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Humedad en alimentos

Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad

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Optimizar el contenido de humedad del alimento, es clave desde el punto de vista económico y de preservación de la calidad. Sin embargo, mucha humedad "libre" y desprotegida, nos lleva rápidamente al desarrollo indeseable de hongos y levaduras. Una combinación de propionatos activados y surfactantes especializados, puede ayudarnos a optimizar la humedad sin sacrificar la calidad.

La mayoría de los fabricantes de alimentos reconocen la importancia del control de la humedad en los alimentos balanceados para ganado. Por razones comerciales, es importante controlar el contenido de humedad para poder compensar las pérdidas (mermas) que ocurren durante los procesos de molido y enfriado de los alimentos. Más aún, el nivel adecuado de humedad es importante porque reduce el consumo de energía durante el proceso de compresión (peletizado) y asegura que la producción fluya suavemente y reduzca el riesgo de bloqueos. Esto también sirve para reducir el daño provocado por el calor excesivo. Garantiza además, una mejor calidad de pellet ya que el nivel óptimo afecta positivamente la dureza del pellet. El lado negativo de incrementar la humedad sería el hacerlo con "agua libre" que pone en riesgo la calidad del alimento porque estaría disponible para el desarrollo de microorganismos indeseables creando un rápido crecimiento de hongos con el riesgo de la producción de micotoxinas.

Molido y Enfriado

Estos dos son los principales procesos que generan pérdidas de humedad, difíciles de recuperar. El inyectar vapor en la cámara de acondicionamiento antes del comprimido, es un método aceptado para mejorar el proceso de pelletizado. Esta humedad añadida, comoquiera, usualmente desaparece de nuevo en el proceso de enfriamiento. Esto resulta típicamente en pérdidas o mermas del 0.5 al 1% en el alimento terminado en comparación con las materias primas.

Una manera interesante de compensar estas pérdidas es adicionando humedad durante el proceso de mezclado. La experiencia práctica demuestra sin embargo que añadir agua solamente, tiene un potencial limitado: después del enfriado, el nivel de humedad en el alimento terminado es cuando mucho, igual al nivel de humedad que tenía cuando entra en la prensa, aún con adiciones altas de agua sola. Y como habíamos dicho, si añadimos agua libre incrementamos el riesgo de crecimiento de hongos. Debido a esas pérdidas los productores de alimento buscan aprovechar los beneficios de eficiencia y calidad que les da el nivel óptimo de humedad en el alimento terminado.

El principal reto es mantener la humedad añadida sin poner en riesgo la vida de anaquel del alimento.

 

Emulsificadores y Surfactantes

La investigación nos ha demostrado que el uso de surfactantes y emulsificadores en combinación con el agua, es un método efectivo para mejorar el porcentaje de retención de humedad del agua añadida. Es bien sabido que los surfactante y emulsificadores reducen la tensión superficial del agua permitiendo una mejor penetración y distribución de la humedad en las partículas de alimento.

Los emulsificadores disponibles comercialmente han probado ser efectivos para mejorar la eficiencia de la planta de alimentos y el contenido de humedad, cuando se mezclan con la adición de humedad en la mezcladora. Sin embargo, el riesgo de crecimiento de hongos no se evita con esta práctica, afectando la vida de anaquel.

 

Nueva Tecnología

Los inhibidores del crecimiento de hongos en estado líquido se usan comúnmente para controlar hongos en materias primas y alimentos. Combinando el control de humedad con la preservación que nos da un inhibidor de hongos, nos permite establecer un programa efectivo de optimización del nivel de humedad, sin el riesgo de crecimiento de hongos que nos da el agua libre o "activa". Selko Feed Additives, recientemente lanzó una nueva tecnología para la inhibición del crecimiento de hongos, donde los surfactantes se combinan con los propionatos activados. Las micelas de los propionatos activados que se forman con esta tecnología, tienen la propiedad de incrementar la porosidad de la membrana exterior de los hongos, facilitando la penetración de los ácidos orgánicos y la adición de los surfactantes, refuerza la efectividad  para detener su crecimiento. La aplicación de este concepto de combinar los propionatos activados con los surfactantes se comprobó en la planta experimental de Nutreco R&D. La hipótesis fue que las propiedades de "ligar" el agua que tienen los propionatos en combinación con los beneficios de los surfactantes, ayudarían a retener mayor cantidad de humedad mientras se conservaba o se aumentaba la vida de anaquel del alimento.

Se llevaron a cabo experimentos comparando los efectos de 1) Sin adición de agua; 2) Adicionando agua (1.5%) más un emulsificador comercial a razón de 300 g por ton; 3) Adicionando agua (1.5%) más una mezcla de propionatos activados con surfactantes (Fylax® Forte), a razón de 300 g por ton; y 4) Adicionando agua (1.5%) más una mezcla de propionatos activados con surfactantes (Fylax® Forte), a razón de 750 g por ton. La dosis de 300 g se escogió porque es una tasa de inclusión común de los emulsificadores comercialmente disponibles, para propósitos de optimización de la humedad.

La dosis recomendada para inhibición de hongos es de 750 g por ton. Se escogió para este propósito un alimento de lechón con niveles de humedad relativamente altos. Los productos se disolvieron y se asperjaron en la mezcladora utilizando un sistema de dosificación de líquidos. Todas las tandas de alimento se hicieron por duplicado bajo condiciones controladas. La presión de pelletización y el vapor se fijaron en todos los grupos o tratamientos. Se determinaron los niveles de humedad al inicio y al final (después del enfriamiento) y los pellets se analizaron en cuanto a dureza. Se usaron como indicadores de la eficiencia de producción, el Tiempo de prensado y el consumo de energía (kW por hora).

La vida de anaquel se determinó mediante la prueba de estrés acelerada, con 95% de humedad relativa y 35 oC.

 

Porcentaje de Humedad en el Pellet

En la Figura 1 se compara el efecto de diferentes tratamientos en cuanto al porcentaje de humedad en el pellet, después del enfriamiento. Como la adición de emulsificadores se considera como estándar de la industria, el nivel de humedad de éste se fijó como índice 100. A 300 gramos por tonelada, las propiedades de ligar humedad, de los propionatos activados y el efecto sinérgico de los surfactantes, resultó en igual o ligeramente superior capacidad de retención de humedad, comparado con el efecto de los emulsificadores. La adición de una cantidad mayor de los propionatos activados con surfactante, resultó en una mayor capacidad de retención de humedad con un porcentaje de retención de más del 130%.

Este efecto puede explicarse por la combinación del efecto de la "fuerza" para ligar el agua y las propiedades de los surfactantes, que consiguen capturar no solo la humedad adicionada en la mezcladora sino también parte del vapor inyectado en el acondicionador de la pelletizadora. Como es de esperarse, los mayores niveles de humedad reducen los consumos de energía en el proceso de pelletizado, en kW por hora (Figura 2), como en kW por tonelada métrica de alimento producido.

 

De nuevo, la reducción fue muy similar tanto la de los emulsificadores como la de la combinación de los propionatos activados y los surfactantes en la dosis de 300 g por Ton, reduciendo ambos en 7% las necesidades de energía. Y también la mayor inclusión de propionatos acticvados y surfactantes resultó en mayores beneficios, consiguiendo un 12% de reducción. Estos resultados confirman que los mayores niveles de humedad tienen efectos positivos para reducir los costos de producción del alimento. Como beneficio adicional, la producción tiene un mejor flujo reduciendo las posibilidades de bloqueo e incrementando la vida de los dados. En todos los grupos o tratamientos el índice de durabilidad del pellet se mantuvo dentro los estándares de calidad de la industria.

 

Manteniendo la Vida de Anaquel

La combinación de propionatos activados y surfactantes a 750 g por ton de alimento resultó en un substancial incremento de la vida de anaquel del alimento pelletizado. Para efecto de la determinación de la factibilidad económica del control de la humedad en plantas de alimentos balanceados, se calculó el retorno sobre la inversión utilizando la relación (tasa) costo-beneficio. Estos fueron calculados utilizando los precios comerciales del alimento probado y la electricidad consumida. Dicha relación indica (Tabla 1) los ahorros en Euros por cada Euro invertido en la optimización del nivel de humedad. Como la vida de anaquel es difícil de calcular en dinero, se utiliza una estimación de los días preservados sin aparición de hongos o levaduras. Una combinación de ácidos orgánicos con propionatos activados (formando micelas) y surfactantes escogido y la adición de humedad en la peletizadora es un método efectivo para optimizar la humedad y asegurarnos la calidad del alimento.

Las propiedades de inhibición del crecimiento de hongos, de esta tecnología, elimina el efecto negativo en la vida de anaquel que se encuentra comúnmente cuando solamente se usan agua y emulsificadores. Las bajas dosis de inclusión permiten obtener beneficios económicos al productor de alimentos, para compensar las pérdidas (mermas) del proceso de fabricación manteniendo además la calidad que el mercado demanda.

Esto lo convierte en un enfoque interesante en aquellos países donde los márgenes de utilidad son reducidos.

Esta tecnología es también muy interesante para los fabricantes de alimento para mascotas, que buscan vidas de anaquel más largas.

Fuente: Selko Feed Additives

 
Autor/es
Nuevo Leon, México
Director de Feed Additives
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Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
28/03/2012 | apreciado Dr. quiero agradecerle enormemente, la publicacion de este articulo, me sirvio bastante para los proyectos de empresa que actualmente tengo. Estamos tratando d emontar una empresa de concnetrados, y en algunas de las pruebas que habiamos realizado no lograbamos obtener una buena calidad del pelletizado, y muy posiblemente esto este influenciado por el % de humedas, ahora tengo mas parametros para analizar gracias a su articulo.
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Guillermo Daniel Blondel
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Villa Mercedes, San Luis, Argentina
Estudiante
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
28/03/2012 | Estimados foristas, buenas tardes
Debido a los problemas que causa la Humedad en los alimentos . Hemos desarrollado un secador electronico con muy bajo consumo de energia.En equipo se ajusta ,para obtener la humedad deseado en el alimento.
Quedo a su disposicion ,por cualquier consulta.

Saludos
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Luis Agudelo
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Bogota, Cundinamarca, Colombia
Nutriólogo
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
28/03/2012 | Interesante el artículo y creo que la apreciación es correcta para disminución de costos de producción pero considero que hay que hacer algunas precisiones. La Lecitina como tal no contiene Lisofosfolípidos sino que éstos se obtienen a partir de ella por hidrólisis enzimática. Por eso es un Emulsificante, Emulgente o Dispersante. El surfactante si contiene lisofosfolípidos que son tensioactivos. He hecho mezclas de agua, aceite y lecitina y si bien se emulsifica, si de deja un tiempo en reposo, la fase acuosa se separa. No ocurre lo mismo con el surfactante.
De otro lado, el concepto de calidad de pellet en la actualidad, apunta a usar un mayor nivel de humedad en el acondicionador de la peletizadora para obtener una mejor gelatinización. Algunos recomiendan adiciones hasta 15% de Humedad y valdría la pena analizar, si con el uso de estas recomendaciones (Surfactante, mas Emulsificante más Propionato activados) no estaríamos obteniendo un producto final con una humedad mayor a lo permitido?
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Victor Siller Chapa
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Monterrey, Nuevo Leon, México
Director de Feed Additives
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
29/03/2012 |

Estimados todos:
Aprecio mucho la participación con sus comentarios y puntualizaciones. De hecho creo que estas herramientas de los foros nos da una gran oportunidad de interactuar con los demas compañeros y así enriquecernos todos en la constante busqueda de soluciones en esta industria tan importante por participar en la alimentación humana directa o indirectamente. Quisiera abundar un poco mas sobre el tema de la adición de humedad vista como un recurso para reponer las pérdidas y no cayendo en la tentación de adicionarla excesivamente.

Sabemos que el margen actual en los alimentos completos es muy bajo por la intensidad de la competencia y si estamos perdiendo en el proceso alrededor de 1 o 1.5% de materia prima, tenemos que reflejarla en nuestro alimento. Por lo tanto, esas pérdidas las tenemos que ver como un "costo" y si no adicionamos nada, tenemos que reflejarselo al precio del alimento. y eso nos puede hacer perder competitividad en el mercado ya que el precio por kilo sería mas alto que el de nuestros competidores.

Por eso, nuestra propuesta es reponer la humedad perdída pero sin abusar, para que el alimento producido mantenga su calidfad y su eficiencia de conversión en proteína animal.
Saludos y gracias una vez más.

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Guillermo Daniel Blondel
down arrow
Villa Mercedes, San Luis, Argentina
Estudiante
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
29/03/2012 | Estimados foristas,
En la Planta de extruccion donde trabajo , el expeller tiene una merma de 4-6 % de humedad.Le adiccionamos agua en forma superficial para recuperar esa merma .No solo nos encontramos con problemas mencionados en este foro ,sino tambien en lo que es, transporte y almacenamiento . El expeller en el silo se compactaba de tal forma que era imposible retirarlo .Quiero aclarar que el agua adiccionada no era mayor a la merma mencionada.
Debido a este inconveniente desarrolle un horno electronico, que me permitio controlar este problema .
Saludos
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Lidia Prieto
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Chinandega, Chinandega, Nicaragua
Licenciado en Veterinaria
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
12/04/2012 | Hola señores, está claro y ampliamente comprobado el hecho de que un buen nivel de humedad favorece económicamente la empresa de alimentos balanceados por efectos de compensación de mermas y optimización de energía consumida por equipos de pelletizaje a como lo detalla el artículo, claro, teniendo conciencia de que la empresa de balanceados vende alimento para animales y no agua, por ello se debe tener cuidado de no exceder los niveles expresados en las etiquetas de empaques.

Un buen % de humedad además favorece la calidad física del alimento pelletizado detallada por el Sr. Agudelo, esto también es un beneficio económico para la empresa, aunque es difícil ponerle un precio a la calidad, esto se refleja en mayor satisfacción al cliente pues un buen PDI reduce la generación de finos, el cliente quiere pellets enteros y evidentemente esto también repercute en mejores resultados de campo.

Por otro lado entiendo la base técnica por la que los propionatos reducen la actividad de los hongos, lógicamente esto favorece la vida de anaquel y de nuevo favorece también los resultados de campo ya que menor actividad de hongos significa también menor generación de micotoxinas.

Entiendo cómo los surfactantes favorecen la distribución de la humedad pero no me quedan claros dos detalles:

1) Como es que un emulsificador favorece la homogenización de la humedad en el alimento mezclado o a nivel del cocinador?

2) Si bien este experimento demuestra que la humedad del producto terminado es mayor si usamos una dosis alta de la mezcla de propionato y surfactante (750 en lugar de 300g/TM), la pregunta es: ¿logra el surfactante mantener la humedad en la vida de anaquel? La inquietud es porque si agrego 1.5% de agua adicional a la mezcla con el fin de obtener mayor humedad de producto terminado, la humedad agregada como libre se puede perder tras unos días y si hablamos del peso neto del producto empacado es de 100 libras este podría llegar a pesar 98.7 lb en el mercado o puesto donde el cliente y si mi vida de anaquel es, supongamos, de 60 días en cuántos días a una temperatura ambiente de 35 ºC podría perder peso en el empaque?

Agradecería si alguno de los foristas o bien el expositor del tema puediera aclarar mis inquietudes.

Saludos a todos...
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Victor Siller Chapa
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Monterrey, Nuevo Leon, México
Director de Feed Additives
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
17/04/2012 | Es correcto, es responsabilidad del fabricante de alimentos establecer su integridad con los clientes para que tengan confianza en él y sepan que les vende alimento y no agua.

Además de disminuir el riesgo de micotoxinas, se evita que el contenido nutricional, como azucares, carbohidratos y proteínas, se deteriore porque lo consuman los hongos generando agua y CO2 al digerirlo. Y esto viene generando “otra” pérdida, la del almacenaje del alimento terminado. Los sacos de alimento pierden peso.

En cuanto a sus preguntas, el efecto de los emulsificadores y/o surfactantes, al romper la tensión superficial de la humedad, hacen que las micro-gotas de agua o vapor, pierdan forma y penetren mejor las partículas distribuyéndose más uniformemente. Normalmente el acondicionador, tiene los puntos de entrada del vapor en el inicio de esa cámara y el gusano alimentador lo va haciendo avanzar. Cuando no hay emulsificadores o surfactantes en el alimento, se disminuye la posibilidad de capturar una mayor parte de dicho vapor.

La segunda pregunta, enfoca esa pérdida que sucede en el almacenamiento. Mi experiencia es que esa pérdida tiene varios componentes y no solo la pérdida de humedad. Por eso hablaba yo de pérdidas de CO2. En las pruebas que hemos hecho nosotros, esa pérdida sigue sucediendo durante la vida de anaquel, pero a una menor tasa que en el alimento no tratado. ¿Cuanta? La verdad es que es variable dependiendo de los componentes del alimento. Hay ingredientes con fibras estructurales y menor cantidad de azucares y almidones, que tiene muy poca capacidad de absorción y retención de la humedad y esos tienen mayores pérdidas.

Además, la humedad relativa del aire que rodea el alimento, tiene tanta importancia o más que la temperatura. En Tabasco, con la humedad relativa muy alta, el alimento le “roba” humedad al aire y sube el % de humedad contenido y se empieza a descomponer el primer día, y en el Desierto de Sonora, pierde la humedad libre, en 3 días.
Espero haber ayudado a entender esto un poco mejor.
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Enrique Diaz
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Fort Worth, Texas, Estados Unidos de América
Ingeniero en Produccion Animal - Zootecnista
Texas, Estados Unidos de América
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
18/04/2012 | Para el Amigo Guillermo Blondel:
Esto es solo una critica constructiva colega.
Como asesor tecnico debes tener mucho cuidado de como manejas los terminos en cualquier foro, la palabra EXPELLER fue creada hace mas de 100 anios y patentada por una empresa Americana reconocida y es referida a una prensa de tornillo continuo para extraccion mecanica de aceites vegetales en oleaginosas y/o grasas animales en sub-productos de origen animal.

Cuando hablas de "extrusion" mas bien la palabra a utilizar seria expander o extruder, los cuales son los aporpiados para esta aplicacion.

A los "Expellers" no se les adiciona agua bajo ningun concepto de operatividad, por su partes los expander o extrusores aceptan vapor de agua y/o agua como tal para su funcionamiento.

Quedo a sus ordenes y recordemos que muchas de nuestras participaciones son leidas por estudiantes que seran nuestro futuro relevo en esta importante industria.

Saludos.
Ing. Enrique Diaz
Sales/Service Process Engineer
R&D Equipment Company
Fort Worth, TX
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Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
19/04/2012 | El primer paso es comprar la materia prima con menos del 12,5% de humedad, luego en el proceso de peleteado el producto puede absorver entre el 3 y 4% de agua dependiendo de las formulaciones, a continuacion deben disponer de una enfriadora secadora capaz de absorver el agua incorporada en la prensa, y el prodcto final nunca debe tener mas de 13% de humedad. En estas condiciones no tendran ninugun problema con la calidad
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Carlos Augusto Will Aceituno
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Managua, Managua, Nicaragua
Superintendente de Logistica y Calidad Cargill
Re: Optimización de la Humedad del Alimento Manteniendo su Calidad
13/12/2013 | Según las explicaciones a la pregunta de Lidia Prieto, puedo entender que para plantas de alimento de consumo interno en procesos de engorda, no debería ser un problema el tema de humedad libre, ya que el producto terminado no pasa a más de una semana sin consumirse después de su fecha de fabricación; por otro lado aunque los surfactantes ayuden a cambiar la tensión superficial de las partículas de agua, esto tiene que ir de la mano con un buen proceso de acondicionado, y esta es una opinión muy propia y si estoy equivocado le agradecería al doctor Víctor Siller que me corrigiera, pero considero que si tu proceso de acondicionado no es el adecuado o el más eficiente, estos resultados de mejora serán más difíciles de obtener.
Sin más quiero agradecer al foro por tan nutrida discusión, esto nos ayuda a ir mejorando en esta industria.
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