O processo de peletização deve atender à Nutrição, ou vice e versa?

Antes de tudo, é importante definir o que é o processo de transformação de ingredientes farelados em peletes.

Esse processo ocorre por alterações físico-químicas através de tratamento térmico gerado pela adição de vapor saturado, sob pressão constante de trabalho, com exposição a temperatura e umidade por um tempo determinado de condicionamento, prensagem e resfriamento.

De acordo com Reimer et al. (1992) fatores como a Formulação, o DGM (Diâmetro Geométrico Médio da partícula) da ração farelada, o condicionamento, a prensagem e o resfriamento impactam diretamente na durabilidade do peletes.

Fator de > impacto:
Formulação 40%

A variedade de matérias primas e suas distintas características nutricionais e físicas, desafiam o processo a cada nova composição de formulação.

Muramatsu keisuke et al. (2013), por sua vez, verificou impactos significativos no DGM e, ainda de forma mais específica, abriu o fator condicionamento e formulação e constatou que as adições de umidade via vapor e gordura livre no misturador afetam, em percentuais significativos, também a durabilidade do pelete.

Fator de > impacto: Gordura
livre (adição 1,5 – 4,5%) 52%

A adição de gordura livre via misturador em percentuais de 1,5 a 4,5% afetaram em até 52% a durabilidade dos peletes. Tal constatação comprova a tese de Reimer et al. (1992) de que a formulação e sua composição para atender aos níveis nutricionais de cada espécie, é o fator de maior impacto no processo de peletização para a formação de bons peletes. Aqui está, então, o ponto de inflexão.

Estudar a fundo as características da formulação se faz necessário para, assim, entender a melhor forma de operacionalizar o processo.

Tabela 1: DIETA DE FRANGOS DE CORTE

As dietas para frangos de corte têm por características:
altos teores de cereais (> 60%), combinados a
altos níveis de extrato etéreo total (> 6%) e
baixo teor de fibras (< 2%).

Tal associação resultará, como regra, em baixa qualidade de pelete (60 a 70%), porém, alta eficiência na prensagem.

A tabela 1 faz uma associação das características individuais de cada matéria prima de forma quantitativa quanto à influência sobre a qualidade do pelete, com notas de 1 a 10, totalizando um valor de PDI aproximado.

O estudo da formulação evidencia que diferentes fatores/variáveis impactam significativamente sobre o processo e a qualidade do pelete, sendo necessário complementar o estudo e entender qual é a intensidade em que resulta essa interferência.

FATOR DGM (Diâmetro Geométrico Médio da partícula)

Muramatsu keisuke et al. (2013), verificou que à medida que o tamanho da partícula aumenta, a durabilidade do pelete diminui.

Redução de 4,1 pontos no PDI
com moagem mais grossa.

A partícula mais grossa demanda > tempo e temperatura de condicionamento para absorver a umidade e iniciar o processo de gelatinização do amido.

Em estudo interno do próprio autor (2015), foi verificada a redução do grau de gelatinização do amido em cereais (milho e sorgo) à medida que o DGM dos grãos foi aumentando.

Redução de 17 pontos no grau
de gelatinização do milho e
18 pontos no sorgo, 22,5% de
perdas quando comparadas
partículas finas e partículas
grossas.

A partícula mais fina proporciona maior área de contato para a aplicação do vapor que proporciona melhor absorção elevando o grau de umidade e o efeito de gelatinização.

Redução de até 41 pontos no PDI com adição 
de 0 a 5% de gordura no misturador.

A gordura livre fica à superfície das partículas, quanto > a inclusão, > barreira para a penetração do vapor dificultando a absorção de umidade pela massa o que reduz o grau de gelatinização e reduz o efeito de aglutinação e a taxa de compressão na matriz afetando a durabilidade do pelete.

FATOR VAPOR

Kersten (2005), verificou que, à medida que se aumentava a adição de vapor, o consumo de energia elétrica e coeficiente de abrasão eram reduzidos.

Redução de até 40% no consumo de energia e
55% no coeficiente de abrasão ao incremento
de 1,4 a 3,1% na adição de vapor.

A necessidade de vapor dependendo da dieta, varia de 1 a 5%. À medida que se adiciona mais vapor, eleva-se a temperatura da massa, bem como o teor de umidade, que eleva o grau de gelatinização. Isso reduz o atrito da massa entre rolos e matriz, baixando o coeficiente de abrasão do pelete ao ser expelido pelos orifícios da matriz. É importante salientar que a redução do coeficiente de abrasão não é perda de compressão, mas sim, redução de desgaste dos peletes ao passar pelos furos da matriz, diminuindo o percentual de finos já na saída.

VARIÁVEIS NO CONDICIONAMENTO –
TEMPO, TEMPERATURA, UMIDADE E PRESSÃO

1/2 - TEMPO/TEMPERATURA

Svihus (2005), verificou que a relação tempo/temperatura impacta significativamente a durabilidade do pelete, onde < tempo de retenção demanda > temperatura, assim como > tempo de retenção demanda < temperatura de condicionamento para se obter o mesmo PDI.

Com 60 seg de retenção é possível atingir um PDI de 90% com 75 °C. Para 30 seg é  necessária uma temperatura mínima de 85 °C.

Quanto < o tempo, > deve ser a temperatura para atingir o PDI preconizado pela dieta.

Stark and Ferket (2011), verificou que, à medida que o percentual de umidade no condicionador foi elevado, a durabilidade do pelete melhorou significativamente.

Com umidades crescentes de condicionamento entre 12,2 a 15,1%, foi incrementado 11 pontos no índice de PDI.

Umidades adicionadas via vapor aquecem e gelatinizam o amido do farelo rompendo suas estruturas, causando  efeito de aglutinação natural e facilitando a unificação das partículas na moldagem da massa através da compressão entre rolos e matriz.

Em estudo realizado pelo próprio autor (2015), em uma dieta com 70% de cereais (milho), foi verificado que, à medida que a pressão de vapor era reduzida, ocorria interação direta com a temperatura de condicionamento também em redução. Para se manter a temperatura acima de 82°C foi necessário aumentar o percentual de abertura de válvula até 90%.

A redução da pressão de vapor de 1,8 para 0,8 bar possibilitou adicionar mais vapor elevando a umidade de 12,8 para 15,5% no condicionador.

Dietas de frangos de corte são compostas por altos teores de cereais (> 60%), demandam altas temperaturas (80 a 90°C), que demandam alta vazão de vapor (abertura de válvula > 70%), combinado a baixa pressão (0,8 a 1,2bar) que gerará > umidade de condicionamento (14 a 16%), devendo sempre ser considerado a relação tempo de retenção x temperatura.

FATOR GELATINIZAÇÃO

Altos teores de cereais > 60%
concentram amido total > 40%.

O percentual de gelatinização total desse amido será o principal indicador do grau de peletização da ração e fator determinante para a durabilidade do pelete. Alguns estudos já apontam que, para o processo de ração condicionada e peletizada, a gelatinização também ocorre no momento da prensagem pela energia mecânica aplicada no momento da passagem do pelete pela matriz, mesmo que pelo pouco tempo de retenção na matriz (3 a 5 seg). Ainda assim, resultados mostram que o primeiro passo para iniciar o efeito ocorre no condicionador e está relacionado ao tempo/ temperatura, devendo esse fator ser avaliado em acordo com a condição de condicionamento que se tenha no momento.

Muramatsu keisuke et al. (2013), verificou que as diferenças entre as taxas de gelatinização foram encontradas entre os dois processamentos térmicos avaliados neste estudo:

a ração condicionada-expandida-peletizada resultou em uma maior quantidade (p<0,01) de amido gelatinizado (35,3%) comparado a ração condicionada-peletizada (32,0%).

O expander associado ao condicionamento e peletização eleva em até 3,3 (+/- 10%) pontos o grau de gelatinização do amido em relação apenas a peletização.

Quando comparado ao processo de extrusão, a peletização, mesmo com expander, torna limitante a capacidade necessária para se obter uma boa gelatinização do amido, uma vez que o efeito ocorre no condicionador através da energia térmica e na câmara de prensagem, através da energia mecânica, mesmo pelo pouco tempo de retenção na matriz (3 a 5 seg). É nesse quesito que a extrusão supera a peletização, principalmente através da energia mecânica aplicada sob a massa pelo maior tempo e pressão, fazendo-a expandir e elevar o nível de gelatinização. Mesmo assim, na peletização, deve-se buscar no condicionamento o maior tempo/temperatura em acordo com as dietas de forma a atingir o maior índice possível de gelatinização no processo.

FATOR PRENSAGEM

Em estudo interno do próprio autor (2015), em uma dieta com adição de gordura livre de 3,8%, foi verificado que, à medida em que se aumentou a taxa de compressão da matriz, obteve-se melhor durabilidade de pelete.

O aumento de 2,5 pontos na
taxa de compressão elevou em
15,9 pontos o PDI.

Para dietas de frangos de corte, a taxa recomendada de compressão da matriz deve ser de 14 a 18, com consumo máximo em kWh/ton de 10 a 12, esse range se dá em detrimento à variação no percentual de gordura livre de cada formulação. No estudo em questão, a taxa de compressão inicial de 13,75 já está abaixo do mínimo estabelecido, ainda com o agravante da alta inclusão percentual de óleo direto no misturador, combinação que resultou em alta ton/h com baixa durabilidade de pelete. Para se fazer bons peletes, foi necessário então elevar a taxa de compressão para 16 quando foi possível obter PDI > 80%. Para cada ponto acrescido na taxa de compressão, foi incrementado 6,3 pontos de pelete. Para PDI de 90%, faz-se necessário operar com a taxa de compressão limite de 18 (+1,75  pontos). Na busca pelo objetivo do PDI adequado, haverá impactos diretos em > consumo de kWh/ton e < eficiência em ton/h da prensa.

Conhecidos os diferentes Fatores e Variáveis que impactam a qualidade do pelete e suas implicações para o processo, cabe então agora responder ao questionamento inicial:

 O Processo deve atender à Nutrição ou vice e versa?

A resposta é: sim, a nutrição deve ser atendida. E, para tal, é preciso compreender que cada dieta nutricional tem sua característica específica. Ela deve ser avaliada de acordo com a tabela de estudos apresentada neste artigo, quanto aos seus fatores nutricionais e físicos antes de processada.

Uma vez adotada essa regra, torna-se possível estabelecer parâmetros de operação prévios com objetivos de se produzir bons peletes.

A produção de frangos de corte a partir de escalas médias, com abates de 150 mil aves por dia, gera demandas nominais de 17.500 mil toneladas/mês, que resultará, na fábrica, em 795 toneladas/dia para 22 dias de produção e 37,8 ton/h para 21 horas de operação.

Ao considerarmos como regra 85% de produção efetiva da planta, a demanda será de 44,5 ton/h.

Em geral, os altos volumes comprometem diretamente a qualidade do pelete produzido, pois, na maioria das vezes, o projeto é pensado para atender a capacidade nominal, deixando de avaliar a capacidade efetiva da planta e, quando se precisa optar, a decisão será sempre atender à demanda em volume, ficando em segundo plano a qualidade do pelete.

O próximo artigo abordará os impactos dos diferentes fatores sobre a eficiência produtiva, assim, esse antagonismo real do processo de peletização (qualidade de pelete x eficiência produtiva) em dietas de frango de corte será melhor compreendido.