., K. L. Herkelman, and T. S. Stahly. 1993. Physical, chemical, and nutritional characteristics of distillers dried grains with solubles for chicks and pigs. J. Anim. Sci. 71:679 4. DePeters, E. J., J. G. Fadel, M. J. Arana, N. Ohanesian, M. A. Etchebarne, C. A. Hamilton, R. G. Hinders, M. D. Maloney, C. A. Old, T. J. Riordan, H. Perez-Monti, and J. W. Pareas. 2000. Variability in chemical composition of seventeen selected by-product feedstuffs used by the California dairy industry. Prof. Animal Sci. 16:69 5. Hardy, S. R., J-M. Akayezu, J. G. Linn, and J. M. Cassidy. 1998. Nutrient composition of distillers grains with added solubles. J. Dairy Sci. 81:1201 6. Kaiser, R. M., E. C. Schwab, R. D. Shaver, and L. E. Armentano. 2005. Using ethanol industry co-products in dairy rations. ASAS Midwest Meeting, Des Moines, IA 7. Kaiser, R. M. 2005. Variation in composition of distillers wet grains with solubles. Proc. 4-State Dairy Nutrition and Management Conference. Dubuque, IA 8. Kalscheur, K. F. 2005. Impacts of feeding distillers grains on milk fat, protein and yield. Distillers Grains Technology Council, Louisville, KY. 9. Linn, J. G. and Chase, L. 1996. Using distillers grains in dairy cattle rations. Proc. Professional Dairy Management Seminar. Dubuque, IA. 10. National Research Council. 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 7th rev. ed., Natl. Acad. Press, Washington DC. 11. Robinson, P. H. 2005. Ethanol industry co- products: milling process, nutrient content and variation. ASAS Midwest Meeting, Des Moines, IA. 12. Spiehs, M. J., M. H. Whitney, and G. C. Shurson. 2002. Nutrient database for distillerʼs dried grains with solubles produced from new ethanol plants in Minnesota and South Dakota. J. Anim. Sci. 80:2639 Todas las publicaciones del Instituto Babcock tienen el Derecho de Autor de la University of Wisconsin Board of Regents. Estas publicaciones pueden ser copiadas completamente o en partes con fines educativos locales solamente, y siempre y cuando las fuentes sean identificadas y que los materiales no sean distribuidos con fines de lucro. Para mas información o para adquirir otras publicaciones, contactarce con: The Babcock Institute, 240 Agriculture Hall; 1450 Linden Drive; Madison, WI 53706–1562; Phone: (608) 265–4169; Fax: (608) 262– 8852; Email: babcock@cals.wisc.edu; Web: http://babcock.cals.wisc.edu