19 out, 2017
por Daniel Geraldes
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Interação de Ingredientes para alimentos aquáticos extrusados

Interação de Ingredientes para alimentos aquáticos extrusados.

A primeira regra para a extrusão de alimentos consiste na definição dos ingredientes ou na formulação do produto a ser fabricado. Isto por si só parece fácil, se baseado somente nas necessidades nutricionais do animal, assumindo que as necessidades e requerimentos tenham sido previamente definidos. Ingredientes em geral são selecionados devido ao seu valor nutricional, custo e benefício para a fórmula a ser produzida.

Imaginem a variedade de animais e espécies cultivadas no mundo. Formular e produzir alimentos para esta grande variedade de animais em uma única unidade de produção começa a ficar interessante. Com o uso de extrusoras, a produção de alimentos para animais, com base no estilo de alimentação dos mesmos, tem sido bem definidas, respeitando os requisitos alimentares necessários.

Preparar os ingredientes para serem cozidos e formatados em uma extrusora requer, além, de uma moagem adequada, a escolha correta dos ingredientes. Durante a produção, apesar da formulação atender as necessidades nutricionais, o produto final pode não acontecer como o planejado. O aprendizado de como utilizar a extrusora para fazer rações para peixe tem aumentado muito. Para discutir melhor este assunto vamos falar um pouco de como os ingredientes usados na formulação atuam durante o processo de extrusão.

Quais são os maiores componentes na formulação de alimentos aquáticos? De uma forma geral são: água, amidos, fibras, proteínas, gorduras, vitaminas e minerais. Vamos rever isto um pouco melhor. Água é necessária, até porque ela está presente em cada ingrediente em diferentes níveis. Adicionar água é uma forma de ajudar o processo de extrusão por inúmeras razões , mas a primeira é pelo efeito da água no cozimento.  Água é o meio pelo qual a transferência de calor ocorre. Como exemplo podemos usar o cozimento do arroz, sem adicionar água não conseguimos cozinha-lo. O que move o calor através da carne quando ela e cozida ou frita? Aproximadamente 65% de água, que está no interior da carne. O principal efeito do amido na alimentação aquática é a sua função de fazer as ligações. O amido funciona como o cimento quando fazemos concreto.

Ele é o agente de ligação e moldagem. Os outros ingredients basicamente carregam os valores nutricionais dos alimentos aquáticos, enquanto o amido faz o papel do cimento, fazendo com que eles fiquem aglutinados. A fibra é também um elemento que aparece em todos os alimentos. No caso de alimentos aquáticos, este ingrediente é selecionado ou usado devido ao seu baixo custo e pelo fato de que temos que fechar a formula em 100%. Em muitos alimentos aquáticos os valores nutricionais necessários são alcançados sem a necessidade da adição de fibras . Elas então são usadas apenas como complemento.

As gorduras fornecem energia. Algumas espécies como salmão, precisam de uma grande quantidade de energia devido a fatores climáticos. A história do cultivo do salmão tem mostrado que o crescimento do mesmo acelera com o aumento de proteína e gordura no alimento fornecido. Vitaminas e minerais são os micros ingredientes de extrema importância para a saúde e bem estar do animais, além disso são necessários para sustentar o funcionamento dos vários sistemas de todo o corpo.

A escolha correta das proteínas, é um caso à parte quando se fala de extrusão. Proteínas para animais aquáticos podem ser de animais marinhos, animais terrestres ou à base de vegetais. A utilização de farinha de peixe como proteína de animais marinhos, está sendo reduzida devido ao custo e também disponibilidade. Já o uso de proteínas de animais terrestres e de proteína vegetal está aumentando dentro da arena aquática.

Proteínas vegetais estão recebendo uma atenção maior . Fontes vegetais de proteínas incluem, mas não estão limitados a, soja, legumes, trigo, glúten de milho / grãos de cereais. Tipicamente, as proteínas vegetais têm boas propriedades funcionais, estão disponíveis a custos mais baixos, porém o perfil de aminoácidos pode exigir suplementação. Em contraste, as fontes de proteína animal ou marinho, tais como carne, peixe, aves, de sangue e de gelatina têm geralmente propriedades funcionais pobres, a menos que estejam frescas ou sejam obtidas através de processos que utilizem baixas temperaturas. Estes produtos  geralmente têm custos mais elevados, mas também têm um perfil de aminoácidos melhor.

Alterações de funcionalidade em proteínas podem ocorrer mesmo antes de comprá-las para uso. Vamos rever o que se entende por desnaturação das proteínas. As alterações estruturais nas proteínas começam a ocorrer a 55 ° C (130° F) e esta pode ser medida ou avaliada usando o teste de índice de dispersibilidade de proteína. As proteínas que são digeríveis em meio ácido são melhores para a extrusão, bem como ingredientes com um número mais elevado de PDI (protein dispersibility index), apresentando maior solubilidade em água. Proteínas danificadas por aquecimento (digestibilidade pobre) acontecem quando a temperatura atinge 150 ° C (302 ° F) e podem também ser determinadas por medição de N2 em fração de fibra em detergente ácido. Estas proteínas têm uma má digestão em meio ácido. O que isso tem a ver com cozinhar por  extrusão? A proteína desnaturada teve sua estrutura mudada e, portanto, não é tão fácil de alterá-la novamente para o benefício da integridade do pelete, devido ao efeito de ligação.
Imaginem partículas que foram moídas, fluindo através da extrusora, onde cada ingrediente tem suas próprias propriedades. Podemos fazer analogia a de fazer um omelete, onde ovos e ingredientes são adicionados, como carnes ou legumes. Se você adicionar os ingredientes soltos com o ovo e cozinhar, todos eles ficam unidos. Se você cozinhar e mexer o ovo e em seguida adicionar os ingredientes soltos, o ovo e ingredientes não se unirão. O mesmo ocorre na extrusora, ingredientes com diferentes graus de desnaturação irão agir de forma diferente no processo. Quanto menor a desnaturação, melhor o ingrediente, uma vez que irá atuar mais como cimento ou, pelo menos, melhorar a  ligação  combinando-se com o amido e outros ingredientes para fazer um pelete com a estabilidade desejada.
Podemos relacionar isto com a forma com que as matérias primas foram obtidas nas suas fábrica de extração. Um processo que utiliza alta temperatura, faz com que o produto fique mais escuro. Se o mesmo produto for processado a baixas temperaturas, ele fica com cores mais claras, e sim, mais aceitável para o processo de extrusão. Tenha em mente que a combinação de ingredientes vai resultar na capacidade de fazer um produto aceitável e que uma mistura de ingredientes de alto e baixo PDI, podem dar o efeito desejado em relação ao requisito mínimo de amido, ou seja de 10 ou 20%. A proteína utilizada afeta diretamente o requisito mínimo de amido.

Amido é necessário para ligar os alimentos e transmitir as características fisicas, flutuabilidade, o diâmetro, a forma e estrutura celular. As proteínas podem ajudar nisso, através de efeitos de ligação e também auxiliando na manipulação da fórmula, com base nos custos e disponibilidade. Estes efeitos foram observados anos atrás na indústria do salmão quando vários alimentos para peixes apresentaram resultados diferentes com relação a qualidade do pelete. Testes feitos pelo Norwegian Herring Oil and Meal Industry Research Institute mostraram que farinhas de peixe com diferentes propriedades de fluxo afetam a extrudabilidade do produto. Secagem de farinha de peixe em altas temperaturas resultou em valores ruins de fluxo durante extrusão.

Devemos prestar muita atenção a este detalhe, uma vez que farinha de peixe é muito usada na formulação de rações de peixes devido ao excelente perfil de aminoácidos. Mais uma vez, as combinações de ingredientes são muito importantes para se conseguir ter um produto extrusado de boa qualidade. Formulações que levam em conta os fatos mencionados acima são mais fáceis de manusear no processo.

Vamos agora falar sobre a segunda e terceira regras de extrusão, os equipamentos (hardware) e a operação dos mesmos (software). Vamos ver como o sistema de extrusão pode lidar com as variações nas formulações de alimentos. A tendência atual é de se utilizar cada vez mais proteínas vegetais e isto tem o seu impacto no processo de extrusão. Normalmente, quando você adiciona mais proteína vegetal, o processo vai requerer mais água e quanto mais água no sistema, mais energia é necessaria para realizar o cozimento, uma vez que a água age como óleo e reduz o atrito .

Modelos antigos de precondicionadores propiciavam uma experiência ruim quando se tentava adicionar uma quantidade elevada de água na massa. Isto resultava numa massa pegajosa que frequentemente entupia o pre condicionador. A tecnologia atual permite trabalhar com uma umidade elevada no condicionador, bem como adição de vapor e outros ingredientes úmidos, como resíduos do processamento de peixe. Na verdade, estes resíduos têm um elevado  PDI, tornando-os ingredientes que oferecem um desejado efeito de ligação. Os limites para esta inclusão variam entre 15 e 50%. Existem sistemas que possibilitam a mistura de matéria prima seca como farelo de soja ou trigo, com o uso de 80 a 90% de resíduos úmidos de proteína animal, para o processamento de uma matéria prima com alta proteína e boa propriedade de ligação.

O  precondicionador HIP (High Intensity preconditioner), bem como o HSC ( High Shear Conditioner) são projetos que  incorporam tecnologia aperfeiçoada no controle de  misturas de grande intensidade, tempo de retenção e sistema de entrada de líquido, elevando a capacidade para ajustes de qualquer faixa de formulação. O HIP é melhor quando se quer fazer grande quantidade de inclusão de carne  no condicionador.

O canhão da extrusora é onde os insumos energéticos são finalizados. Melhorias no condicionador elevam os níveis de cozimento em 50% e ainda mais em alguns casos. Isto permite a variação da forma como o cozimento final é transmitida para as diferentes formulações de alimentos aquáticos. Diferentes formas de fornecimento de energia podem ser alcançadas devido a alterações de configuração, mudanças de matrizes, uso de dispositivos de controle de cozimento, como válvulas de contra-pressão, matrizes complexas e todos os tipos de insumos energéticos. Em alguns casos, a vazão da extrusora deve ser reduzida para propiciar um aumento no fornecimento de energia. Esta entrada de energia é muitas vezes referida como SME ou energia mecânica específica.

A equação precisa de um pouco de definição para ser usada. Carga real é a carga do motor quando em execução e a carga ociosa é quando a máquina está funcionando vazia. A velocidade real é a velocidade do eixo da extrusora quando em funcionamento, e a velocidade base é velocidade quando o motor do eixo da extrusora está rodando a 60Hz. Para um motor de velocidade constante este indice é 1. Potência do motor disponível é a potência nominal do motor da extrusora em kilowatt. Fluxo de massa é a vazão da extrusora. Uma vez que a equação é resolvida, divida-a por 3.6 para obter o valor em kWhr / ton.

Quando você joga com a equação, você pode ver que, aumentar a carga do motor aumenta exponencialmente a energia mecânica específica. Sempre verifique com o fabricante da extrusora se você pode aumentar a potência do motor. Continuando a usar a fórmula de energia mecânica específica, verificamos que ao adicionarmos mais água no condicionador, tornando a massa mais líquida, a energia mecânica específica diminui, porque a água vai atuar como lubrificante, diminuindo a carga do motor. Para mantermos o mesmo nível de cozimento temos que manter um equilíbrio entre os parâmetros  do condicionador e do canhão da extrusora .

O resultado é um produto final com as características desejadas. Matérias-primas, configuração do sistema, parâmetros operacionais e as especificações do produto final podem ser ajustadas pelo sistema. Uma pergunta que deve ser feita e contabilizada é, “Se altas temperaturas, melhores fontes de amido e mais água são necessários para cozinhar matérias-primas com proteínas de baixa qualidade, quanto custa para extrusar e secar estes ingredientes quando comparados com a compra de uma matéria prima com proteína de melhor qualidade?”  Estes cálculos podem e devem ser feitos para ver a melhor e mais rentável abordagem. Temperaturas mais altas e mais água geralmente significam menor capacidade (menor vazão da extrusora), bem como o uso de mais energia.

Ter o seu processo sobre controle é a chave para um alimento corretamente extrusado.

Por: Eduwaldo Jordao

 

PUBLICAÇÃO EXCLUSIVA REVISTA AQUA FEED – ED. JAN/FEV 2017 

 

 

 

 

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