di Detlef Bunzel e Andreas Lemme, Evonik, Germania

La pellettizzazione è un processo fondamentale nella produzione di mangimi composti per gli operatori di mangimifici poiché aumenta la densità apparente e stabilizza la miscela. La granulometria uniforme risultante migliora le proprietà di conservazione e manipolazione che, a sua volta, significa anche minori costi di trasporto per le operazioni di cartiera.

Il mangime compattante migliora anche il suo valore nutritivo aumentando la densità energetica e prevenendo un'alimentazione selettiva. Gli animali non sono in grado di evitare o rifiutare i singoli ingredienti, a causa di alterazioni dell'appetibilità se i componenti della dieta vengono alterati per motivi nutrizionali e/o di costo. Questo riduce gli sprechi, perdite e costi di produzione per le aziende agricole.

Oltre a ottenere questi vantaggi, gli operatori devono garantire di soddisfare i requisiti di sicurezza degli alimenti e dei mangimi. In Europa, Il regolamento (CE) n. 178/2002 stabilisce i requisiti per la sicurezza dei mangimi all'articolo 15:

1. I mangimi non possono essere immessi sul mercato o somministrati ad animali destinati alla produzione alimentare se non sono sicuri.

2. I mangimi sono considerati non sicuri per l'uso previsto se si ritiene che:

avere un effetto negativo sulla salute umana o animale;

rendere il cibo derivato da animali da produzione alimentare non sicuro per il consumo umano.

Qualità del pellet, così come le dimensioni, dovrebbe quindi essere una questione chiave per gli operatori. Gli studi hanno dimostrato che la formulazione dei mangimi (40 percento), la distribuzione delle dimensioni delle particelle (20 percento) e il condizionamento del mosto (20 percento) hanno il massimo impatto sugli standard. Se assumiamo che la formulazione e la distribuzione granulometrica siano costanti nel processo di produzione, il condizionamento del mosto è la variabile di processo più significativa che gli operatori di mangimificio possono influenzare per migliorare la qualità.

I conservanti chimici sono soggetti a normative regionali restrittive (es. 70/524/EG nell'Unione Europea), quindi il trattamento termico è un obiettivo per i produttori di mangimi quando si riduce e si controlla la contaminazione batterica della poltiglia di mangime nel processo di produzione.

I produttori di apparecchiature hanno sviluppato diversi approcci per affrontare questa sfida. Tutti considerano la temperatura e il tempo di condizionamento come parametri rilevanti per la riuscita riduzione dei batteri nel processo. Inducendo più energia termica nel mosto, fattori di influenza meccanica, come cambiamenti nelle proprietà delle materie prime e nella distribuzione delle dimensioni delle particelle, può essere meglio bilanciato nel processo di compattazione o pellettizzazione.

Adattare il condizionamento in base alla formulazione

Nella produzione di mangimi, un'ampia varietà di materie prime e formulazioni sono pellettate. Con materie prime di origine agricola, le proprietà di manipolazione e lavorazione variano nel tempo in base alla provenienza, condizioni meteorologiche durante la crescita e la raccolta, condizioni di pre-lavorazione e conservazione, così come la durata di conservazione.

Oltre alla densità apparente e alla distribuzione granulometrica, l'umidità o il contenuto di acqua è la proprietà fisica più importante che influisce sulla lavorazione dei mangimi. Tra le proprietà chimiche delle materie prime, proteina, contenuto di grasso e amido, così come il contenuto di ceneri e fibre, hanno il maggior impatto sulla nutrizione e sulla lavorazione.

Ricercatori e professionisti dei mangimifici hanno trovato approcci, negli anni, affrontare le diverse proprietà fisiche e chimiche delle materie prime nelle diete adattando il processo di condizionamento. Supponendo che l'inclusione di liquidi nella dieta sia definita, teoricamente gli unici parametri che gli operatori della pellettatrice potrebbero regolare oltre alla velocità di alimentazione sarebbero la pressione e la temperatura del vapore.

Come regola generale, circa lo 0,6 percento del vapore secco aggiunto al condizionatore aumenterà la temperatura del mosto di 10°C. In pratica, il consumo di vapore sarà influenzato dalla pressione del vapore e dalla qualità del martinetto, compreso l'isolamento, funzione di trappole di condensa, rapporto di riduzione della pressione e perdite termiche nel condizionatore.

In tale contesto, è anche importante ricordare che, con vapore secco, pressione e temperatura sono strettamente correlate. Con pressione, la temperatura del vapore aumenta. Perciò, è necessario meno vapore ad alta pressione per aumentare la temperatura del mosto. D'altra parte, più vapore a bassa pressione e umidità verranno aggiunti al mosto per raggiungere una certa temperatura nel condizionatore prima della pellettatrice.

Tenere questo in mente aiuta gli operatori a comprendere le raccomandazioni di ricercatori e professionisti per utilizzare diverse pressioni del vapore per ottimizzare il condizionamento di determinati tipi di dieta. Per esempio, nelle diete ad alto contenuto di amido, il vapore a bassa pressione fornisce non solo l'aumento della temperatura ma anche l'umidità che deve essere presente per supportare la modifica dell'amido.

Esempi di processi di sanificazione

Diversi fornitori di attrezzature presentano soluzioni sviluppate sulla progettazione del condizionatore a botte:i condizionatori di maturazione successivi al condizionatore a vapore o alla macchina per melassa forniscono volume e tempo di ritenzione per il mosto. La dimensione dell'attrezzatura sarà scelta per soddisfare i requisiti dei clienti in termini di produttività e tempo di ritenzione.

Due minuti a 80 – 85°C sono generalmente considerati un buon punto di partenza. È importante notare che, per disegno, i condizionatori di maturazione a forma di botte assicurano il primo, primo per il mosto nel processo in modo che tutte le particelle siano esposte al trattamento ad alta temperatura per lo stesso tempo.

Deve essere presente un isolamento sufficiente dei condizionatori di vapore e dei condizionatori di ritenzione per evitare perdite termiche e condensa sulla superficie interna della canna, in quanto ciò comporterebbe incrostazioni e contaminazione incrociata. Allo stesso tempo, è necessario un facile accesso per la manutenzione e la pulizia.

Per tempi di permanenza più lunghi (fino a otto minuti e oltre), Kahl Group suggerisce il suo concetto "Retention Plus" che include un recipiente di maturazione verticale, il cosiddetto condizionatore a lungo termine. A causa del lungo tempo di permanenza in questo processo, sono possibili tassi di inclusione più elevati di liquidi come la melassa senza compromettere la qualità del pellet. Poiché il recipiente di maturazione funziona a pressione ambiente, sono possibili temperature di condizionamento fino a 100°C.

Un terzo esempio di un diverso approccio tecnologico alla sanificazione è l'espansore. Gli espansori funzionano con tempi di ritenzione brevi nell'ordine di alcuni secondi. Poiché il prodotto viene pressato attraverso uno stampo ad anello nell'uscita, la pressione di processo può essere regolata fino a 80 bar. Il vapore può essere iniettato direttamente nella canna e sono possibili temperature di processo fino a 150°C.

Aspetti nutrizionali dei processi di condizionamento

Lo scopo principale dell'aggiunta di vapore è quello di condizionare il mosto per il processo di compattazione, mentre la scelta della lunghezza e del diametro della trafila risulterà anche in più o meno calore. Il valore sanitario è di grande importanza in quanto influisce direttamente sulla salute degli animali gestendo o controllando gli agenti patogeni. Però, il valore nutritivo può essere influenzato anche dal calore.

Un esempio è la disponibilità di energia alimentare. Tutti i composti organici nei mangimi possono fornire energia al metabolismo degli animali. Per quanto riguarda i macronutrienti (proteine, lipidi, carboidrati) che tutti possono essere energeticamente utilizzati dagli animali, dovrebbero essere distinte frazioni particolarmente diverse di carboidrati. Mentre le fibre alimentari grezze sono solo poco digeribili e, così, solo poco disponibile per animali monogastrici come polli o maiali, sono molto meglio utilizzati dai ruminanti.

Impatto del calore sugli additivi nutrizionali

L'eccessiva lavorazione avrà un impatto negativo sul valore nutrizionale. Così, qualsiasi composto suscettibile a temperature più elevate ne risentirà. Esempi importanti sono alcune vitamine, enzimi e acidi grassi insaturi, che sarà ossidato o distrutto. Perciò, i rispettivi additivi per mangimi vengono solitamente aggiunti dopo il processo di condizionamento e pellettizzazione o con rivestimento sottovuoto dopo l'estrusione.

Aminoacidi, al contrario – vengono aggiunti nel mixer prima del condizionamento e sono, così, esposto al calore. In un esperimento che abbiamo condotto, stabilità e recupero di MetAMINO®, Biolys®, ThreAMINO® e TrypAMINO® sono stati esaminati a temperature di estrusione crescenti che vanno da 100°C fino anche a 190°C, della durata di circa 15 secondi. Le concentrazioni di aminoacidi supplementari nella miscela di mangime non sono state ridotte rispetto ai livelli iniziali, anche alle condizioni più dure di 190°C.

Un'ulteriore indagine si è concentrata su varie tecniche di lavorazione del mangime per gamberetti. Il mangime per gamberetti è stato estruso utilizzando un estrusore monovite o bivite oppure è stato pellettizzato. Si può generalmente affermare che le proteine ​​totali e gli amminoacidi non erano suscettibili di danno nelle condizioni testate.

Il recupero degli amminoacidi variava tra il 95 percento e il 102 percento. Allo stesso tempo, l'analisi degli amminoacidi liberi ha rivelato un elevato recupero, pure, e ha suggerito un'elevata stabilità durante la lavorazione del mangime. Gli amminoacidi liberi non si comportano diversamente dagli amminoacidi legati alle proteine.

Perciò, questi studi suggeriscono un'elevata stabilità degli amminoacidi nelle condizioni testate. D'altra parte, è noto che soprattutto il surriscaldamento incide negativamente sulla digeribilità degli aminoacidi che a sua volta ridurrebbe la loro disponibilità per gli animali e quindi l'efficacia nutrizionale della dieta.

Vantaggi e svantaggi del calore per quanto riguarda il valore nutritivo

L'impatto del trattamento termico sulla digeribilità e disponibilità degli aminoacidi è stato studiato nel contesto della lavorazione delle materie prime piuttosto che nei mangimi composti, sebbene le conseguenze e i principi alla base siano simili.

Oltre agli effetti benefici sull'igiene dei mangimi, il trattamento termico è necessario per distruggere o almeno ridurre i fattori antinutrizionali (ANF) mentre il surriscaldamento compromette la digeribilità degli amminoacidi per gli animali. Gli ANF includono ad es. inibitori della tripsina (ad es. soia) che compromettono la digestione delle proteine, glucosinolati (es. colza), gossipolo (semi di cotone), o lectine (es. lupini). Questi esempi sono tutti sensibili al calore.

Sebbene sia necessario un trattamento termico per ridurre l'ANF, il superamento dell'esposizione ottimale al calore può causare una ridotta disponibilità di aminoacidi. Una serie di prove che abbiamo condotto con polli da carne e suini lo ha confermato per diversi ingredienti. Inizialmente, prodotti a base di soia e cereali secchi di Distiller con solubili (DDGS), sono stati sistematicamente e severamente trattati termicamente in autoclave a 135°C fino a 30 minuti (Fontaine et al. 2007).

Le analisi degli amminoacidi hanno rivelato perdite, in particolare per la lisina, arginina e cisteina – aminoacidi noti per essere sensibili al calore. Però, sono stati determinati non solo gli amminoacidi totali ma anche la lisina reattiva. Il gruppo amminico libero della lisina tende a reagire con gli zuccheri sotto esposizione al calore formando i cosiddetti composti Amadori, che non può essere scisso nel tratto digestivo.

Così, questa lisina non è più disponibile per gli animali. La lisina reattiva rappresenta la frazione, che non ha subito questa reazione di Maillard. Nell'esperimento di cui sopra di Fontaine et al. (2007), livelli di lisina reattiva nella farina di soia proteica bassa (43%) e alta (47%), i semi di soia interi così come in basso (23%) e alto (27%) DDGS sono diminuiti più forte della lisina totale, indicando un impatto molto più forte sul valore nutritivo di quanto suggerito dall'analisi degli amminoacidi totali - sebbene considerato nell'analisi delle materie prime, quest'ultimo può alleviare in una certa misura la depressione delle prestazioni degli animali.

La ricerca in corso incentrata sulla digeribilità degli amminoacidi ha generalmente rivelato che il surriscaldamento compromette la digeribilità di tutti gli amminoacidi sia nei polli da carne che nei suini. Mentre l'entità della risposta differisce tra gli amminoacidi all'interno, così come tra, specie animali, si può concludere che il surriscaldamento colpisce tutti gli amminoacidi determinando una riduzione più o meno grave del valore nutritivo.

Evonik Nutrition &Care ha sviluppato un metodo rapido (WO 2018/146295 A1) per quantificare l'impatto sul valore nutritivo dovuto al surriscaldamento, almeno per un paio di materie prime. I rispettivi dati possono essere utilizzati nel processo di formulazione dei mangimi. Però, per la produzione di mangimi composti questo metodo non è disponibile. Globale, si conclude che il superamento di determinati carichi di temperatura dovrebbe essere evitato per evitare riduzioni delle prestazioni degli animali.

Globale, si può riassumere che gli ingredienti e le miscele di mangimi sono esposti al calore durante la lavorazione. Mentre da un lato il calore è richiesto in una certa misura per il condizionamento, ad esempio per il processo di pellettizzazione, nonché per motivi sanitari e per la riduzione dei fattori antinutrizionali. D'altra parte, l'eccessivo trattamento avrà effetti dannosi, che a prima vista potrebbe non essere ovvio ma influenzerà le prestazioni degli animali.