Impacto de los Tratamientos Térmicos y Procesos Subsecuentes sobre los Nutrientes, la Microbiología y la Calidad Física del alimento, Parte 1

Publicado el: 6/5/2019
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Introducción:

La industria de alimentos balanceados es muy importante. Actualmente son producidos cerca de 1,07 billón de toneladas por año alrededor del mundo, estimados en US$ 460 billón. De éstos, cerca de 320 millones de toneladas san producidas en América.

El costo alimenticio tiene una importancia significativa en la producción animal, pues el alimento representa en torno de 70% del costo del animal vivo o de los productos deles derivados. Por lo tanto, maximizar el uso del alimento, mejorando el índice de eficiencia productiva través de la mejora de la conversión alimenticia y reduciendo el impacto negativo de los microrganismos, tornase indispensable para la viabilidad económica y ambiental. Una de las formas para mejorar esa eficiencia es por medio del tratamiento térmico del alimento.

Este texto tiene por objetivo hacer una revisión sucinta sobre el tema y indicar algunos parámetros referenciales de operación para los diferentes procesos, con énfasis en la peletización y expansión y para fórmulas clasificadas como alto contenido de almidón (pollos de engorde y cerdos crecimiento y engorda), visando mejorar los resultados con el uso de eses procesos.

Cabe recordar que el tema es controvertido. Hay dudas y incertezas en relación a algunos factores y parámetros, tanto en las empresas cuanto en los diferentes trabajos científicos disponibles. Además, hay varios aspectos que aún necesitan ser mejor estudiados y elucidados.

Sin embargo, a pesar de estas incertezas, la idea es indicar algunas orientaciones prácticas y operacionales.


Principales variables trabajadas en los tratamientos térmicos:

(1) Temperatura, (2) Humedad, (3) Tempo y (4) Presión.

Estas variables poden ser trabajadas con diferentes intensidades correlacionadas e van depender básicamente del tipo de alimento a ser tratado, de los objetivos definidos y de la estructura de los procesos.


Principales tratamientos térmicos utilizados en la fabricación de alimentos balanceados:

1. Termo acondicionamiento: Tratamiento térmico sin formatación física. Consiste en calentar el alimento, en general vía calor indirecto y que tiene por objetivo básico hacer la higienización del alimento, o sea, reducir o eliminar microrganismos. Usado más para reproductoras de aves y postura comercial visando mantener la ventaja de la granulometría.
2. Peletización: Es el proceso más usado en la industria de alimentos balanceados, en especial para animales de exploración económica (cerdos, aves, bovinos, ...). En este proceso, en alimento en harina es transformado en gránulos (pellets). Es el proceso más conocido y donde remanecen menos dudas sobre la viabilidad económica y operacional.
3. Expansión: Ese proceso usa la variable presión con mayor intensidad y normalmente es usado como proceso de intensificación del acondicionamiento en líneas de peletización. También es usado para tratar térmicamente (expandir) productos individuales o en conjunto como maíz, soya, trigo, tortas, etc.
4. Extrusión: Es el proceso más complexo y trabaja con mayor intensidad las variables. En función de su costo, en general, no es económicamente viable, a no ser para alimentos para mascotas y peces.


Principales Objetivos de los Tratamientos Térmicos:

1. Alterar físicamente el alimento: transformar el alimento en harina en gránulos de formatos variados. Los principales beneficios de esta alteración san: facilita la aprehensión, torna el alimento más atractivo, perjudica menos el aparato digestivo y respiratorio y genera menos desperdicios. a. Especificaciones referenciales para la calidad física (ver más adelante).

2. Alterar químicamente/bromatológicamente los nutrientes para que la formación de los gránulos sea posible de forma estable y también para mejorar la digestibilidad. En este sentido, 3 alteraciones san buscadas:
a. A gelatinización del almidón: (Peletización 20 a 35%, Expansión 40 a 70%). A pesar de ser menos intensa en la peletización, es determinante para la resistencia de los pellets.
b. A plastificación de las partículas orgánicas. Fundamental para establecer ligas fuertes entre las partículas.
c. Fisuramiento de las paredes celulares. Facilita la penetración y acción de los jugos digestivos.

3. Reducir/eliminar microrganismos: Especificaciones referenciales:
a. Bacterias y hongos totales: Animales de producción: < 10.000 ufc/grama y reproductoras 1.000 ufc/grama de alimento.
b. Entero bacterias: Animales de producción: < 1.000 ufc/grama y reproductoras 100 ufc/grama de alimento.
c. Salmonela ausente.

 Calculo Retorno Inversión base algunas premisas previamente establecidas: para pollos – Brasil – mayo 2018.

A – Para el proceso de peletización (sin expander):

 
B- Para el proceso de peletización + expansión: considerado solamente la ganancia y el costo adicional del proceso de expansión.
 
Para alcanzar los objetivos económicos y operacionales, es necesario entender como los procesos de tratamiento térmico afectan los nutrientes, la microbiología y la forma física, lo que pasaremos a analizar en seguida.
 
Resumo dos principales impactos de los tratamientos térmicos y procesos subsecuentes sobre: A - Los nutrientes.
 
Como regla general y dentro de los limites recomendadas para el uso de las variables en los tratamientos térmicos, el almidón tiende a mejorar la digestibilidad a la medida en que las variables se intensifican. La proteína mejora hasta un cierto punto, después estabiliza y más adelante aumentan los riesgos de desnaturación excesiva. Las vitaminas, enzimas, medicinas y otros complementos pierden desde el principio y se intensifican a la medida en que se intensifican las variables usadas. Eses daños dependen del tipo/sensibilidad y de la protección que tienen.
 
 
B – La Microbiología: Reducción/Eliminación.
 
Regla general: Cuanto más intenso el uso de las variables mayor será la reducción de los microrganismos.
 
Regla Práctica: El tiempo de 40 segundos es suficiente para eliminar prácticamente todos los microrganismos de mayor riesgo, en especial las salmonellas, desde que: (1) la temperatura esté arriba de 80ºC (ideal 82 a 85ºC) y (2) que la humedad añadida vía vapor, sea por lo menos 3%.
 
Condición fundamental: que el alimento sea fluidezado en el acondicionador y que se mezcle bien con el vapor. En la práctica, es verificar se el techo del acondicionador está limpio.
 
Mismo en peletización la reducción de microrganismos pode ser bastante eficiente. Todavía, tenemos grandes riesgos de re contaminación, entre los cuales destacamos:
 
1. Falta o deficiencia de un buen procedimiento de limpieza y desinfección en paradas más largas del proceso. En paradas mayores de 3 a 4 horas se debe hacer una limpieza y desinfección completa del flujo.
2. Enfriamiento y secado deficiente: a. Mantener actividad de agua del alimento < 0,65%, max 0,70%. b. Mantener la diferencia de temperatura pellets x ambiente < 8 ºC, máx 10ºC.
3. No usar aire contaminado para enfriamiento y secado.
4. Restringir acceso a la área del tratamiento térmico.
5. Tener equipos/silos/camiones adecuados (auto-limpiantes) y/o limpieza y desinfección insuficientes desde la planta hasta el comedero.
 
C – La Calidad Física:
 
La calidad física de los pellets mejora con la intensidad del uso de las variables (temperatura, humedad, tempo y presión). Canto más intenso mejor la calidad física de los pellets.
 
La Calidad física de los pellets depende mucho del proceso de acondicionamiento. Sin una buna gelatinización y plastificación no se consigue buenos puentes de ligación entre las partículas. La presión de compactación, a pesar de ser importante, sin gelatinización y plastificación, no va criar resistencia doradora.
 
Como regla general, la planta de alimentos debería entregar los pellets dentro de una calidad física especificada. Con base en la literatura y algunos estándares referenciales, podemos considerar pellets de calidad:
 
a. PDI (Pellets Durability Index): > 90%. Método referencial: Professor Pfost – Kansas University. 
b. Dureza: Cerdos +- 2,5 kgf/mm2 y Aves: +- 3 kgf/mm2. Método referencial Kahl. Otros Wagner, Schleuniger, .. 
c. Porcentual de Pellets o de finos: Ese es el indicador más importante, en especial para aves. Algunas referencias:
 
a. % finos salida enfriadora < 5% (máx 8%).
b. % finos salida zaranda < 5% (ideal 2 a 3%)
c. % finos salida planta: (1) con zaranda < 5 a 6% y (2) sin zaranda < 8 a 10%. d. % finos en el comedero: < 30% (es lo que interesa)
 
Lo importante es tener bastante pellets el comedero. Con base en L. J. McKinney and R. G. Teeter, Oklahoma State University, Stillwater, Oklahoma 74078, por lo menos 70% de pellets
 
Adaptado por Antonio Klein
 
Después de la salida de la planta los pellets sufren una serie de impactos, cuya intensidad va depender de la calidad de los procesos subsecuentes, dentro de los cuales destacamos:
 
1. Camión: El impacto sobre os pellets va depender del tipo de camión, del manejo de descarga y sobretodo del sistema de descarga. Principales tipos de camiones y sistemas de descarga:
 
a. Descarga neumática: usado principalmente en Europa. Prácticamente no dañifica los pellets. Aumenta los finos entre 1 e 3%
 
b. Descarga mecánica:
 
a. Normal: transportador helicoidal y sin orientación o limitaciones para descarga: Quiebra de pellets aproximado, dependiendo un poco de la resistencia: 20 e 30%.
b. Normal con restricciones de velocidad de descarga y diámetro de rosca mayor: Se pode estimar una reducción en la quiebra, en relación a la condición anterior, a la orden de 5 a 10%.
c. Normal mejorado: con transferencia de los productos entre roscas con sistema hidráulico, con transportador con diámetro mayor y restricciones de velocidad a la descarga. En este caso, la ruptura pode ser reducida para 8 a 12%, en pellets de buena calidad (PDI > 90%).
 
2. Transporte del silo de la granja hasta el comedero.
 
No hay mucha información académica sobre este tema. En la práctica, con base en diferentes evaluaciones en empresas, permite concluir que podemos tener, dependiendo del tipo y grado de automatización de la granja, una quiebra semejante a la registrada en el camión, o sea de 20 a 30%.
 
En resumo: Canto mayor la intensidad de las variables usadas en los tratamientos térmicos mejor será la calidad física, mayor la chance de reducir/eliminar microrganismos, pero en contrapartida, mayor los riesgos de dañar los nutrientes. La cuestión clave es encontrar el equilibrio entre potenciales ganancias y posibles pérdidas.
 
Referencias teóricas y prácticas para el manejo de las variables usadas:
 
A pesar de las dudas y no tenermos como probar científicamente todas las recomendaciones de forma tácita, nos proponemos en esta revisión, con base en trabajos científicos, conocimientos prácticos y informaciones obtenidas en las empresas durante nuestras consultorías, pasar algunas orientaciones y referencias operacionales para los procesos de peletización y de expansión. Las orientaciones bajo san muy más asertivas para el proceso de peletización do que para el proceso de expansión, para cual aún remanecen más dudas.
 
Referencias teóricas de las variables usadas en los diferentes procesos de tratamiento térmico:
 
Referencias prácticas, con base en las recomendaciones teóricas y experiencia práctica, de las variables a ser usadas en los diferentes procesos de peletización y expansión: Valores referenciales para fórmulas clasificadas como “alto contenido de almidón”
 
Observación: Dependiendo del tipo de expander, la regulación de la presión del cono puede ser vía consumo de energía eléctrica. En ese caso el consumo aproximado será de 8 a 10 kwh/ton.
 
 
Consideraciones Finales:
 
Uno de los mayores desafíos de la industria de alimentos balanceados, en términos de procesamiento, san los tratamientos térmicos. Todo indica que tenemos grandes oportunidades y al mismo tempo grandes desafíos.
 
Las principales oportunidades están en mejorar la Calidad nutricional, buscando equilibrio entre ganancias potenciales y riesgos pérdidas, mantener la calidad física hasta el comedero y eliminar los microrganismos patogénicos, si re-contaminar en los procesos subsecuentes.
 
Los desafíos empiezan en el proyecto, pues la calidad física y la productividad san definidos en el proyecto y caminan en sentidos contrarios. Desafortunadamente, operacionalmente no tenemos como resolver erros de proyecto. Por lo tanto, sugerimos no comprar equipos y si procesos con las especificaciones de calidad y productividad definidas. Para producir con calidad será necesario invertir en máquinas mayores y más seguras, invertir en zarandas para sacar los finos y en adición de líquidos post pellets.
 
Sin rever toda cadena desde la planta hasta el comedero será difícil mantener la calidad. A pesar de las oportunidades de ganancia, tenemos también muchos riesgos involucrados. Se no termos los debidos cuidados podemos tener prejuicio, o sea, allende de invertir en un proceso caro, podemos tener pérdidas que anulan parte o todo el beneficio. Recordar que, entre otras perdidas, vamos a tener pérdida en aves en función reducción de la granulometría.
 
Aún hay muchas dudas a ser estudiadas y científicamente esclarecidas en este tema, lo que es un desafío para las empresas, las universidades y centros de pesquisas.
 
Así, sin pretensión de agotar el asunto, ser doño de la verdad y ni dar respuestas prontas y definitivas, esperamos tener contribuido para avanzar un poco más en el tema.

Referencias bibliográficas

 
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