La fabricación de piensos se refiere al proceso de producción de piensos para animales a partir de productos agrícolas crudos. El forraje producido mediante la fabricación se formula para satisfacer los requisitos específicos de nutrición animal de diferentes especies de animales en diferentes etapas de la vida. Según la Asociación Estadounidense de la Industria de los Piensos (AFIA), [1] existen cuatro pasos básicos:
El Departamento de Agricultura del Estado de Washington define el alimento como una mezcla de granos enteros o procesados , concentrados y alimentos comerciales para todas las especies de animales, que incluyen fórmulas para el cliente y alimentos etiquetados, y alimentos para mascotas. Estos alimentos se producen ahora comercialmente para las industrias de ganado, aves de corral , cerdos y peces . La producción comercial de alimentos está regida por leyes estatales y nacionales. Por ejemplo, en Texas , los granos enteros o procesados, los concentrados y los alimentos comerciales con el propósito de alimentar a la vida silvestre y las mascotas deben estar debidamente descritos en palabras o animación para su distribución por los vendedores. La mayoría de los códigos estatales y federales han establecido claramente que los alimentos comerciales no deben estar adulterados. [2] [3]
Los alimentos para animales se han clasificado en términos generales de la siguiente manera:
La calidad de los alimentos preparados depende en última instancia de la calidad de los materiales utilizados, como los cereales o la hierba; la materia prima debe ser de muy buena calidad. La fabricación de alimentos comerciales es un proceso industrial y, por lo tanto, debe seguir los procedimientos HACCP . La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) define el HACCP como "un sistema de gestión en el que se aborda la seguridad alimentaria mediante el análisis y el control de los peligros biológicos, químicos y físicos desde la producción, la adquisición y la manipulación de la materia prima hasta la fabricación, la distribución y el consumo del producto terminado". [4]
La FDA regula los alimentos para humanos y animales, como aves de corral, ganado, cerdos y peces. Además, la FDA regula los alimentos para mascotas , que, según se estima, alimentan a más de 177 millones de perros, gatos y caballos en Estados Unidos . Al igual que los alimentos para humanos, los alimentos para animales deben ser puros y saludables, preparados en buenas condiciones sanitarias y etiquetados de manera veraz para brindar la información requerida al consumidor. [5]
El alimento representa aproximadamente entre el 60% y el 80% del costo total de producción de cerdos. Los alimentos manufacturados no sólo sirven para saciar a los animales, sino que también deben proporcionarles los nutrientes necesarios para un crecimiento saludable. Para formular una ración para cerdos se tienen en cuenta los nutrientes necesarios en las distintas etapas de crecimiento para crear un alimento adecuado. Se utilizan tres métodos básicos para formular dietas para cerdos: el cuadrado de Pearson, las ecuaciones algebraicas y los programas lineales (computadoras). En los últimos tiempos, existen programas de microcomputadoras que equilibran una dieta para muchos nutrientes y ayudan a tomar decisiones económicas. [6]
Los nutrientes básicos requeridos son proteína cruda , energía metabolizable, minerales, vitaminas y agua. El procedimiento de formulación tiene porciones fijas y variables. Las raciones para cerdos generalmente se basan en un grano de cereal molido como fuente de carbohidratos, harina de soja como fuente de proteínas, se agregan minerales como calcio y fósforo y vitaminas. El alimento puede ser fortificado con subproductos de la leche, subproductos de la carne, granos de cereales y "productos especiales". También se pueden agregar antibióticos para fortificar el alimento y ayudar a la salud y el crecimiento del animal. [6] [7] [8]
Los granos secos de destilería con solubles (DDGS), que son ricos en energía y proteínas, se han utilizado en lugar de harina de maíz y soja en algunos alimentos para ganado y aves de corral, y los DDGS de maíz se han convertido en el ingrediente alternativo para piensos más popular, económico y ampliamente disponible para su uso en dietas para cerdos en EE. UU. en todas las fases de producción. El Consejo de Granos de EE. UU . informó que los DDGS de maíz se utilizan principalmente como fuente de energía en dietas para cerdos porque contienen aproximadamente la misma cantidad de energía digestible (ED) y energía metabolizable (EM) que el maíz, aunque el contenido de EM puede reducirse ligeramente cuando se alimenta con DDGS con bajo contenido de aceite. [9] [10]
Un estudio de 2007 destacó las tendencias recientes en el uso de DDGS, ya que muchos productores están incluyendo un 20% de DDGS en las dietas de cerdos de todas las categorías. Aunque el 20% es el nivel de inclusión recomendado, algunos productores están utilizando con éxito tasas de inclusión mayores. Se han utilizado tasas de inclusión de hasta un 35% de DDGS en dietas para cerdos en etapa de crianza y en etapa de finalización. [11]
Los peces de piscifactoría se alimentan con piensos en pellets especialmente formulados que contienen los nutrientes necesarios tanto para la salud de los peces como para la salud de los seres humanos que comen pescado. Un pienso para peces debe ser nutricionalmente bien equilibrado y proporcionar una buena fuente de energía para un mejor crecimiento. Los peces de piscifactoría comercial se clasifican en general en peces herbívoros, que se alimentan principalmente de proteínas vegetales como soja o maíz, aceites vegetales, minerales y vitaminas; y peces carnívoros, a los que se les suministran aceites y proteínas de pescado. El pienso para peces carnívoros contiene entre un 30 y un 50 % de harina y aceite de pescado, pero investigaciones recientes sugieren encontrar alternativas a la harina de pescado en las dietas de acuicultura . [12]
Entre los diversos alimentos investigados, la harina de soja parece ser una mejor alternativa a la harina de pescado. La harina de soja preparada para la industria pesquera depende en gran medida de los tamaños de partículas contenidas en los pellets de alimento. Hoy en día, la tecnología para procesar este tipo de alimentos se basa en máquinas extrusoras de alimentos para peces. La extrusora de alimentos para peces es esencial para el procesamiento de proteínas vegetales. El tamaño de las partículas influye en la digestibilidad del alimento. Los tamaños de partículas del alimento en pellets para peces están influenciados tanto por las propiedades del grano como por el proceso de molienda. Las propiedades del grano incluyen la dureza y el contenido de humedad. El proceso de molienda afecta el tamaño de las partículas en función del tipo de equipo de molienda utilizado y algunas propiedades del equipo de molienda (por ejemplo, corrugaciones, espacio, velocidad y consumo de energía). [13]
Como lo indican los informes, la alimentación constituye el costo principal en la crianza de animales avícolas, ya que las aves en general requieren alimentación más que cualquier otro animal, particularmente debido a su tasa de crecimiento más rápida y alta tasa de productividad. La eficiencia de la alimentación se refleja en el rendimiento de las aves y sus productos. Según el Consejo Nacional de Investigación (1994), las aves de corral requieren al menos un 38% de componentes en su alimento. La ración de cada componente del alimento, aunque difiere para cada etapa diferente de las aves, debe incluir carbohidratos, grasas, proteínas , minerales y vitaminas. Los carbohidratos , que generalmente son suministrados por granos como maíz, trigo, cebada, etc., sirven como una fuente importante de energía en el alimento para aves de corral. Las grasas, generalmente de sebo, manteca de cerdo o aceite vegetal, son esencialmente necesarias para proporcionar ácidos grasos importantes en el alimento para aves de corral para la integridad de la membrana y la síntesis de hormonas .
Las proteínas son importantes para el suministro de aminoácidos esenciales para el desarrollo de los tejidos corporales, como músculos, nervios, cartílagos, etc. Las harinas de soja, canola y gluten de maíz son la principal fuente de proteína vegetal en las dietas de las aves de corral. A menudo se requiere la suplementación de minerales porque los granos, que son el componente principal de los alimentos comerciales, contienen muy pocas cantidades de estos. El calcio, el fósforo, el cloro, el magnesio, el potasio y el sodio son requeridos en mayores cantidades por las aves de corral. Las vitaminas, como la vitamina A, B, C, D, E y K, por otro lado, son los componentes que se requieren en menores cantidades por las aves de corral. [14]
Fanatico (2003) informó que la forma más fácil y popular de alimentar a las aves es utilizar alimentos granulados. Además de la comodidad para el granjero, los alimentos granulados permiten que las aves coman más a la vez. Además, algunos investigadores también encontraron una mejora en la conversión alimenticia, una disminución del desperdicio de alimento, una mejor palatabilidad y la destrucción de patógenos cuando las aves se alimentaban con alimentos granulados en comparación con las aves alimentadas con alimentos en polvo. [15]
La fabricación comercial de piensos granulados suele implicar una serie de procesos importantes, como la molienda, la mezcla y la granulación. A continuación, los pellets producidos se someten a pruebas para determinar su índice de durabilidad (PDI) y así determinar su calidad. Para mejorar la salud y el crecimiento, a menudo se añaden antibióticos al pienso granulado.
Los investigadores han llegado a la conclusión de que el pienso de partículas más pequeñas mejora la digestión debido al aumento de la superficie para la digestión ácida y enzimática en el tracto gastrointestinal. Sin embargo, algunos investigadores han llamado recientemente la atención sobre la necesidad de partículas gruesas para la alimentación de las aves de corral a fin de complementar el diseño y la función naturales del tracto gastrointestinal (TGI). Hetland et al (2002) y Svihus et al. (2004) analizaron que el tiempo de retención del TGI disminuyó debido a la falta de función de la molleja, lo que finalmente tuvo un impacto negativo en el rendimiento en vivo. Zanotto y Bellaver (1996) compararon el rendimiento de pollos de engorde de 21 días de edad alimentados con diferentes tamaños de partículas de pienso; 0,716 mm y 1,196 mm. Encontraron que el sujeto alimentado con pienso de tamaño de partícula más grande mostró un mejor rendimiento. Parsons et al. (2006), al evaluar diferentes tamaños de partículas de maíz en el alimento para pollos de engorde, encontraron que el tamaño de partícula más grande (2,242 mm) brindaba un mejor consumo de alimento que los otros tamaños de partículas evaluados (0,781, 0,950, 1,042 y 1,109 mm). Sin embargo, Nir et al. (1994) argumentaron que el desarrollo de los pollos de engorde se veía influenciado por el cambio de tamaños de partículas. Sin embargo, la variación en el tamaño de partícula entre 0,5 y 1 mm generalmente no tenía ningún efecto sobre los pollos de engorde. Las partículas muy finas (<0,5 mm) pueden perjudicar el rendimiento de los pollos de engorde debido a la presencia de polvo que causa problemas respiratorios, mayor consumo de agua, presencia de alimento en los bebederos y mayor humedad de la cama. [16] Chewning et al. (2012), en su estudio reciente, concluyeron que, aunque los tamaños de partículas finas (0,27 mm) mejoraron el rendimiento vivo de los pollos de engorde, el alimento granulado no lo hizo. [17]
Todos estos datos muestran que tanto las partículas finas como las gruesas tienen diferentes funciones en el alimento para aves de corral. Se deben utilizar proporciones adecuadas de estos dos ingredientes en relación con el rendimiento en vivo de los pollos de engorde. Xu et al. (2013) compararon el rendimiento del alimento no granulado con el de los pellets con partículas finas y descubrieron que la adición de partículas gruesas mejoraba la conversión alimenticia y el peso corporal. Otros investigadores, como Auttawong et al. (2013) y Lin et al. (2013), obtuvieron resultados similares.
El ganado incluye ganado vacuno de carne, ganado lechero, caballos , cabras , ovejas y llamas. No existe un requerimiento específico de consumo de alimento para cada ganado porque su alimentación varía continuamente en función de la edad, el sexo, la raza, el entorno, etc. de los animales. Sin embargo, los requerimientos básicos de nutrientes del alimento de un ganado deben consistir en proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales. [18]
El ganado lechero necesita más energía en su alimentación que otros tipos de ganado. Los estudios han demostrado que la energía suministrada por el alimento proviene de varias fuentes de carbohidratos, incluidos los carbohidratos no fibrosos (CNF), como los alimentos fermentables, o la fibra detergente neutra (FDN), como el forraje. Los alimentos con alto contenido de FDN son buenos para la salud del rumen, sin embargo, proporcionan menos energía y viceversa. Se agregan grasas al alimento del ganado para aumentar la concentración de energía, especialmente cuando el contenido de NFC ya es demasiado alto, ya que el exceso de NFC disminuye la fracción de FDN, lo que afecta la digestión ruminal. En los rumiantes, la mayoría de las proteínas consumidas son descompuestas por microorganismos y estos últimos son digeridos posteriormente por el intestino delgado. [19]
El Consejo Nacional de Investigación sugirió que la proteína cruda requerida en la alimentación del ganado debería ser inferior al 7%. Los rumiantes lactantes, especialmente el ganado lechero, requieren la mayor cantidad de proteína, especialmente para la síntesis de leche. Los minerales, como el calcio, el fósforo y el selenio, son necesarios para el ganado para mantener el crecimiento, la reproducción y la salud ósea. [20]
Al igual que otros animales, el ganado también requiere proporciones adecuadas de partículas finas y gruesas en su alimentación. En teoría, las partículas más finas serán más fáciles de digerir en el rumen, sin embargo, la presencia de partículas gruesas podría aumentar la cantidad de almidón que ingresa al intestino delgado, aumentando así la eficiencia energética. [21]
El ganado puede alimentarse mediante el pastoreo en pastizales, integrados o no con la producción de cultivos. El ganado criado en establos o corrales de engorde no tiene tierra y normalmente se alimenta con piensos procesados que contienen medicamentos veterinarios, hormonas de crecimiento, aditivos alimentarios o nutracéuticos para mejorar la producción. De manera similar, el ganado consume granos como alimento principal o como complemento del pienso a base de forrajes. El procesamiento de los granos para piensos tiene como objetivo obtener los granos más fáciles de digerir para maximizar la disponibilidad de almidón, aumentando así el suministro de energía. [22]
Hutjens (1999) informó que el rendimiento de la leche fue significativamente mejor cuando el ganado fue alimentado con maíz molido. Un estudio comparó la digestibilidad de varios tamaños de partículas de maíz y su distribución y concluyó que para tener una digestibilidad del 80%, se debe utilizar un tamaño de partícula de 0,5 mm (para una incubación de 16 horas). [23]
Un equipo de investigación de la Universidad de Maryland y el USDA estudió el desarrollo, la fermentación en el rumen y los sitios de digestión del almidón en vacas lecheras alimentadas con granos de maíz de diferentes cosechas y procesados, y concluyó que la digestión, el metabolismo y la energía térmica eran mayores para el maíz con alto contenido de humedad en comparación con el maíz seco. La molienda aumentó el contenido de materia seca y dio como resultado mayores rendimientos de leche, proteínas, lactosa y sólidos no grasos.
Dependiendo del tipo de alimento, el proceso de fabricación suele comenzar con el proceso de molienda. La Figura 1 ilustra el flujo de trabajo para el proceso general de fabricación de alimentos. La molienda de la materia prima seleccionada es para producir tamaños de partículas que sean óptimamente y fácilmente aceptados por los animales. Dependiendo de la formulación, el alimento puede contener hasta 10 componentes diferentes, incluidos carbohidratos, proteínas, vitaminas, minerales y aditivos. La ración de alimento se puede granular homogeneizando proporcionalmente las composiciones específicas. La granulación se logra mediante varios métodos, pero el medio más común es la extrusión . La fórmula y la máquina para fabricar alimentos son muy importantes durante todo el proceso de producción de alimentos para garantizar la calidad del alimento. [24]
El maíz, el sorgo, el trigo y la cebada son los cereales más utilizados en la preparación de piensos para la industria ganadera, avícola, porcina y pesquera. Los molinos de rodillos y de martillos son los dos tipos de equipos de procesamiento que se utilizan generalmente para moler los granos en partículas de menor tamaño. [25] [26]
La molienda de granos de cereales mediante acción mecánica implica varias fuerzas como compresión, cizallamiento, trituración, corte, fricción y colisión. El tamaño de partícula del cereal molido es muy importante en la producción de alimentos para animales; los tamaños de partícula más pequeños aumentan el número de partículas y el área de superficie por unidad de volumen, lo que aumenta el acceso a las enzimas digestivas. Otros beneficios son una mayor facilidad de manipulación y una mezcla más sencilla de los ingredientes. [25] El tamaño de partícula promedio se expresa como diámetro medio geométrico (GMD), expresado en mm o micrones (μm) y el rango de variación se describe como desviación estándar geométrica (GSD), donde una GSD más grande representa una uniformidad menor. [27]
Según Lucas (2004), GMD y GSD son descripciones precisas de la distribución del tamaño de partícula cuando la distribución del tamaño de partícula se expresa como datos logarítmicos y se distribuyen de forma logarítmica normal. Los estudios han demostrado que moler diferentes granos con el mismo molino en condiciones similares da como resultado productos con diferentes tamaños de partícula. La dureza de una muestra de grano está relacionada con el porcentaje de partículas finas obtenidas después de la molienda, con un mayor porcentaje de partículas finas provenientes de granos de menor dureza. [28] [29]
Rose et al. (2001) analizaron que el endospermo duro produce partículas más grandes de forma irregular, mientras que el endospermo blando produce partículas de menor tamaño. La correlación entre el tamaño de las partículas y la energía consumida, aunque no es positiva, para obtener partículas muy finas se requiere mayor energía, lo que reduce la tasa de producción. Además, una molienda muy fina del grano no tiene impacto en la eficiencia de la granulación, ni en la energía consumida durante la granulación. Amerah et al. (2007) analizaron la disponibilidad de más datos que sugieren que los tamaños de las partículas de grano son muy importantes en las dietas en puré que en las dietas en granulado. [30] [31]
