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Producción de Harina de Ricino (higuerilla) libre de toxinas alergenicas después de extraccion de aceite

Publicado: 17 de abril de 2018
Por: Enrique Díaz, Anderson International Corp
La harina de ricino o higuerilla ha sido tradicionalmente utilizada como un fertilizante en lugar de ser usada como un ingrediente que aporta proteína en los alimentos balanceados para animales debido a la presencia de toxinas que la hacen inadecuada para tal propósito. En el mundo actual existe una gran demanda por ingredientes que aporten niveles de proteína importantes a las formulaciones con niveles de inclusión seguros al animal, la búsqueda de materiales proteicos noconvencionales se ha incrementado drásticamente en los últimos años debido a los altos costos de las tradicionales harinas de origen vegetal como la de soya, algodón, canola y de origen animal como las harinas de pescado y las de carne y hueso.

Después del proceso de extracción del aceite, la harina de ricino debe tratarse térmicamente ya que aún contiene 3 de las toxinas a saber: Ricino, el cual es una proteína venenosa, la Ricinina que es un alcaloide venenoso y la toxina CB-1A la cual es un agente alergénico muy potente.
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Fig:1. (Izq) Frijol de Ricino – (Der) Harina de Ricino

El ricino es fácilmente destruido mediante el calor y puede ser desactivado mediante el proceso de cocción/secado que se realiza durante la preparación del frijol antes de extracción mecánica o durante el proceso de desolventizacion (a nivel del DT) durante el proceso de extracción por solvente. La ricinina está presente a muy bajos niveles y no representa ninguna amenaza letal cuando es ingerida por los animales siempre y cuando el alimento no contenga altos niveles de inclusión de harina de ricino. Por su parte, el agente alergénico CB-1A requiere de atención especial y un post-tratamiento para su desactivación total.

Algunos de los métodos previamente investigados para lograr la desactivación de la toxina CB-1A dieron como resultado un deterioro sustancial en el perfil de aminoácidos esenciales lo cual hace atractiva esta harina como un ingrediente importante en las formulaciones de alimentos balanceados para animales. Durante un estudio conllevado en la Universidad de Texas A&M se determino que tratando la harina de ricino bajo condiciones controladas de altas temperaturas acompañadas de un proceso de extrusión de alto corte, mínimo tiempo de residencia y en presencia de ciertos materiales químicos se podía desactivar esta potente toxina alergénica sin comprometer la integridad de la proteína. Nuestro Expander-Extruder-Cooker™ fue el equipo utilizado para tal propósito.

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Fig:2. 8” Anderson Expander-Extruder-Cooker™ (EEC™).

El Expander-Extruder-Cooker™ (EEC™) Anderson es un extrusor completamente probado en muchas aplicaciones y ha estado en la industria por mas de 60 años. Esta maquina ha sido extensamente utilizada para la cocción y expansión de alimentos balanceados para animales que contienen proteínas vegetales donde se requiere que el detrimento de los aminoácidos no sea significativo. También ha sido utilizada en la cocción y expansión de alimentos acuícolas por hundimiento o flotación, gelatinización de almidones en cereales, preparación de alimentos para humanos de bajo costo y para la producción de harinas integrales provenientes de semillas oleaginosas. 
Este extrusor tiene muy buena aceptación en las industrias previamente mencionadas gracias a su diseño y construcción sencilla, fácil operación, bajos costos de producción y mantenimiento. El EEC™ consiste esencialmente de un barril cilíndrico que incluye un eje principal rotativo especialmente diseñado para generar una acción de alto corte en el material dentro del barril de extrusión, amasando- empujando el material a lo largo del mismo y generando calor de fricción, así como presión a medida que el material compactado es tratado por los alabes interrumpidos de los helicoidales del eje.

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Fig:4. Barril de Extrusión con Eje Principal Segmentado, Tornillos Quebradores y Válvulas de Vapor. 

El EEC™ no requiere ningún pre-tratamiento térmico para elevar la temperatura y la humedad en las formulaciones de alimentos para animales antes de la extrusión, esto es debido a que el eje principal por sí mismo provee la acción de alto corte debido al diseño de alabes interrumpidos conjuntamente con la acción de los tornillos quebradores insertados en el barril del extrusor los cuales hacen las veces de “freno” para interceptar el material que es empujado por los helicoides hacia la descarga. Vapor y agua son inyectados directamente al material dentro del extrusor quedando ambos uniformemente impregnados en el material solido al mismo tiempo que el vapor es comprimido en forma líquida debido a la presión generada por el eje principal.

El material se descarga a través de un plato plano perforado el cual puede alojar un numero de insertos (dados) con variedad de tamaños, configuraciones y formas. El diferencial de presión repentino (entre el extrusor y el ambiente) permite que parte de la humedad interna se vaporice inflando el material con cavidades porosas que atraviesan todo el material extruido transformándolo en material expandido. Esta red de poros no solamente provee la expansión del material, sino que al mismo tiempo facilitan el proceso de secado antes del almacenaje del producto.

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Fig:5. (Izq) Variedad de Insertos – (Der) Plato de Descarga EEC™ con Cabezal Cortador

Durante las pruebas en la Universidad de Texas A&M la harina de ricino fue previamente mezclada con agua y con hidróxido de calcio en polvo (Ca(OH)2) en un mezclador de cintas para asegurar que la mezcla ambos (agua y cal a la concentración correcta) sea uniformemente distribuida a través de la harina y permitir cierto tiempo de retención para que la cal pudiera penetrar las partículas de mayor tamaño en la harina. Seguidamente, la mezcla de harina de ricino con agua y cal fue alimentada directamente un mezclador continuo de alta velocidad para inyectar aún más agua con el fin de asegurar el nivel de humedad requerido para completar la reacción química y promover una mejor homogenización de la mezcla.

Otra de las razones por las cuales se empleo un doble mezclado es debido al diferencial en el tamaño de partículas entre la harina de ricino y la cal la cual se adiciono finamente molida. Es importante recalcar que el nivel de humedad del material a extruir es critico en este proceso, la mezcla debe ingresar al extrusor con la cantidad de agua necesaria para precipitar la reacción química de la cal con el agente alergénico, por tal razón, agua debe ser adicionada en ambos mezcladores a un flujo controlado y previamente determinado.
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Fig:6. (Arr) Mezcladora de Cintas por Baches – (Aba) Mezclador Continuo

Seguidamente el mezclador continuo descarga el material al extrusor donde se somete a altas temperaturas, acción de alto corte, alta presión y corto tiempo de residencia, para permitir que la cal reaccione con el agente alergénico CB-1A y poderlo desactivar. En el extrusor adicionamos vapor de agua seco-saturado y bajo presión, así como agua, el tiempo de retención es de solamente 25-30 segundos suficientes para lograr la desactivación de las toxinas sin llegar a comprometer la integridad del perfil de aminoácidos contenidos en la harina. Estos contribuyen a la formación de la cadena de proteína. 
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Fig:7. Harina de Ricino Extruida en forma de “Churros”

La harina de ricino detoxificada es descargada del EEC™ en forma de filamento o “churro” continuamente a través de los insertos especiales. Este filamento de producto se va rompiendo en pequeñas partículas a medida que es transportado desde el extrusor hasta el secador/enfriador donde se reduce la humedad del producto a aproximadamente 10-11% y al mismo tiempo que se reduce la temperatura a 10º por encima de la temperatura ambiental. El secador/enfriador debe ser adecuadamente dimensionado en términos de manejo de flujo de aire para poder remover el exceso de humedad en la harina el cual fue incrementado en los procesos previos de mezclado y extrusión.

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Fig:8. Secador/Enfriador Horizontal

A partir de este punto, el resto de la línea de proceso es típico y muy similar a los otros procesos de extrusión. No existe ninguna dificultad en particular que no permita procesar este producto en un secador/enfriador de banda interna ni tampoco usar un molino de martillos convencional para uniformizar la granulometría del material, inclusive se puede hasta peletizar para incrementar la densidad y mejorar su manejo. 
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Fig:9. Molino de Martillos Convencional. 

A continuación, se muestran un par de cuadros donde se puede apreciar el valor nutricional de la harina de higuerilla detoxificada asi como el perfil de aminoácidos de la misma, es por esta razón que esta harina tiene un valor importante dentro de las formulaciones de los alimentos balanceados para animales siempre y cuando el frijol de castor haya sido procesado de forma adecuada y correcta.
Producción de Harina de Ricino (higuerilla) libre de toxinas alergenicas después de extraccion de aceite - Image 9
Tabla 1: Composición Química de la harina de higuerilla Detoxificada

Tabla 2: Composición de Aminoácidos Totales de la harina de higuerilla Detoxificada

REFERENCIAS: 
  • Jerry Horton; Maurice A. Williams. A Cooker-Extruder for Deallergenation of castor bean meal.

  • Santos PA dos; I Ludke MCMMI; Ludke JVII; Rabello CBVI; Santos MJB dos III Torres TRI. Characterization and Digestibility of Detoxified Castor Oil Meal for Japanese Quails 
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Autores:
Enrique Diaz
Anderson International Corp
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Horacio Abad, Fabiola de Belalcazar
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Enrique Diaz
Anderson International Corp
30 de abril de 2018
Carlos / Horacio; Disculpen la tardanza en responderles y gracias al mismo tiempo por su interes en este foro en particular. En realidad los costos asociados con la desactivacion del agente alergenico CB-1A no son altos como pareciera ser. El hidroxido de calcio o cal comun es un material que no es costoso y es de facil acceso, lo que si pudiera contribuir a incrementar ligeramente el costo de procesamiento por tonelada seria la cantidad de vapor que se necesita para lograr alcanzar el % requerido en el extrusor. La adicion de agua tanto en el mezclador de cintas como en el continuo no aportan gasto alguno. De la misma otro costo a considerar seria la energia necesaria para reducir la humedad del material una vez sale del extrusor y llevarlo a niveles aceptables de +/- 10º por encima de la temperatura ambiental. La generacion de calor en el secador puede tener algunos origenes como gas natural, gas propano, vapor y hasta en algunos casos leña. Un abrazo para ambos, saludos. ED
Horacio Abad
30 de abril de 2018
Muchas gracias Enrique, es una contribución importante para la formulación de este tipo de harinas como un ingrediente que aporta proteína en los alimentos balanceados para animales. Tengo la misma inquietud sobre el costo del tratamiento del CB-1A
Hadiabenga@gmail.com
27 de marzo de 2023
Buenas tardes queria comprar un par de kg de harina de semillas de ricino para fertilizar mis plantas ya que me han dicho que tiene el 7% de nitrogeno mientras que el estiercol tiene 2%.estoy haciendo busqueda a ver donde encontrar para comprar unos kilillos jajaja.
Diego Alejandro Montalbetti
19 de enero de 2023
Hola me interesa toda informacion que puedan brindarme del subproducto de harinilla o expeller de ricino y su tratamiento para poder ser correctamente utilizado en alimentacion animal, en especial de parte del Ingeniero Enrique Díaz, como tambien del Sr Ralph Romero de R&D Equipment Co Saludos cordiales a todos Diego A. Montalbetti Ingeniero Zootecnista
Fernando medina valdez
21 de noviembre de 2020
Hola a todos, e estado leyendo muchas de las opiniones aquí expuestas y todas en mi caso an servido para poder informarme acerca de los expeller, en específico la información referente a la higuerilla, yo soy fabricante de aceite de higuerilla y tengo dos expeller red lion solo que no las e puesto en marcha y estoy apunto de hacerlo para poder extraer el aceite restante que queda en la semilla después de la primera extracción , que hago por medio de prensas. Me gustaría tener más información de todo el proceso para poder armar bien los expeller, y para tener buena calidad en el producto. Espero alguien pueda asesorarme y de antemano agradezco todos toda la información que han publicado!!.
Ing. Juan Alberto Martinez
Micromolinos MB & H
6 de octubre de 2019
Aprovechamiento de harinas de higuerilla, muy interesante su trabajo, la pregunta que me surge es si este proceso puede ser aplicado después de una extracción mecánica del aceite de Ricino, o es necesario trabajar con Hexano para poder extraer aceite por solvente y luego con un residual bajo al 1 % promedio realizar el desactivado del agente alergénico CB-1A .- desde ya lo saludo a Usted muy atentamente
Ralph Romero
R & D Equipment Co
30 de abril de 2018
Muy Apreciables Foristas; Efectivamente como lo mencionó en una forma muy clara concisa y elocuente el Ing.Enrique Diaz estoy totalmente de acuerdo con todo lo que Enrique ha mencionado y de hecho un servidor de ustedes trabajó con Jerry Horton y verbalmente con Maurice/Moe Williams y con algunos de nuestros clientes en la implementación de estos procesos para la detoxificación de la harina de higuerilla. Nosotros en mi Empresa R&D Equipment Co. estamos actualmente trabajando en uno de estos proyectos donde si a alguno de ustedes les interesa podemos con gusto darles estimación aproximada del costo de un sistema para 4-5 toneladas por hora de harina de higuerilla para que ustedes puedan estimar el incremento a su costo de proceso. Yo personalmente creo que si se toma en cuenta el precio al que se vende esta harina para fertilizante Vs el precio al que se puede vender como un ingrediente básico y muy importante para alimentos balanceados se justifica fácilmente dicha inversion pero como todos sabemos muy bien todo depende sus costos de la materia prima y otros variables. Gracias y estamos a la orden para cualquier consulta adicional. Ralph Romero Sr.
Carlos Navarro
Energetica y Agroindustria scrl
20 de abril de 2018
Interesante explicacion. No habia pensado en que la harina de Higuerilla pudiera servir como complemento para alimento de ganado. Es un poco especial el tratamiento para el agente alergeno CB-1A y se hace mas costosa la harina por este tratamiento supongo.
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