Ração estruturada para maior produção animal – novos desafios para o processamento de alimentos em fábricas de ração

As fábricas de ração enfrentam atualmente grandes desafios, precisando utilizar diversos alimentos alternativos como matéria-prima em rações, considerando simultaneamente aspectos tecnológicos, nutricionais, e de saúde animal, além de manter a viabilidade da produção. Ao mesmo tempo os preços de mercado refletem o nervosismo decorrente de previsões de quebras na colheita de grãos, que flutuam em função de variações climáticas no Brasil e em diversas partes do mundo, aliado a especulações de mercado. Para conter os gastos, as fábricas de rações recorrem a uma variedade maior de matérias-primas.

A produção de alimentos de origem animal como carne e leite aumentará, e além disto, maior será a exigência no futuro quanto à eficiência da produção e qualidade do produto. Em 2010 foram produzidos no mundo ao todo 720 milhões de toneladas de ração. Em 2011 este valor passou para 873 milhões de toneladas, produzidos principalmente no EUA, China, União Europeia e Brasil (IFIF / World Feed Panorama Feed Info). É de se esperar que a demanda venha a aumentar mais, mantendo também a crescente exigência por matéria-prima. A FAO estima um aumento mundial de produção de produtos de origem animal de 85% até 2050, o que significa um aumento concomitante da produção de cereais e oleaginosas e uso intensivo de área agrícola para produzir estes alimentos. Independentemente do aumento no consumo de alimentos de origem animal, a tendência crescente é no aumento da produção animal sem levar em consideração propriamente o impacto ambiental causado. Para evitar um impacto ambiental crescentemente negativo, uma maior eficiência na utilização de nutrientes e energia deve ser buscada na nutrição animal. Isto significa que não somente será necessário produzir mais ração, mas também será essencial atingir um alto nível de qualidade das matérias-primas.

Na alimentação de aves e suínos a tendência mundial é a alimentação de rações com maior tamanho de partícula, ou seja, uma ração estruturada. Por um longo tempo foi dada importância a uma moagem mais fina dos componentes da ração para aumentar por exemplo a conversão alimentar em frangos de corte e suínos. Resultados de estudos recentes têm demonstrado o oposto. Têm sido observadas reduções no desempenho e saúde para animais recebendo rações com granulometria menor.

Os desafios para o produtor:

- distribuição homogênea do alimento no cocho para evitar a separação de partículas e a seleção por parte do animal

- melhor conversão alimentar através do uso eficiente de energia e nutrientes pelo animal

- redução das emissões de gases de efeito estufa

- redução de perdas por mortalidade e doenças

- melhor composição de carcaça

As exigências do consumidor:

- higiene dos produtos de origem animal

- alto valor nutricional e de qualidade dos produtos

- garantia de uma criação visando o bem-estar animal

As fábricas de ração por sua vez, buscam satisfazer as exigências do produtor e consumidor:

- melhor disponibilidade de nutrientes e energia nas rações, possibilitando uma utilização eficiente destes

- manutenção da granulometria da ração com uma baixa proporção de finos pós-peletização e menor risco de separação de partículas maiores e menores

- oferecer alimentos e/ou rações processadas para reduzir o impacto ambiental negativo

- redução de fatores antinutritivos em oleaginosas

- manutenção de altos níves de qualidade no processo de produção de ração para atender as exigências do consumidor

 

• Pequena variação no tamanho de partículas, com vantagens nutricionais

• Economia de energia de até 50%

• Alta produtividade com equipamento robusto

• Menor necessidade de filtros de ar

• Pouco aquecimento do produto durante a moagem, com aquecimento abaixo de 5°C

• Mudança da granulometria durante a atividade do equipamento por alteração da distâncie entre rolos ou mudança de velocidade

• Custos baixos de desgaste, longa duração

• Manuseio simples

 

A moagem de componentes é um processo tão importante quanto a mistura homogênea dos mesmos para uma ração.

Enquanto que o termo "ração estruturada" passou a ser uma denominação aceita, e sua importância tem aumentado nos últimos anos, a moagem mais fina de componentes de ração parece estar desatualizada. Em vários experimentos a moagem mais fina tem demonstrado graves problemas à saúde e desempenho de suínos (NIELSEN 1998; KAMPHUES 2007) e aves (TAYLOR 2004). As fábricas de ração estão passando a produzir rações com maior granulometria, com tamanho homogêneo de partículas, e baixa proporção de finos. Produtores confirmam o impacto positivo de rações estruturadas no desempenho animal, em especial em resposta ao desenvolvimento favorável do sistema digestório de aves.

Após preparadas, as rações geralmente são peletizadas. Durante o processo de peletização há redução no tamanho de partícula, causada pela passagem dos rolos sobre a matriz da peletizadora (GROßE-LIESNER 2008), independemente se a matriz é anelar ou plana. Com isto, a granulometria da ração peletizada se aproxima da granulometria de uma ração com moagem mais fina. A moagem mais grossa para produção de ração estruturada perde o efeito. A aglomeração de partículas finas pela peletização ou uso do Expander é de grande importância na nutrição de aves por dois motivos. Primeiro, uma ração moída mais grossa corre o risco da separação de partículas (figura 1). Segundo, a composição nutritiva de partículas de tamanho variável não é a mesma. Uma ração como a mostrada na figura 1 favoreceria uma seleção de partículas pelo animal com todas os seus efeitos negativos no desempenho individual e do grupo de animais recebendo esta ração.

Figura 1. Distribuição de partículas após moagem (esquerda: mistura, direita: após passar pela peneira e agrupar)

Ao se usar o Expander em vez da peletização, as partículas de maior granulometria são mantidas pelo processo de expansão, mesmo com o tratamento físico sob pressão intensivo, a qual a ração é submetida no Expander. A expansão da ração confere um maior valor nutricional à ração, principalmente uma maior digestibilidade do amido e fibras (BOLDUAN et al. 1993), maior digestibilidade da gordura (LIEBERT 1995), desativação de fatores antinutricionais (FARAHMAND und LUCHT 2002) e aumento do teor de energia metabolizável por unidade de peso da ração (PEISKER 1994).

A fábrica de ração aplica portanto com o Expander um processo de aglomeração que dificilmente reduz o tamanho de partículas. Além disto, há um processo de higienização da ração que é processada pelo Expander e há um aumento do valor nutritivo da ração.

 

Há quase 30 anos o Expander com saída anelar® está sendo usado como equipamento antes de peletizadora para uma grande variedade de formulações em várias fábricas de ração pelo mundo. Na saída do Expander encontra-se um cone com regulação hidráulica. Com o movimento de entrada e saída do cone, regula-se a saída do produto do Expander. Quanto mais fechado o cone, menor o espaço para saída e mais energia mecânica específica é introduzida no produto (em kWh/t). Como o produto está aquecido com a mistura de vapor e sob pressão, ao sair há uma liberação imediata da pressão, expandindo o produto e liberando vapor (e umidade do produto) para o ambiente (figura 2). Em contrário à extrusora, o Expander não tem uma matriz perfurada na saída. Com isto, o produto saindo do Expander não tem uma forma definida.

Figura 2. Apresentação esquemática de uma linha de produção para ração para suínos em terminação

Um próximo estágio no desenvolvimento do Expander clássico é o "Expander com saída em forma de coroa". No final do Expander uma matriz cilíndrica está posicionada paralela à parede do Expander que tem perfurações pelas quais o produto tem de passar, dando forma a este. Ao passar pela matriz, facas cortam o produto. Também no Expander de coroa o cone regula a saída do produto, o que pode ocorrer durante o funcionamento do Expander. No caso do Expander de coroa, mais ou menos perfurações são abertas pelo cone, com isto a energia mecânica específica inserida no produto pode ser controlada. As vantagens do Expander também existem neste modelo, ou seja, a ração estruturada mantém a granulometria obtida inicialmente com a moagem. Além disto, uma peletização do produto não é mais necessária.

 

A instalação clássica do Expander na linha de produção é antes da peletizadora, ou seja, o Expander está montado após o condicionador e antes da prensa.

As vantagens para a fábrica de ração com a instalação do Expander são as seguintes:

- melhor qualidade do pelet em relação à dureza e proporção de finos

- aplicação de maiores quantidades de líquidos antes da peletizadora, como óleo, melaço, etc., mas também boas caracterísitcas físicas do pelet para aplicações póspeletização

- melhor digestibilidade do amido, proteína e fibra, especialmente na alimentação de monogástricos

- maior proporção de proteína bypass em rações para ruminantes

- higienização da ração

- menor carga de trabalho no processo de produção, com isto maior segurança na operação da linha de produção

- redução dos custos de produção, por exemplo com a compra de matérias-primas mais viáveis, obtendo-se com o Expander um maior valor agregado destas

- simples instalação do Expander em linhas de produção existentes devido ao tamanho proporcional menor do Expander

É necessário lembrar da desvantagem do processo com a peletizadora, já que há um efeito der redução de tamanho de partícula com a peletização.

Figura 3: Produto do Expander com saída anelar (1), ração expandida e triturada (2) e ração após o Expander com saída tipo coroa (3)

Figura 4: Produto do Expander com saída tipo coroa com 5 mm de diâmetro: alta gelatinização do amido, ração estruturada com partículas de alimento com maior diâmetro, baixa proporção de finos

 

A peletizadora instalada após o Expander deixa de ter a função única de compactar e aglomerar partículas a um custo alto de energia, resultado da fricção do produto, com maior desgaste da máquina. A peletizadora funciona agora para dar forma ao produto que sai do Expander. Este efeito pode ser demonstrado com os resultados a seguir. Na Tabela 1 resultados do efeito do calor gerado com a fricção do produto na parede das perfurações da matriz da peletizadora para milho e sorgo para frangos de corte são mostrados em relação a graduais aumentos de condicionamento da ração antes de peletizar. O condicionamento contribui pouco para a gelatinização do amido. O fator varia de 1,55 e 2,41 para milho e 1,42 e 2,08 para sorgo. O efeito da peletização é mais evidente para a gelatinização do amido quando há maior fricção pela peletização, ou seja, quando a temperatura de condicionamento é menor. Aqui o fator varia de 2,85 a 3,55 para milho e de 2,43 a 3,12 para sorgo. Chama a atenção o baixo aumento ocorrido na gelatinização do amido do milho durante a peletização após ter sido escolhida uma temperatura mais alta de condicionamento. Este fato ilustra o efeito positivo do condicionamento adequado sobre a capacidade da peletizadora, ou seja, a peletizadora serve para dar forma ao produto. Além disto, através do tratamento sob pressão e temperatura pelo Expander um maior grau de gelatinização do amido poder ser alcançado.

Tabela 1. Influência do condicionamento e peletização sobre a mudança relativa do teor de amido gelatinizado para milho e sorgo (ABDOLLAHI et al., 2010).

Com a utilização do Expander na linha de produção não há necessidade de usar agentes aglutinantes ou a dupla peletização para obter uma boa qualidade do pelet. Dureza e proporção de finos do produto final são ajustáveis pelo controle de temperatura e pressão. Com o uso do Expander antes da peletizadora a inserção de energia mecânica específica ocorre principalmente pelo Expander, e não pela peletizadora. Com isto é possível produzir uma ração triturada para suínos com o Expander sem peletizar. Para a alimentação na forma líquida há um aumento considerável na qualidade do produto (figura 5).

Figura 5. Diluição de ração para suínos em terminação após 5 min. em água após o Expander (direita), em comparação à ração farelada (centro) e peletizada (esquerda). A capacidade de absorção de água possibilita o fornecimento de rações líquidas com alto teor de sólidos. (ver vídeo: http://www.akahl.de/akahl/flash/videos/DissolutionBehaviour-Pig_feed.flv)

 

A maior digestibilidade de nutrientes das rações, em especial amido, proteina e fibra melhoram a disponibilidade de nutrientes e energia para os animais. Dependendo da mistura de componentes numa ração, é possível atingir uma melhor conversão alimentar com a mesma formulação (figura 6).

Figura 6. Relação entre energia mecância específica (kWh/t) obtida através do processamento da ração pelo Kahl-Expander e a conversão alimentar (kg consumo/kg de ganho de peso) em rações para suínos em terminação para diferentes composições.

 

A higienização exige temperaturas altas de condicionamento associada a um tempo de atuação definido. Uma higienização em rações contra bactérias como salmonelas só podem ser alcançada na prática através de processamento da ração a altas temperaturas. O Expander processa a ração em altas temperaturas, eliminando eficientemente a maior parte dos patógenos (Tabela 2). Mesmo com a dupla peletização, muito vapor teria de ser adicionado para atingir resultados semelhantes ao Expander. Contudo, o aumento da umidade do produto através do vapor leva ao "embuchamento" da peletizadora. Um exemplo: normalmente o produto hidrata e aumenta em 0,7% de peso com a adição de vapor por cada 10°C de aumento de temperatura. Condicionando a uma temperatura de 85°C e 13% de umidade, o produto alcança 17,6% de umidade. Este valor já é muito alto para um bom funcionamento da peletizadora.

Neste caso, é importante ressaltar que também para rações para poedeiras o Expander apresenta bons resultados, com uma ração higienizada, de alto valor nutritivo, e com partículas finas aglomeradas.

Tabela 2. Higienização de rações com Expander (fonte: medidas próprias)

Através do tratamento por pressão e calor são criadas as condições ideais para a higienização, contudo não há garantias para evitar uma recontaminação. Para evitar uma recontaminação na fábrica de ração a limpeza e manutenção de equipamentos, bem como a estocagem sob condições ideais são essencias para garantir um produto higiênico. Após distribuição da ração para os produtores há também necessidade de manter boas condições de higiene e estocagem da ração para evitar uma recontaminação.

 

O uso do Expander na linha de produção é viável pela otimização dos seguintes aspectos:

- utilização de componentes de ração mais baratos, independentemente da sua qualidade de peletização, garantindo assim maior flexibilidade na formulação de rações

- redução de perdas por desgaste na peletizadora, com aumento de sua capacidade de produção

- aumento do valor nutritivo das rações expandidas

- gasto de energia elétrica não difere substancialmente comparando a combinação Expander e peletizadora, com a peletizadora somente

 

As fábricas de ração enfrentam o desafio de produzirem rações a custos baixos, e de alta qualidade. Um uso eficiente de nutrientes e energia na nutrição animal é um objetivo primário para o sucesso para uma crescente produção de alimentos de origem animal. A tecnologia do Expander atende a estas exigências.

 

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