TRATAMENTO TÉRMICO - Impacto do Tratamento Térmico e dos Processos Subsequentes sobre os Nutrientes, a Microbiologia e a Qualidade Física da Ração

Introdução:

A indústria de rações do Brasil é muito importante. Somos o terceiro maior produtor de rações do mundo, participando com aproximadamente 6 a 7% do total, produzindo cerca de 67 milhões de toneladas/ano com valor aproximado de 60 bilhões de reais. O custo da alimentação tem uma importância significativa na produção animal e consequentemente nas integrações avícolas e suinícolas, pois a ração representa cerca de 70% do custo do animal vivo e cerca de 43% do orçamento total de despesas. Portanto, maximizar o uso da ração, melhorando o índice de eficiência produtiva através da melhora na conversão alimentar e redução da mortalidade, por contaminação microbiológica, torna-se indispensável para a rentabilidade econômica. Uma das formas de melhorar essa eficiência é através do tratamento térmico das rações.

Este texto tem por objetivo fazer uma revisão sucinta sobre o tema e indicar alguns parâmetros referenciais de operação para os diferentes processos de tratamento térmico, usados na fabricação de rações, com ênfase para as rações de frangos de corte, visando maximizar os resultados com o uso destes processos.

Cabe salientar que o tema é controverso e que há dúvidas ou incertezas em relação a alguns fatores e parâmetros, tanto nas empresas quanto nos diferentes resultados encontrados nos trabalhos científicos disponíveis. Ademais, há vários aspectos que ainda necessitam ser melhor estudados e diagnosticados. Há aspectos que
ocorrem nos processos cujas causas ainda não estão claras ou conhecidas. No entanto, apesar destas incertezas, a ideia é indicar algumas orientações práticas operacionais.

Tipos de tratamentos utilizados em fábricas de rações:

1. Termo condicionamento: É um tratamento térmico sem formatação física e consiste em aquecer a ração, em geral, via calor indireto e que tem como objetivo básico fazer a higienização da ração, ou seja, reduzir ou eliminar microrganismos. Esse tratamento térmico é usado, geralmente, para rações para reprodutoras e para postura comercial. Uma das vantagens desse tipo de tratamento térmico é a possibilidade de manter a granulometria grossa (1200 a 1300 micras), o que não é possível nos demais tratamentos térmicos.

2. Peletização: É o processo mais usado na indústria de rações, em especial para animais de exploração (aves, suínos, bovinos, ...). Neste processo, a ração farelada é transformada em grânulos (pellets). É o processo mais conhecido e onde remanescem menos dúvidas sobre a viabilidade econômica e operacional.

3. Expansão: É o processo que já usa a variável pressão com maior intensidade e muitas vezes é usado como processo intermediário ou de intensificação do condicionamento em linhas de peletização. Também é usado para tratar termicamente (expandir) produtos individuais ou em conjunto como milho, soja, trigo, farelos, etc., os quais depois são misturados com outros produtos, que não passam pelo expander, ou por que não melhoram (minerais e produtos já previamente tratados) ou que tem grande risco de sofrer danos durante o processo térmico (aminoácidos, vitaminas, enzimas, medicamentos e outros suplementos).

4. Extrusão: É o processo mais complexo e que trabalha com maior intensidade as variáveis do tratamento térmico. Em função do seu custo, em geral, não é economicamente viável, a não ser para rações para PETs e Peixes.

5. Há outros processos de tratamento térmico de menor uso, como por exemplo, o Pre-compacter, micronização, etc.

Principais Objetivos dos Tratamentos Térmicos:

1. Alterar fisicamente a ração: transformar a ração farelada em grânulos/pellets. Os principais benefícios desta alteração são: facilita a apreensão, prejudica menos o aparelho digestivo e respiratório e gera menos desperdícios por pó.

a. Especificações referenciais para a qualidade física:

i. PDI (Pellets Durability Index): > 90%. Método referencial: método Prof Pfost – Kansas University). Existem outros métodos como: Holmen, Granulostar, ..
ii. Dureza: Aves: +- 3 kgf/mm2. Método referencial Kahl. Outros Wagner, Schleuniger, ..
iii. Percentual de Finos ou Pellets: Na saída do resfriador < 5% (máximo 8%) de finos. Como veremos mais adiante, o que interessa no campo é o percentual de pellets, porque é isso que impacta de forma mais intensa o desempenho zootécnico das aves.
iv. Qualidade física da ração triturada. Seguem parâmetros referenciais:

TRATAMENTO TÉRMICO - Impacto do Tratamento Térmico e dos Processos Subsequentes sobre os Nutrientes, a Microbiologia e a Qualidade Física da Ração - Image 1

2. Alterar quimicamente/bromatologicamente os nutrientes (a ração) para que a formação dos grânulos seja possível de forma estável e também para melhorar a digestibilidade. Neste sentido, 3 alterações são buscadas:

a. A gelatinização: Possível na peletização entre 20 e 35% e na Expansão entre 40 e 70%. Apesar de não ser tão alta no processo de peletização, é determinante para a resistência dos pellets.

b. A plastificação das partículas orgânicas. Fundamental para estabelecer ligas fortes entre as partículas.

c. Fissuramento das paredes celulares, o que facilita a penetração e ação dos sucos digestivos.

3. Reduzir e/ou eliminar microrganismos: Especificações referenciais

a. Bactérias e fungos totais: Frangos Corte: < 10.000 ufc/grama e reprodutoras 1.000 ufc/grama.

b. Enterobacterias totais: Frangos de Corte: < 1.000 ufc/grama e reprodutoras 100 ufc/grama.

c. Salmonela ausente.

De um modo geral, a principal vantagem para aves estará na qualidade física (% de pellets no comedouro) e microbiológica e para suínos, por exemplo, além destes a qualidade bromatológica já tem uma importância maior.

Calculo do Retorno de Investimento com base em algumas premissas previamente estabelecidas:

A – Premissas para cálculo dos Benefícios conforme tabela abaixo:

B– Premissas para cálculo dos Custos Operacionais:

B1 – Para Peletização

a) Para abate de 100 mil aves/dia = 1 prensa de 25 ton/h. Valor investimento aproximado KR$ 3.900,00 e custo operacional = R$ 14,91/ton.

b) Para abate de 350 mil aves/dia = 2 prensas de 40 ton/h. Valor investimento aproximado KR$ 10.100,00 e custo operacional = R$ 12,30/ton.

B2 – Para expansão: Adicional ao custo de peletização.

a) Para abate de 100 mil aves/dia = 1 expander de 25 ton/h. Valor investimento aproximado KR$ 1.700,00 e custo operacional = R$ 10,19/ton

b) Para abate de 350 mil aves/dia = 2 expanders de 40 ton/h cada. Valor do investimento aproximado KR$ 4.400,00 e custo operacional = R$ 8,82/ton.

C - Cálculo Payback baseado nestas premissas:

C1 – Para o processo de peletização sem expander:

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C2- Para o processo de peletização com expander: considerado somente o ganho e o
custo adicional do processo de expansão.

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Principais Riscos de não obter esses benefícios e o retorno do investimento:

1. Exagerar na intensidade das variáveis usadas no processo, perdendo mais em nutrientes do que no ganho na qualidade físico-química da ração tratada termicamente. Variáveis e referencias de uso logo abaixo.

2. Perder a vantagem da granulometria mais grossa para aves, ou seja, reduzir granulometria da ração, seja no moinho ou na câmara da prensa, sem a devida compensação nos ganhos obtidos no tratamento térmico.

3. Não obter qualidade física mínima que compense o custo do processamento (PDI, % de finos ou de pellets no comedouro, dureza e triturado adequado).

4. Projeto do processo mal feito ou mal dimensionado, exigindo mudanças nas fórmulas, para conseguir tratar termicamente a ração, que custam mais caras do que o ganho potencial com o tratamento.

5. Não secar/resfriar adequadamente a ração depois do tratamento térmico, ou seja, ter atividade de água acima de 0,65% (máximo 0,70%) e/ou diferença de temperatura entre pellets e ambiente maior de 8ºC (máximo 10ºC).

6. Recontaminação microbiológica alta: seja pelo item anterior, seja por usar ar contaminado, seja por descuidos na limpeza e desinfeção do ambiente e dos equipamentos, seja por falta de acesso restringido à área, etc.

7. Não ter as mínimas condições ou cuidados para não quebrar os pellets durante os processos subsequentes ao processo de peletização: equipamentos na fábrica e na granja, descarga caminhão, etc. A qualidade física e microbiológica não depende somente do processo na fábrica, mas sim de uma visão holística desde o tratamento
térmico até o comedouro.

… Final quality of the processed feed is the result of numerous factors influencing the feed form actually presented to the bird for consumption. With pelleted feeds, it is the percentage of intact pellets at the feeder, no tat the feed mill, that determines processing efficacy. Fundamentally, pellet integrity is affected by diet formulation, plant operation, and feed handling during transport and delivery (Behnke, 1996).

Entendendo o Processo: Principais Fatores/Variáveis Utilizados:

Para conseguir os objetivos acima, precisamos transferir para as partículas calor e umidade para que ocorram a plastificação das partículas orgânicas e a gelatinização do amido. A intensidade desta transferência de calor e umidade para as partículas depende basicamente do tamanho das partículas, do tempo de exposição ou permanência da partícula com o vapor e a pressão que vai sofrer no processo. Portanto, as variáveis trabalhadas, com diferentes intensidades, em cada tipo de tratamento térmico, são:

1. Temperatura
2. Umidade
3. Tempo
4. Pressão.

Principais fatores que interferem no processo de peletização:
Resumidamente, o gráfico abaixo contém as referencias básicas dos principais fatores que interferem no processo de peletização:

1. Impactos da formulação: Para aves temos basicamente 3 tipos de formulações, as quais requerem diferentes manejos e intensidades das variáveis durante o processamento e a operação para maximizar os benefícios, quais sejam:

a. Fórmulas para Frangos de Corte: Classificado como alto teor de amido.
b. Fórmulas para Reprodutoras e Postura Comercial: Classificado como alto teor de minerais, porém tem impacto também do amido e das fibras.
c. Fórmulas para recria: Classificado como alto teor de fibras e tem impacto também do amido.

Neste artigo, abordaremos basicamente aspectos referentes às fórmulas classificadas como alto teor de amido.

2. Impactos dos Nutrientes sobre a qualidade da ração tratada:
a. Gordura livre: é sem dúvida o ingrediente/nutriente que mais impacta a qualidade física e bromatológica. A gordura livre inibe o acesso da água (vapor) para as partículas e assim prejudica a gelatinização e a plastificação. Ademais lubrifica os furos da matriz limitando a compactação. De um modo geral, não se consegue pellets de qualidade quando temos mais de 1% de gordura livre antes da câmara de peletização, sendo muitas vezes necessário usar menos do que isso. Desta forma, torna-se imprescindível, para produzir pellets de boa qualidade, ter um sistema de adição de gordura após o processo de peletização (post pellets).

b. Amido: Apesar de ter um efeito importante, seu potencial é limitado pelas restrições no uso das variáveis (temperatura, umidade, tempo e pressão) por riscos de perdas com outros nutrientes. No entanto, temos que maximizar o uso deste nutriente, buscando o máximo de gelatinização e plastificação, sem, no entanto, correr o risco de perder nutrientes de forma mais que proporcional aos ganhos potenciais de seu tratamento mais intenso.

c. Fibra: As fibras melhoram bastante a qualidade física, porém prejudicam a produtividade. As fibras, sob o ponto de vista nutricional, são positivamente afetadas, em especial as celuloses e hemi-celuloses. A lignina praticamente não é afetada.

d. Cinzas: As cinzas/minerais sempre prejudicam a produtividade e geram muito atrito e praticamente não são afetados nutricionalmente. Especial impacto é causado pelo fosfato monocálcico e pelo tipo de ácido usado no beneficiamento do fosfato.

e. Proteína: teores de proteína bruta até 25% são manejáveis sem maiores problemas, sendo que quanto maior o teor de proteína melhor será a qualidade e pior a produtividade especialmente a partir deste limite.

3. Principais impactos da preparação da ração que será processada:

a. Umidade e temperatura inicial da ração.

b. Limpeza e separação das impurezas orgânicas (pó, areia, pedras, etc.) e inorgânicas (metais). O principal desafio é a separação dos metais não ferrosos como inox, alumínio, etc. Em caso de uso de expander é fundamental usar detector de metais, para não inviabilizar o processo por custos de manutenção.

c. Granulometria da ração.

i. Regra geral: Quanto mais finas as partículas (DGM menor) melhor será a ação do vapor sobre as mesmas, por terem mais superfície de contato, e, por conseguinte penetrará mais calor e a umidade nas mesmas, aumentando a gelatinização, a plastificação e a intensidade com que afetamos as paredes celulares.

ii. Por outro lado, em aves, por terem a moela (moinho), temos um conflito entre usar granulometria mais grossa ou mais fina. Se moemos mais finos teremos a desvantagem granulométrica e a vantagem potencial na qualidade físico-química da ração e vice-versa. Buscar esse equilíbrio certamente é um dos maiores desafios.

d. No mercado e em trabalhos científicos, encontramos basicamente três teorias e práticas em relação a granulometria para aves:

i. Os que usam ou recomendam uma granulometria intermediária (800 +- 50 micras). Estratégia buscar um equilíbrio entre a vantagem da qualidade dos pellets e da granulometria.

ii. Os que usam ou recomendam granulometrias mais grossas (extremo de 1000 +- 50 micras). Estratégia buscar manter a vantagem da granulometria.

iii. Os que usam ou recomendam granulometrias mais finas (Extremo 500 +- 50 micras). Estratégia buscar maximizar a qualidade físicoquímica da ração. A pesar de parecer loucura para alguns, existem várias empresas que usam essa condição, inclusive em alguns países da América Latina.

e. Não vamos entrar no mérito desta discussão, porém, vamos fazer algumas observações e comentários sobre estas diferentes estratégias:

i. A pior situação é aquela em que se moe fino e não se consegue pellets de qualidade (PDI < 90% e % de finos maior de 5 a 8% na fábrica).

ii. Tudo indica que, para aves, manter a vantagem da granulometria mais grossa é a estratégia mais acertada. Porém, de nada adianta moer mais grosso no moinho e depois moer na câmara da prensa, o que é muito comum em muitas fábricas, pois além de ser muito mais caro moer na câmara da prensa, perdemos a oportunidade de
condicionar melhor as partículas.

iii. Para moer mais grosso e valer a pena, temos que ajustar o processo de peletização e entre estes ajustes destacamos:

1. O tempo de condicionamento tem que ser aumentado (> 60 segundos), mantendo as variáveis temperatura (> 80ºC, ideal > 82ºC) e umidade adicionada via vapor de pelo menos 3%.

2. É preciso avaliar/medir qual é a granulometria na saída da câmara da prensa. O ideal é que a moagem na câmara (comparando a granulometria da ração farelada e da peletizada) não seja maior de 50 micras. Logo, como regra geral, devemos moer o mais grosso possível, desde que não ocorra uma moagem significativa na prensa.

3. Para poder aumentar a granulometria, sem moer na prensa e manter minimamente a qualidade física podemos adotar: (1) Regular os rolos mais afastados 2 a 4 mm e (2) eventualmente usar diâmetro de pellets um pouco maior, exemplo 4,5 mm. No entanto, é importante lembrar que essa condição vai reduzir enormemente a produção da prensa. Ademais, o diâmetro ideal de pellets para aves (em especial para frangos) é de 3,5 a 4 mm. Nas fotos abaixo, podemos ver a diferença de regulagem de rolos visando reduzir a moagem na câmara.

Na regulagem 1 (+- 3 mm de distancia entre rolos e matriz) e com diâmetro de pellets de 4,5 mm, é possível manter granulometria na moagem (individual) até 1050 micras, porém a produção pode cair 50 a 60% para manter a qualidade dos pellets. Na regulagem 2 (0 a 1 mm de distancia entre rolos de matriz) e pellets de 4 mm
de diâmetro, não será possível manter uma granulometria maior que 850 micras, ou seja, independente da granulometria da ração farelada, a granulometria da ração peletizada será < 850 micras em função da moagem que vai ocorrer na câmara.

Resumo dos requerimentos operacionais e para fazer qualidade de pellets:

1. Granulometria: Na regulagem tradicional de rolos (0 a 1 mm): < 850 micras. Para usar granulometria mais grossa e manter a qualidade serão necessários, entre outras coisas, conforme já visto anteriormente: afastar mais os rolos, aumentar o diâmetro dos pellets, aumentar o tempo de condicionamento, aumentar a capacidade da
máquina, pois a produção irá diminuir significativamente, etc.

2. Não usar muita gordura livre antes da câmara de prensagem: de 0 a 1%.

3. Condicionamento:

a. Linha de vapor adequada.
b. Temperatura > 80ºC, (ideal > 82ºC), umidade acima de 15% ou pelo menos adicionar 3% via vapor, tempo entre 40 e 80 segundos, dependendo da granulometria.

4. Na câmara:
a. Usar a velocidade periférica da matriz adequada: 7 a 8 m/s.

b. Taxa de compressão adequada entre 1:12 a 1:20. A escolha adequada da taxa de compressão vai depender de vários fatores vinculados à formulação, à qualidade e à produtividade desejada.

c. Número de rolos: Ideal 2.

d. Regulagem de rolo de 0 a 4 mm dependendo da conjugação dos fatores anteriormente citados, buscando equilibrar qualidade e produtividade.

5. Com base no acima exposto, conclui-se que o processo de peletização depende fundamentalmente de um projeto adequado para a qualidade e produção planejada, pois operacionalmente temos poucas chances de corrigir erros de projeto. No dia a dia, visando equilibrar qualidade e produção, podemos e devemos
gerenciar:

a. O percentual de gordura a ser adicionada no misturador e no post pellets.
b. A pressão de vapor mais adequada para as condições do momento (é o meio de gerenciar a temperatura e umidade de condicionamento). Teoricamente quanto menor melhor, desde que se alcance a temperatura desejada.
c. A regulagem de rolos.
d. A correta velocidade da matriz. Somente possível se a prensa tiver variador de frequência
e. Cuidar do correto posicionamento dos distribuidores/defletores para que distribuam de forma uniforme a ração sobre os rolos e matriz (manter desgaste uniforme) e das facas para ajustar o tamanho dos pellets.
f. Controlar e manter uma diferença de temperatura entre pellets e ambiente < 8ºC (máximo 10ºC) e/ou atividade de água < 0,65% (máximo 0,70%).
g. Manter a qualidade do triturado dentro da especificação.

Principais impactos dos tratamentos térmicos e processos subsequentes sobre os nutrientes e referencias de operação:

Amido: é o nutriente com maior potencial de agregação de valor e de menor risco para danos. No processo de peletização, o risco de danificar (retrogradar) o amido é muito pequeno quando comparado com os benefícios potenciais, nos tempos e temperaturas recomendados. No processo de expansão, o risco aumenta e as referências indicam que se intensificam a partir de 115 a 120ºC. No processo de expansão alguns trabalhos mostram que temperaturas mais altas (> 115 a 120ºC) não melhoram a digestibilidade do amido mesmo depois do tempo de 80 segundos. Portanto, usar temperatura mais alta e tempo de condicionamento maior não interessam, mesmo para a digestibilidade do amido. Como regra geral, quanto mais intensas as variáveis usadas maior será a gelatinização, mas também maior o risco da degradação.

..... Considerando a importância do tipo de processamento térmico sobre as características físicoquímicas do amido, Kokic et al. (2013) avaliaram a influência de diferentes tratamentos térmicos (floculação, peletização, micronização e extrusão) sobre a gelatinização do amido contido no milho. Os autores observaram menores graus de gelatinização utilizando floculação (21,33%) e peletização (25,47%), e maiores utilizando micronização (63,58%) e extrusão (100%)....

.... Muramatsu et al. (2014) observaram maior quantidade de amido gelatinizado em dietas expandidas-peletizadas do que em dietas peletizadas e fareladas... Fonte: tese Doutorado Dra. Andréia Massuquetto – UFPR, Curitiba.

….Specifically it appears that pelleting temperatures over 85 C should be avoided. The reasons for this relationship are not clear, but presumably are due to losses of some heat labile nutrients, which may include vitamins, and binding of lysine and perhaps formation of indigestible complexes of starch with protein….. D. CRESWELL and M. D. CRESWELL and M. BEDFORD, Austrian Poultry Science Symposium, 2006...18

….For corn (and sorghum) -based diets there may be loss of lysine and arginine due to maillard complexing with sugars and loss of available energy due to a kind of retrogradation of starch into resistant complexes following high temperature pelleting. One reason given for the use of high pelleting temperatures is to control Salmonella in feed. It is suggested that Salmonella control only really requires 80 C for 30 seconds, according to a study by Dalgety conducted in the UK. A pelleting temperature of 80 C plus organic acids plus enzymes should allow for good Salmonella control. Holding pelleting temperature to around 80 C should maximize broiler performance, and also allow
for easier use of microbial enzymes….. D. CRESWELL and M. D. CRESWELL and M. BEDFORD, Austrian Poultry Science Symposium, 2006...18

Proteína/Aminoácidos: Não há maiores riscos em peletização nos tempos e temperaturas recomendadas. No processo de expansão os riscos aumentam e não se recomenda passar de 115 a 120ºC na temperatura do produto expandido (termômetro na transição do expander para a prensa ou para o resfriador, dependendo do caso).

….Protein and starch digestion were not changed by the thermal treatment, however, fatty acid digestion was increased. Gross energy (GE) digestion was increased by extrusion but not significantly by expansion. AME was increased significantly by both extrusion and expansion, and AMEn was enhanced by 0.2-0.5 MJ/kg following the thermal treatments. It has been suggested that the availability of some of the non-starch carbohydrate fraction may also be influenced by the heat treatment (Amstrong, 1993). The increases in AMEn may be due to physical changes in the texture of the feed allowing more efficient enzymatic digestion in the small intestine…. Dr. I.Plavnik,
Department of Poultry Science, ARO, Volcani Center, Israel

.... A digestibilidade proteica dos ingredientes pode ser melhorada com o processamento térmico, por outro lado, quando altas temperaturas de processamento combinadas com alta inclusão de umidade são empregadas, podem ocorrer alterações na estrutura terciária e quaternária da proteína, reduzindo a digestibilidade de proteínas e aminoácidos (PRESTLOKKEN & FÔRUTVIKLING, 2012).....

Goelema et at. (1999) submeteram leguminosas a diferentes tratamentos térmicos e observaram que a solubilidade do nitrogênio em água passou de 61,8% em rações não tratadas termicamente para 50,7 e 48,7% respectivamente, em dietas peletizadas ou expandidas (parâmetros de operação do expander: 8 segundos a 114°C) seguidas de peletização. .... Fonte: tese Doutorado Dr. Keysuke Muramatsu, UFPR, Curitiba, 2013.

......A temperatura e umidade empregadas durante o processo de condicionamento podem alterar a estrutura física das proteínas e, consequentemente, suas propriedades nutricionais e funcionais. A desnaturação proteica refere-se às alterações físicas sofridas pelas proteínas, causando rompimento das estruturas secundária, terciária e quaternária que auxiliam a estabilização e conformação da molécula. Do ponto de vista nutricional, a desnaturação parcial melhora a digestibilidade das proteínas devido à alteração na sua estrutura, permitindo que as proteases atuem mais facilmente (Dozier, 2001). Scott et al. (1997) afirmam que o aumento na digestibilidade da proteína em frangos de corte ocorre possivelmente devido às rações peletizadas serem submetidas à alta temperatura e pressão em seu processo, resultando em rompimento das pontes dissulfeto na estrutura da proteína, causando desnaturação e aumento da eficiência das enzimas endógenas.... Fonte: tese Doutorado Dra. Andréia Massuquetto – UFPR, Curitiba.

Vitaminas, Enzimas medicamentos e outros suplementos: a tendência é de perdas em fórmulas usada para aves porque sempre devemos buscar temperaturas acima de 80ºC e tempos de retenção maiores de 40 segundos. Essas perdas vão depender do grau de proteção e resistência ao calor destes ingredientes. A seguir alguns trabalhos sobre o tema.

P. SPRING,* K. E. NEWMAN,* C. WENK,+ R. MESSIKOMMER,+ and M. VUKIC VRANJES+*Alltech Inc.,
Nicholasville, Kentucky 40356, and fInstitut fiir Nutztierwissenschaften, ETH Zurich, Switzerland

Minerais: São muito pouco afetados nutricionalmente nos tratamentos térmicos.

….Differences in dry matter, crude ash, Ca, P, Na, K and Mg, Zn, Fe, Mn, Cu contents of tibia due to the pelleting temperature were not significant (P > 0.05). Dry matter, crude ash, Ca, P, Na, K and Mg, Zn, Fe, Mn, Cu contents of tibia were not affected by the pelleting temperature. No effects (P > 0.05) of pelleting temperatures on Ca content of serum were found (Table 3). However, P content of serum was increased by feeding the diet pelleted at 65°C as compared to the control and other treatments…..Takemasa and Hijikuro (1983) and Edwards et al. (1999) showed that the steam pelleting of maize-soybean diets did not have any effect on the availability of phytate P to chickens….. F.

KIRKPINAR, H. BASMACIOGLU Department of Feeds and Animal Nutrition, Faculty of Agriculture, Ege University, Izmir, Turkey - Original Paper Czech J. Anim. Sci., 51, 2006 (2): 78–84

Fibras: Melhoram a digestibilidade na medida em que intensificamos as variáveis nos tempos referendados acima, sobretudo as celuloses e hemi-celuloses.

Fatores Antinutricionais: Quando ainda presentes no momento do tratamento térmico sofrem redução ou desativação, o que é um benefício.

Com base nestas diferentes formas de como são afetados os nutrientes, os tratamentos térmicos requerem diferentes usos das variáveis para equilibrar potenciais ganhos e riscos de perdas. Neste sentido, como o expander usa de forma mais intensiva as variáveis, nos remete a possibilidade de usar o expander somente para matérias
primas de interesse e depois misturar essas com as matérias primas sem interesse de expansão, como minerais, vitaminas, enzimas, aminoácidos, matérias primas já previamente tratadas termicamente, etc.

Vale lembrar que o amido do milho tem comportamento/requerimentos diferentes do de outros cereais. No presente trabalho estamos usando como referência o amido do milho.

Esquematicamente podemos representar o comportamento dos benefícios e riscos da seguinte forma:

Comentários e observações:

1. Como regra geral e dentro dos limites das variáveis recomendadas nos tratamentos térmicos, o amido tende a melhorar na soma das perdas e ganhos na medida em que as variáveis se intensificam. A proteína melhora até um certo ponto, depois estabiliza e a partir daí aumenta os riscos de desnaturação excessiva. As vitaminas, enzimas, medicamentos e outros complementos perdem desde o início e as perdas vão se intensificando na medida em que se intensificam as variáveis, dependendo do tipo (umas são mais sensíveis que outras) e da proteção que tem.

Principais impactos dos tratamentos térmicos e processos subsequentes sobre a microbiologia e referências de operação:

A – Redução/Eliminação:

Regra geral: Quanto mais intenso o uso das variáveis (temperatura, tempo, umidade e pressão) maior será a redução/eliminação de microrganismos. Regra Prática: O tempo de 40 segundos é suficiente para praticamente eliminar os microrganismos e em especial as salmonelas, desde que a temperatura esteja acima de 80ºC e que a umidade adicionada, via vapor, seja de pelo menos 3%. Para que o processo seja efetivo é necessário que a ração ocupe todo espaço do condicionador, ou seja, que esteja fluidizada de tal forma que evite que a ração passe pela base do condicionador e o vapor por cima. Na prática avaliamos esta condição verificando se a parte superior do condicionador ou retentor está limpa (foto abaixo) e/ou calculando a velocidade periférica das paletas, que deve ficar entre 7,5 a 9,5 m/s dependendo da densidade da ração.

Portanto, mesmo na peletização o processo de redução/eliminação de microrganismos é bastante eficiente. No entanto, temos grandes riscos de recontaminação, os quais precisam ser mitigados.

….It is suggested that Salmonella control only really requires 80 C for 30 seconds, according to a study by Dalgety conducted in the UK. Fonte: D. CRESWELL and M. D. CRESWELL and M. BEDFORD, Austrian Poultry Science Symposium, 2006...18

B – Risco de recontaminação nos processos subsequentes:

Os principais riscos estão nos seguintes pontos ou causas:

1. Falta ou deficiência de um bom procedimento de limpeza e desinfecção em paradas mais longas do processo. Nossa recomendação é que em cada parada maior de 3 a 4 horas se faça uma limpeza e desinfecção completa do fluxo desde o alimentador até o triturador. Por que? Porque nestas paradas, em especial em processos pouco
autolimpantes, teremos ração retida com alta umidade livre e quando o sistema resfria os microrganismos se multiplicam muito rapidamente.

2. Resfriamento e secagem insuficiente da ração:

a. Não ter um controle efetivo da atividade de água da ração na saída do resfriador/secador.

b. Não controlar de forma correta a diferença de temperatura do ambiente e dos pellets, seja por amostragem incorreta ou por instalação inadequada dos termômetros.

3. Usar ar contaminado para o resfriamento e secagem dos pellets

4. Não ter restrições de acesso a área do tratamento térmico e resfriamento/secagem.

5. Equipamentos/silos/caminhões não autolimpantes e/ou limpeza e desinfeção insuficientes destes desde o resfriamento/secagem dos pellets até o comedouro.

Referências e cuidados operacionais para rações frangos de corte:

Temos que levar em consideração que o que mata os microrganismos é o calor e a umidade. Portanto, sem conseguir temperatura e umidade mínima é difícil ter sucesso na redução/eliminação de microrganismos, independente do tempo.

Temperatura: Mínima 80ºC, ideal entre 82 a 85ºC na saída do condicionador

Umidade: adicionar o máximo possível via vapor (>3%) porque a agua é um ótimo condutor de calor e irá ajudar a eliminar os microrganismos.

Tempo: mínimo de 40 segundos, ideal 60 segundos (máximo 80 segundos).

Pressão: Usar as mesmas referencias dadas para nutrientes, pois são limitantes.

Principais impactos dos tratamentos térmicos e processos subsequentes sobre a qualidade física e referências de operação:

A qualidade física dos pellets melhora com a intensidade do uso das variáveis (temperatura, umidade, tempo e pressão). Quanto mais intenso melhor a qualidade dos pellets.

Conforme já abordado anteriormente, a qualidade dos pellets depende muito do processo de condicionamento, pois sem uma boa gelatinização e plastificação não se consegue boas pontes de ligação entre as partículas e consequentemente uma boa durabilidade. A pressão/compactação, a pesar de ser importante, sem a gelatinização e
plastificação não vai criar resistência duradoura. Por conseguinte, quanto mais intensamente forem trabalhadas as variáveis, melhor será a qualidade dos pellets e a redução dos microrganismos. Em contrapartida, maiores serão os riscos de danos aos nutrientes.

......The effect of different pelleting temperatures on pellet quality is shown in Table 4. Increasing pelleting temperature increased pellet hardness and improved pellet durability until about 80 ºC. Figure 1 shows the activity of the tested enzymes (percentage of initial activity) determined on a soluble substrate after being pelleted at different temperatures. The hydrothermal stability varied among the different enzymes. Cellulase, pentosanase, and fungal amylase were stable up to pelleting temperatures of 80 C but lost more than 90% of the tested activity after being pelleted at 90 ºC (P < 0.05). Bacterial amylase was more stable. Sixty percent of the tested enzyme activity was preserved after pelleting at 100 ºC…..

Fonte: P. SPRING,* K. E. NEWMAN,* C. WENK,+ R. MESSIKOMMER,+ and M. VUKIC VRANJES+ *Alltech Inc., Nicholasville, Kentucky 40356, and fInstitut fiir Nutztierwissenschaften, ETH Zurich, Switzerland

.....Calet 1965 e Meinerz et al. (2001) afirmam que o maior efeito da peletização é proporcionar às aves maior consumo. O maior consumo de dietas peletizadas pode ocorrer devido a maior facilidade de apreensão da dieta (Jensen, 1962), uma vez que partículas menores são aglomeradas em partículas maiores. Além disso, as aves apresentam maior preferência por partículas maiores em detrimento das menores (Nir et al., 1994) o que favorece também o consumo.

O fornecimento de dietas fareladas ou peletizadas com grande quantidade de finos pode limitar o consumo devido à quantidade insuficiente de saliva produzida em aves. Além de ser produzida em pequena quantidade, a saliva das aves é viscosa, favorecendo a formação de uma pasta de difícil deglutição e que pode obstruir ductos salivares (Nir et al., 1994)......Uma vez que frangos alimentados com dietas peletizadas apresentam maior CR do que àqueles que consomem dietas fareladas, o ajuste no nível energético da dieta levando em consideração o acréscimo do consumo pode ser uma ferramenta diluidora de custos na formulação. Além disso, o maior consumo de ração proporcionado pela peletização pode resultar em aves com maior percentual de gordura (abdominal e moela) do que as alimentadas com dieta farelada (Maiorka, 1998).....A peletização pode reduzir o gasto de energia de mantença dos animais devido a menor necessidade de esforço físico para apreensão do alimento. Jensen (1962) relata que frangos de corte gastam até três vezes mais tempo para ingerir a mesma quantidade de ração farelada, portanto, a energia que seria gasta para o consumo será disponibilizada para o ganho de peso.....Mckinney & Teeter (2004) utilizando rações contendo diferentes proporções de peletes íntegros e finos (100% peletizada, 80% peletizada, 60% peletizada, 40% peletizada, 20% peletizada, e 100% finos) para frangos de corte, constataram aumento na efetividade calórica e frequência de descanso, pois as aves gastam menos tempo para consumir a ração peletizada..... Fonte: tese Doutorado Dra. Andréia Massuquetto – UFPR, Curitiba.

Podemos perceber que na medida que aumenta a quantidade de finos se perde MEn/kg e que há um impacto mais significativo entre 80 e 50% de pellets. Pode-se perceber que a partir de 50% de finos, a perda é muito pequena na medida que esses incrementam. Isso poderia levar a crer, que a partir desse ponto a melhora, que ainda ocorre se deve a melhora da digestibilidade dos ingredientes.

Traduzindo os dados da tabela 7 acima, do trabalho de L. J. McKinney and R. G. Teeter, em resultado econômico ou valor da energia economizada, usando o valor de R$ 0,48/Kcal, teremos estimativamente:

Baseado neste e outros trabalhos podemos atribuir uma perda média de 10 a 20 Kcal/kg de energia metabolizável para cada 10% de finos. Porém, esse impacto não é linear. Influencia da qualidade de pellets (% pellets no comedouro) sobre o ganho diário e Conversão Alimentar

…. if a certain pellet quality is not achieved, is there any bird-related advantage of pelleting as compared with feeding mash? Statistically, these data indicate that at 40% PQ and above, pelleting results in enhanced BW gain (P < 0.05) and FCR (P < 0.07), compared with a diet fed as Mas...nonnutritive factor manipulations, such as alteration in PQ, impact BW gain and FCR. The data suggest that the PQ differences on bird performance are strongly related to a reduced bird activity with results approaching an ECV of 187 kcal of MEn / kg of diet.... Fonte: L. J. McKinney and R. G.

Teeter1 Oklahoma State University, Stillwater, Oklahoma 74078.

Além das vantagens já citadas anteriormente esse impacto no consumo reduz o tempo de alojamento, impactando a otimização do uso das granjas, conforme estudos compilados abaixo.

Impacto dos processos subsequentes sobre a qualidade física.

Como regra geral, a fábrica de rações deveria entregar os pellets dentro de uma qualidade especificada. Com base na literatura e alguns padrões referenciais, podemos considerar pellets de qualidade, na saída do processo, que tem PDI mínimo de 90% e um máximo de finos na saída do resfriador de 5% e um máximo na expedição de 8%.

Face a importância da qualidade dos pellets, em especial poucos finos no comedouro, idealmente esses finos deveriam ser retirados numa peneira e assim seria possível entregar a ração na saída da fábrica com um máximo de 3 a 5% de finos = 95 a 97% de pellets. Certamente estamos longe desta qualidade física no Brasil.

Depois da saída da fábrica os pellets sobrem uma série de impactos, cuja intensidade vai depender da qualidade dos processos subsequentes por onde passam. Dentre esses, os principais são:

1. Caminhão: Os impactos sobre os pellets vão depender do tipo de caminhão e sobretudo do sistema de descarga. Encontramos os seguintes sistemas de descarga de caminhões:

a. Descarga pneumática: usado principalmente na Europa. Praticamente não danifica os pellets. Aumenta os finos entre 1 a 3%

b. Descarga mecânica:

a. Normal: transportador helicoidal normal e sem orientações ou limitações para descarga (os motoristas aceleram ao máximo o transportador para descarregar mais rápido): Quebra de pellets aproximado, dependendo um pouco da resistência, entre 20 e 30%, podendo ser ainda maior em caso de pellets muito pouco resistentes.

b. Normal com restrições de velocidade de descarga e diâmetro de rosca maior: Pode-se estimar uma redução de quebra, em relação à condição anterior, na ordem de 5 a 10%.

c. Normal melhorado: com transferência dos produtos entre roscas com sistema hidráulico, com transportador com diâmetro maior e restrições de velocidade na descarga. Neste caso, a ruptura pode ser reduzida para 8 a 12% em pellets de boa qualidade (PDI > 90%).

d. Normal melhorado: a descarga das gavetas é feita com fita transportadora que não impacta os pellets. Neste caso, reduz-se um transportador helicoidal.

e. Outros sistemas podem ser usados como, por exemplo, o cablevey.

2. Transporte do silo da granja até o comedouro.

Não há quase informação acadêmica sobre este tema. Por ser tão importante, fica a sugestão de tema para alunos de mestrado e doutorado. No entanto, a prática em diferentes avaliações em empresas, menos científicas, nos levam a uma quebra significativa também nestes processos. Nossa experiência permite concluir que podemos ter, dependo do tipo e grau de automação da granja, uma quebra semelhante a registrada no caminhão, durante o transporte e manejo da ração na granja.

Trabalho científico sobre o tema:

......O objetivo do presente trabalho foi avaliar a qualidade do pélete, desde a saída da peletizadora até o fim da linha de comedouros de frangos de corte, empregando dois métodos de análise de qualidade: índice de durabilidade do pélete (PDI) e o método Embrapa de avaliação de peletização (MEP). Ainda, avaliou-se o efeito dos métodos de descarga da ração na granja sobre a qualidade física do pélete, utilizando, como método de análise, o MEP....Tratamento A - na saída da peletizadora; Tratamento B - dentro do caminhão após a sua carga; Tratamento C - descarga do caminhão no silo da granja; Tratamento D - caçamba de distribuição dentro do galpão; Tratamento E - comedouro no meio da linha de comedouros; Tratamento F - último comedouro da linha de comedouros....De acordo com os resultados encontrados na Tab. 2, é possível verificar que a descarga do caminhão transportador influenciou na qualidade do pélete, com aumento de até 15% de finos na ração. Esse resultado está de acordo com aqueles encontrados na etapa anterior....

Observação: É natural que o PDI aumenta ao longo da cadeia, porque os mais resistentes persistem. Pena que neste trabalho não se avaliou o % de finos gerado em cada etapa do processo.

Resumo, comentários e observações finais:

Quanto maior a intensidade das variáveis usadas nos tratamentos térmicos melhor será a qualidade dos pellets, maior a chance de reduzir/eliminar microrganismos, mas em contrapartida maior o risco de danificar os nutrientes. Desta forma, a questão chave é encontrar o equilíbrio no uso das variáveis e assim entre possibilidades de ganho e riscos de perda.

Neste sentido, apesar das dúvidas e não termos como provar cientificamente todas as recomendações de forma tácita, nos propomos nesta revisão, com base nos trabalhos científicos, conhecimentos práticos e informações colhidas nas empresas durante as nossas consultorias, passar algumas orientações e referências operacionais para os processos de peletização e de expansão. As orientações abaixo são muito mais seguras e certas para o processo de peletização do que no processo de expansão, para o qual ainda remanescem mais dúvidas.

Referências teóricas das variáveis usadas nos diferentes processos de tratamento térmico:

Referências ou sugestões práticas, com base nas recomendações teóricas e na experiência prática, das variáveis a serem usadas nos diferentes processos de peletização e expansão:

Valores referenciais para fórmulas classificadas como “alto teor de amido”

Considerações Finais:

Um dos maiores desafios da indústria de rações do Brasil, em termos de processamento, são os tratamentos térmicos.

A indústria Brasileira trata ou maneja de forma bem diferente os tratamentos térmicos e de forma especial a qualidade física das rações, quando comparado com o resto da América Latina e da Europa.

Conforme verificamos na revisão bibliográfica, tudo indica que temos, neste quesito, grandes oportunidades e ao mesmo tempo grandes desafios.

As oportunidades estão no fato de melhorar e manter a qualidade física das rações até o comedouro das aves.

Os desafios começam no projeto, pois a qualidade física e a produtividade dos processos são definidos no projeto e andam em sentidos contrários. Infelizmente, operacionalmente não temos muita manobra e soluções para resolver a questão. Enquanto continuarmos comprando prensas e não processos, isso dificilmente vai mudar. Para produzir com qualidade será necessário investir em máquinas maiores, investir em peneiras de separação de finos e em adição de líquidos post pellets. Ademais, sem rever toda logística da fábrica até os comedouros também será difícil manter a qualidade física.

Portanto, se a opção for ter pellets de qualidade no comedouro, todo o processo precisa ser revisto e não apenas as linhas de produção. Como vimos no texto, apesar de boas oportunidades de ganhos nos processos de tratamento térmico, temos também muitos riscos envolvidos. Portanto, se não tivermos os devidos cuidados podemos ter prejuízo, ou seja, além de investir num processo caro, podemos ter perdas que anulam parte ou todo o benefício. Neste sentido, os maiores riscos em rações para aves são: (1) perder a vantagem da granulometria, pois essa também tem um impacto muito forte sobre o desempenho dos animais e se perdermos essa vantagem sem a devida compensação com outras vantagens ganhas nos tratamento térmico teremos prejuízos, (2) perder mais com nutrientes submetidos as altas temperaturas sem o ganho proporcional com o tratamento térmico, (3) não secar e resfriar adequadamente a ração e assim gerar perdas importantes por recontaminação e desenvolvimento de microrganismos pós processamento e (4) tentar ajustar via formulação, que representação 93 a 94% do custo da ração, a possibilidade de realizar o tratamento térmico dentro de condições mínimas de produtividade e qualidade.

Conforme já citado, ainda há muitas dúvidas a serem estudadas e serem cientificamente esclarecidas neste tema, o que é um desafio para as empresas, as universidades, a EMBRAPA e outros centros de pesquisas. Felizmente vemos cada vez mais pesquisa e desenvolvimento nesta área de produção de rações que, aliás, é uma das áreas mais carentes na cadeia produtiva de conhecimentos e pesquisa científica. Afinal, somos o terceiro maior produtor de rações do mundo e faria todo o sentido ter mais investimentos nesta área. Portanto, sem pretensão de esgotar o assunto, ser o dono da verdade e nem dar respostas prontas e definitivas, esperamos ter contribuído para a avançar um pouco mais no tema.