por Detlef Bunzel y Andreas Lemme, Evonik, Alemania
La granulación es un proceso fundamental en la producción de piensos compuestos para los operadores de fábricas de piensos, ya que aumenta la densidad aparente y estabiliza la mezcla. El tamaño de partícula uniforme resultante mejora las propiedades de almacenamiento y manipulación que, Sucesivamente, también significa menores costos de transporte para las operaciones del molino.
La compactación del alimento también mejora su valor nutricional al aumentar la densidad energética y prevenir la alimentación selectiva. Los animales no pueden evitar o rechazar los ingredientes individuales. debido a cambios en la palatabilidad si los componentes de la dieta se alteran por razones nutricionales y / o de costo. Esto reduce el desperdicio, pérdidas y costos de producción para las granjas.
Además de lograr estos beneficios, Los operadores deben asegurarse de que cumplen con los requisitos de seguridad de los alimentos y los piensos. En Europa, El Reglamento (CE) no 178/2002 establece requisitos para la seguridad de los piensos en el artículo 15:
1. Los piensos no se comercializarán ni se alimentarán a ningún animal productor de alimentos si no son seguros.
2. Se considerará que los piensos no son seguros para el uso previsto si se considera que:
tener un efecto adverso sobre la salud humana o animal;
hacer que los alimentos derivados de animales productores de alimentos no sean aptos para el consumo humano.
Calidad del pellet, así como el tamaño, por tanto, debería ser una cuestión clave para los operadores. Los estudios han demostrado que la formulación de alimentos (40 por ciento), La distribución del tamaño de partícula (20 por ciento) y el acondicionamiento de la maceración (20 por ciento) tienen el mayor impacto en los estándares. Si asumimos que la formulación y la distribución del tamaño de partículas son constantes en el proceso de producción, El acondicionamiento del macerado es la variable de proceso más importante en la que los operadores de fábricas de piensos pueden influir para mejorar la calidad.
Los conservantes químicos están sujetos a regulaciones regionales restrictivas (por ejemplo, 70/524 / EG en la Unión Europea), por lo que el tratamiento térmico es un enfoque para los productores de alimentos para reducir y controlar la contaminación bacteriana de la mezcla de alimentos en el proceso de producción.
Los fabricantes de equipos han desarrollado varios enfoques para hacer frente a este desafío. Todos ellos consideran la temperatura y el tiempo de acondicionamiento como parámetros relevantes para la reducción exitosa de bacterias en el proceso. Al inducir más energía térmica en el macerado, factores de influencia mecánica, tales como cambios en las propiedades de la materia prima y la distribución del tamaño de partículas, se puede equilibrar mejor en el proceso de compactación o granulación.
Adaptar el acondicionamiento según la formulación
En la producción de piensos, se granula una amplia variedad de materias primas y formulaciones. Con materias primas de origen agrícola, las propiedades de manipulación y procesamiento varían con el tiempo según la procedencia, condiciones climáticas durante el crecimiento y la cosecha, condiciones de preprocesamiento y almacenamiento, así como la vida útil.
Además de la densidad aparente y la distribución del tamaño de partícula, La humedad o el contenido de agua es la propiedad física más importante que afecta el procesamiento de alimentos. Entre las propiedades químicas de las materias primas, proteína, contenido de grasa y almidón, así como el contenido de cenizas y fibras, tienen el mayor impacto en la nutrición y el procesamiento.
Los investigadores y los profesionales de las fábricas de piensos han encontrado enfoques, A través de los años, Abordar las diferentes propiedades físicas y químicas de las materias primas en las dietas adaptando el proceso de acondicionamiento. Suponiendo que la inclusión de líquidos esté definida en la dieta, teóricamente, los únicos parámetros que los operadores de la fábrica de pellets podrían ajustar además de la velocidad de alimentación serían la presión y la temperatura del vapor.
Como una regla de oro, aproximadamente el 0,6 por ciento del vapor seco agregado al acondicionador elevará la temperatura del macerado en 10 ° C. En la práctica, El consumo de vapor se verá afectado por la presión del vapor y la calidad del gato de vapor, incluido el aislamiento. función de las trampas de condensado, Relación de reducción de presión y pérdidas térmicas en el acondicionador.
En este contexto, también es importante recordar que, con vapor seco, la presión y la temperatura están estrictamente relacionadas. Con presión aumenta la temperatura del vapor. Por lo tanto, se necesita menos vapor a alta presión para aumentar la temperatura del macerado. Por otra parte, Se agregará más vapor a baja presión y humedad al macerado para alcanzar una cierta temperatura en el acondicionador antes de la peletizadora.
Tener esto en cuenta ayuda a los operadores a comprender las recomendaciones de los investigadores y profesionales para utilizar diferentes presiones de vapor para optimizar el acondicionamiento de ciertos tipos de dietas. Por ejemplo, en dietas con alto contenido de almidón, El vapor de baja presión proporciona no solo un aumento de temperatura sino también la humedad que debe estar presente para soportar la modificación del almidón.
Ejemplos de procesos de saneamiento
Varios proveedores de equipos presentan soluciones desarrolladas sobre el diseño del acondicionador tipo barril:acondicionadores de maduración posteriores al acondicionador de vapor o máquina de melaza proporcionan volumen y tiempo de retención para el macerado. El tamaño del equipo se elegirá para cumplir con los requisitos de los clientes en cuanto a rendimiento y tiempo de retención.
En general, dos minutos a 80 - 85 ° C se considera un buen punto de partida. Es importante tener en cuenta que, por diseño, Los acondicionadores de maduración en forma de barril aseguran el primer paso, el primero en salir para el puré en el proceso, de modo que todas las partículas estén expuestas a un tratamiento a alta temperatura durante el mismo tiempo.
Debe haber suficiente aislamiento de los acondicionadores de vapor y acondicionadores de retención para evitar pérdidas térmicas y condensación en la superficie interna del barril. ya que esto daría lugar a incrustaciones y contaminación cruzada. Al mismo tiempo, Es necesario un fácil acceso para el mantenimiento y la limpieza.
Para tiempos de residencia más largos (hasta ocho minutos y más), Kahl Group sugiere su concepto 'Retention Plus' que incluye un recipiente de maduración vertical, el llamado acondicionador de larga duración. Debido al largo tiempo de permanencia en este proceso, son posibles tasas de inclusión más altas de líquidos como la melaza sin comprometer la calidad del gránulo. Como el recipiente de maduración opera a presión ambiental, son posibles temperaturas de acondicionamiento de hasta 100 ° C.
Un tercer ejemplo de un enfoque tecnológico diferente en saneamiento es el expansor. Los expansores funcionan con tiempos de retención cortos en el rango de varios segundos. A medida que el producto se presiona a través de una matriz anular en la salida, La presión de proceso se puede ajustar hasta 80 bar. El vapor se puede inyectar directamente en el barril y son posibles temperaturas de proceso de hasta 150 ° C.
Aspectos nutricionales de los procesos de acondicionamiento.
El objetivo principal de la adición de vapor es acondicionar el macerado para el proceso de compactación, mientras que la elección de la longitud y el diámetro del troquel también dará como resultado más o menos calor. El valor sanitario es de gran importancia ya que afecta directamente a la salud animal mediante el manejo o control de patógenos. Sin embargo, el valor nutricional también puede verse afectado por el calor.
Un ejemplo es la disponibilidad de energía alimentaria. Todos los compuestos orgánicos de los piensos pueden aportar energía al metabolismo de los animales. Con respecto a los macronutrientes (proteína, lípidos carbohidratos) que todos pueden ser utilizados energéticamente por los animales, Deben distinguirse fracciones particularmente diferentes de carbohidratos. Si bien las fibras crudas de la dieta son poco digeribles y, por lo tanto, poco disponible para animales monogástricos como pollos o cerdos, los rumiantes los utilizan mucho mejor.
Impacto del calor en los aditivos nutricionales
El procesamiento excesivo afectará negativamente el valor nutricional. Entonces, cualquier compuesto susceptible a temperaturas más altas sufrirá. Ejemplos destacados son ciertas vitaminas, enzimas y ácidos grasos insaturados, que se oxidará o destruirá. Por lo tanto, Los respectivos aditivos para piensos se añaden normalmente después del proceso de acondicionamiento y granulación o con revestimiento al vacío después de la extrusión.
Aminoácidos, por el contrario, se añaden al mezclador antes del acondicionamiento y son, por lo tanto, expuesto al calor. En un experimento que realizamos, estabilidad y recuperación de MetAMINO®, Biolys®, ThreAMINO® y TrypAMINO® se examinaron a temperaturas de extrusión crecientes que van desde 100 ° C hasta incluso 190 ° C, con una duración de unos 15 segundos. Las concentraciones de aminoácidos suplementarios en la mezcla de alimentos no se redujeron en comparación con los niveles iniciales, incluso en las condiciones más duras de 190 ° C.
Una investigación adicional se centró en diversas técnicas de procesamiento de alimentos para camarones. El alimento para camarones se extruyó usando una extrusora de un solo tornillo o de doble tornillo o se granuló. En general, se puede afirmar que las proteínas totales y los aminoácidos no fueron susceptibles de sufrir daños en las condiciones analizadas.
La recuperación de aminoácidos osciló entre el 95 y el 102 por ciento. Al mismo tiempo, el análisis de aminoácidos libres reveló una alta recuperación, también, y sugirió una alta estabilidad durante el procesamiento de alimentos. Los aminoácidos libres no se comportan de manera diferente a los aminoácidos unidos a proteínas.
Por lo tanto, estos estudios sugieren una alta estabilidad de los aminoácidos en las condiciones probadas. Por otra parte, Está bien establecido que, especialmente, el sobrecalentamiento afecta negativamente a la digestibilidad de los aminoácidos, lo que a su vez reduciría su disponibilidad para los animales y, por tanto, la eficacia nutricional de la dieta.
Beneficios e inconvenientes del calor con respecto al valor nutricional
El impacto del tratamiento térmico en la digestibilidad y disponibilidad de los aminoácidos se ha investigado en el contexto del procesamiento de materias primas más que en los piensos compuestos. aunque las consecuencias y los principios que hay detrás son similares.
Además de los efectos beneficiosos sobre la higiene de los piensos, Se requiere un tratamiento térmico para destruir o al menos reducir los factores antinutricionales (ANF), mientras que el sobrecalentamiento compromete la digestibilidad de los aminoácidos para los animales. Los ANF incluyen, por ejemplo, inhibidores de tripsina (por ejemplo, soja) que perjudican la digestión de proteínas, glucosinolatos (por ejemplo, colza), gosipol (semilla de algodón), o lectinas (por ejemplo, altramuces). Todos estos ejemplos son sensibles al calor.
Si bien es necesario un tratamiento térmico para reducir los ANF, exceder la exposición óptima al calor puede causar una disminución de la disponibilidad de aminoácidos. Una serie de pruebas que realizamos con pollos de engorde y cerdos confirmaron esto para varios ingredientes. Inicialmente, productos de soja, así como granos secos de destilería con solubles (DDGS), fueron tratados térmicamente de manera sistemática y severa en un autoclave a 135 ° C hasta 30 minutos (Fontaine et al. 2007).
Los análisis de aminoácidos revelaron pérdidas, particularmente para la lisina, arginina y cisteína:aminoácidos que se sabe que son sensibles al calor. Sin embargo, no sólo se determinaron los aminoácidos totales sino también la lisina reactiva. El grupo amino libre de la lisina tiende a reaccionar con los azúcares bajo exposición al calor formando los llamados compuestos Amadori, que no se puede escindir en el tracto digestivo.
Por lo tanto, esta lisina ya no está disponible para los animales. La lisina reactiva representa la fracción, que no sufrió esta reacción de Maillard. En el experimento anterior de Fontaine et al. (2007), niveles de lisina reactiva en la harina de soja de proteína baja (43 por ciento) y alta (47 por ciento), la soja entera, así como los DDGS bajos (23 por ciento) y altos (27 por ciento) disminuyeron más fuerte que la lisina total, lo que indica un impacto mucho más fuerte en el valor nutricional que el sugerido por el análisis de aminoácidos totales, aunque se considera en el análisis de la materia prima, este último puede aliviar la depresión del rendimiento de los animales hasta cierto punto.
La investigación en curso centrada en la digestibilidad de los aminoácidos generalmente reveló que el sobrecalentamiento afecta la digestibilidad de todos los aminoácidos tanto en los pollos de engorde como en los cerdos. Si bien la magnitud de la respuesta difiere entre los aminoácidos dentro, así como entre, especies animales, se puede concluir que el sobrecalentamiento afecta a todos los aminoácidos resultando en una reducción más o menos severa del valor nutricional.
Evonik Nutrition &Care desarrolló un método rápido (WO 2018/146295 A1) para cuantificar el impacto en el valor nutricional debido al sobrecalentamiento, al menos por un par de materias primas. Los datos respectivos se pueden utilizar en el proceso de formulación de piensos. Sin embargo, para la producción de piensos compuestos, este método no está disponible. En general, Se concluye que debe evitarse exceder ciertas cargas de temperatura para evitar reducciones en el rendimiento de los animales.
En general, Se puede resumir que los ingredientes y las mezclas de piensos están expuestos al calor durante el procesamiento. Mientras que, por un lado, se requiere calor en cierta medida para el acondicionamiento, por ejemplo, para el proceso de granulación, así como por razones sanitarias y la reducción de factores antinutricionales. Por otra parte, el procesamiento excesivo tendrá efectos perjudiciales, lo que a primera vista puede no ser obvio, pero afectará el rendimiento de los animales.
