ES2318362T3 - Procedimiento para producir un complemento de forraje proteico a partir de una materia prima que contiene queratina. - Google Patents
Procedimiento para producir un complemento de forraje proteico a partir de una materia prima que contiene queratina. Download PDFInfo
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Abstract
Método para producir un complemento de forraje a partir de materia prima que contiene queratina, que comprende calentar y triturar la materia prima alimentaria, esterilizarla y secarla, caracterizado porque se usa una materia prima con un contenido en humedad inicial del 35-95%, alimentándose de manera continua dicha materia prima al canal de una mezcladora-trituradora en la que se calienta a una presión que oscila desde 0,4 hasta 10,0 MPa y a una temperatura de materia prima que oscila desde 60ºC hasta 120ºC, con un tratamiento hidrotérmico posterior de la materia prima a una temperatura que oscila desde 150ºC hasta 250ºC durante de 5 a 300 segundos en trituración fina y abrasión simultáneas, en el que los procedimientos de trituración fina e hidrólisis de queratina se combinan y se llevan a cabo en una capa delgada con un espesor de hasta 20 milímetros, entonces la materia prima procesada se retira hasta una zona de presión atmosférica.
Description
Procedimiento para producir un complemento de
forraje proteico a partir de una materia prima que contiene
queratina.
Esta invención se refiere a la producción de
forrajes y puede usarse en instalaciones de procesamiento de
residuos no comestibles de productos de cría de ganado.
Como fuente de proteínas para alimentar a las
aves de corral y al ganado se usa materia prima que contiene
residuos de queratina, por ejemplo, residuos de la industria de
procesamiento de aves de corral; residuos de evisceración de aves
de corral, tales como plumas, pelusas, sangre, cabezas, alas,
menudillos, etc.
Entre los residuos de evisceración de las aves
de corral casi el 50% de las proteínas están contenidas en la
materia prima de pelusas y plumas. La proteína principal de las
plumas es la queratina. Aparte de las plumas de las aves de corral,
la queratina está contenida en materia prima de cuernos y pezuñas de
animales de granja.
La queratina es sumamente estable frente a la
acción de diversos agentes, por ejemplo, agua, ésteres, alcoholes,
soluciones salinas, ácidos débiles, frente a la acción de la luz,
calentamiento; no se descompone mediante enzimas contenidas en los
jugos digestivos de seres humanos, animales y aves de corral,
prácticamente no es digerible, por tanto, los métodos de
procesamiento de materia prima que contiene queratina tienen como
objetivo transferir queratina desde la forma no digerible hasta una
forma digerible.
Los métodos de procesamiento de materia prima
que contiene queratina comúnmente usados se subdividen en:
- tratamiento hidrotérmico;
- hidrólisis ácida, alcalina y enzimática.
Se conocen en la técnica métodos hidrotérmicos
de procesamiento de materia prima que contiene queratina. Debe
tenerse en cuenta que la más eficaz hidrólisis de queratina en un
medio acuoso es a una temperatura superior a 150ºC (Vestnik
Selskokhozyaistvennoy Nauki, 1980, No. 12, págs.
119-121).
Se conoce en la técnica (documento FR 2241257)
un método de procesamiento de materia prima de
plumas-pelusas a 185ºC en recipientes especiales a
alta presión (0,8-1,0 MPa) hasta la disolución
completa.
Tales aparatos cerrados para el funcionamiento
discontinuo son muy caros y están relacionados con un equipo
sometido a inspección de la caldera. No tienen un uso práctico
extendido.
También se conoce un método de procesamiento de
materia prima que contiene queratina en forraje para animales, que
comprende la hidrólisis de la materia prima mediante tratamiento con
agua-calor. Se tritura la materia prima antes de la
hidrólisis, se lleva a cabo la hidrólisis a
120-140ºC durante 20-40 minutos con
extrusión posterior a una presión que oscila desde
4,0-5,0 MPa durante 15-30 segundos
(documento SU 1757580).
Desventajas de los métodos anteriores son que:
la extrusión sólo es posible si el contenido en humedad de la
materia prima no supera el 35%, el consumo de vapor de agua durante
el tratamiento con calor es alto, los procedimientos requieren
mucho tiempo y el valor biológico del producto obtenido se reduce
mucho. Aparte de esto, los procedimientos son largos, puesto que
cada tratamiento requiere un tiempo suplementario, y el tiempo de
tratamiento (que oscila desde 6 hasta 12 horas) da como resultado la
desnaturalización térmica de las proteínas, la destrucción de
aminoácidos y la formación de ciclopéptidos que no están disponibles
para la acción de enzimas en el tracto gastrointestinal de animales
y aves de corral.
Se conoce un método de producción de una harina
de carne que comprende ciclos alternativos de compresión mecánica
de la materia prima con trituración simultánea y tratamiento con
calor de la materia prima y deshidratación a vacío (documento SU
627810). Pero es imposible obtener un producto de forraje a partir
de plumas con este método, puesto que se carece de un mecanismo de
trituración fina de plumas.
El método más cercano de procesamiento de plumas
es un método para producir un complemento de forraje a partir de
materia prima que contiene queratina, que comprende calentar y
triturar la materia prima alimentaria, esterilizarla y secarla
(documento US 4203892). Según este método, se someten las plumas a
un tratamiento con humedad-calor a
180-240ºC durante 2-10 minutos y se
transfieren rápidamente a un entorno de baja presión.
Se produce la hidrólisis hidrotérmica y la
esterilización de las plumas.
Sin embargo, este método también tiene
desventajas, en particular un equipo caro y un alto consumo de
potencia.
El objetivo de esta invención es simplificar el
procedimiento tecnológico, reducir los costes, mejorar la calidad
de un complemento proteico y evitar usar agentes químicos
adicionales.
El objetivo mencionado se logra debido a que el
método inventivo para producir un complemento de forraje a partir
de materia prima que contiene queratina comprende calentar y
triturar la materia prima alimentaria, esterilizarla y secarla, en
el que se usa una materia prima alimentaria con un contenido en
humedad inicial del 35-95%, entonces se compacta y
se calienta adicionalmente en el canal de una
mezcladora-trituradora con alimentación continua,
oscilando la presión desde 0,4 hasta 10,0 MPa y oscilando la
temperatura de materia prima desde 60 hasta 120ºC; entonces se
somete la materia prima a tratamiento hidrotérmico a
150-250ºC durante 5-300 segundos
con trituración fina y abrasión simultáneas, y entonces se retira la
materia procesada hasta una zona de presión atmosférica.
Además, los procedimientos de trituración fina e
hidrólisis con agua de queratina se combinan y se llevan a cabo en
una capa delgada con un espesor de hasta 20 milímetros.
El método inventivo se lleva a cabo tal como
sigue.
Las plumas húmedas, tras la separación del agua
en exceso necesaria para el transporte de plumas desde un suelo de
matadero con el uso de un separador de tamiz (el contenido en
humedad de las plumas es de aproximadamente el 50%), se alimentan a
una tolva colectora en diversas direcciones mediante husillos.
Las plumas, capturadas por los husillos, se
alimentan al canal que tiene una forma generada mediante dos o más
cilindros transversales paralelos.
Las paredes del canal se calientan mediante un
agente de transferencia de calor. El agua contenida en las plumas
hierve en la capa cercana a la pared. El vapor atraviesa
inmediatamente el espesor de las plumas, condensa en la profundidad
de la masa de plumas y transfiere así calor a la profundidad debido
a la transferencia del calor latente de vaporización. El condensado
vuelve a la pared y se evapora de nuevo.
Simultáneamente al calentamiento, los husillos
someten a abrasión las plumas, las trituran y las compactan
gradualmente. Cuando las plumas están calientes, se reduce
significativamente su resistencia mecánica, esto hace su
trituración más fácil.
Las plumas se compactan cambiando (reduciendo)
la capacidad del husillo. Con el fin de obtener un bloqueo fiable
en el canal es necesario reducir la capacidad del husillo
6-8 veces, en comparación con su capacidad en la
tolva colectora.
Aparte de esto, en la zona de presión máxima los
ejes están dotados de husillos con sentido opuesto de las roscas,
es decir, actuando los husillos en sentido opuesto.
La zona del canal, en la que tiene lugar la
compactación máxima de las plumas, se determina de manera que la
temperatura de las plumas en esta zona no sea superior a
60-120ºC.
La obtención de un bloqueo permite aumentar la
temperatura de las plumas, triturarlas, elevar adicionalmente la
presión. Aparte de esto, los husillos realizan la función de
transporte, concretamente desplazan las plumas (materia prima)
dentro del canal, con parámetros prefijados: temperatura
150-250ºC, presión 0,4 MPa-10,0 MPa.
Antes de la salida del canal, la materia prima debe estar contenida
en el canal con los parámetros prefijados al menos durante
5-300 segundos, porque esto corresponde al tiempo de
reacción de la hidrólisis de las plumas. Si se aumentan o
disminuyen los parámetros de temperatura, presión y tiempo, no puede
lograrse el efecto técnico.
Con el fin de mejorar el calentamiento, el
husillo en la sección final de la planta se fabrica con roscas
huecas dentro de las cuales fluye un agente de transferencia de
calor calentado.
Las tres secciones de la planta permiten separar
las funciones, simplificar el diseño y la tecnología de
produc-
ción.
ción.
La primera sección es la tolva de recogida con
husillos que llevan a cabo la trituración preliminar y el
calentamiento preliminar.
La segunda sección es para calentar
adicionalmente, compactar para obtener un bloqueo fiable y para
triturar de manera más uniforme las plumas.
La tercera sección es para triturar las plumas,
calentarlas y mantenerlas durante un tiempo prefijado de hidrólisis
con agua a alta temperatura.
Las tres secciones se fabrican como canales
similares que tienen la forma generada mediante dos o más cilindros
transversales paralelos, dentro de los cuales rotan los husillos. En
la primera sección, los husillos rotan en sentidos opuestos, en las
secciones segunda y tercera, los husillos rotan en un sentido.
En el extremo de la tercera sección está ubicada
una válvula, un dispositivo que permite retirar las plumas
procesadas de la zona de alta presión y temperatura hasta el
recipiente de recepción con la presión atmosférica. Este
dispositivo es una bomba de desplazamiento que impide la ebullición
del líquido en el canal y que impide así el aumento de la
temperatura.
Tras el procesamiento, se obtiene una fracción
finamente triturada, friable (polvo), que puede usarse para
alimentar a aves de corral y animales sin secado adicional.
Sin calentamiento simultáneo, la potencia de
trituración era de 90 kW. Si se instalan camisas de calentamiento
en la zona de trabajo y se calienta la materia prima hasta 100ºC, el
procedimiento de trituración se llevaba a cabo con el consumo de
potencia de 7 kW, y si la materia prima se calentaba hasta 180ºC, la
potencia consumida por el motor se redujo 13-15
veces.
En la tabla 1 se muestran los resultados del
efecto de esterilización.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Puede observarse a partir de la tabla que puede
lograrse la esterilidad industrial de residuos de evisceración de
aves de corral a 140-160ºC tras calentar durante
10-20 segundos.
Un tratamiento de tiempo corto a
150-180ºC no afecta a la calidad de la grasa y
garantiza la conservación completa de los aminoácidos esenciales.
El más sensible al tratamiento con calor es la lisina.
Por tanto, se eligió el parámetro de contenido
en lisina disponible como una prueba para determinar la estabilidad
térmica de proteínas procedentes de residuos de evisceración tras un
tratamiento a alta temperatura durante un tiempo corto.
La tabla 2 muestra los resultados del estudio
sobre la influencia del tiempo de calentamiento a alta temperatura
(160-180ºC) sobre el contenido en lisina disponible
en una suspensión de tipo pasta de plumas.
Según las fuentes bibliográficas, la reducción
del tiempo de calentamiento hasta menos de 5 minutos aumenta el
contenido en lisina disponible hasta un 80% del valor inicial.
\vskip1.000000\baselineskip
En la tabla 3, se muestran los resultados del
estudio sobre la digestibilidad del producto final frente a la
temperatura de calentamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
En la tabla 4, se muestran los resultados del
estudio sobre las presiones de vapor en la zona de trabajo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtuvieron parámetros óptimos del producto de
plumas tras el tratamiento hidrotérmico (digestibilidad in
vitro del 80/3%) a una temperatura de calentamiento de 180ºC,
presión de 1,6 MPa y tiempo de procesamiento de 90 segundos.
Se realizaron estudios adicionales con la
muestra anterior.
Los resultados del estudio sobre la distribución
de la longitud de la cadena muestran que tras un tratamiento a alta
temperatura durante un tiempo corto, los compuestos proteicos se ven
afectados por procesos de hidrólisis hasta un grado
significativamente mayor que tras un tratamiento hidrotérmico según
la tecnología comúnmente usada.
Se tomaron muestras de una harina de
alimentación y un polvo de plumas hidrolizado, que se produjeron
según la tecnología común, como muestras control.
En la ilustración 1, se muestran los
resultados.
- 1)
- Harina de alimentación según la norma GOST 17536-82
- 2)
- Complemento proteico a partir de residuos técnicos
- 3)
- Polvo de plumas hidrolizado según la norma GOST 17537-82
- 4)
- Complemento proteico producido a partir de plumas mediante el método inventivo.
Los datos obtenidos se correlacionan con los
resultados de la evaluación biológica y los resultados publicados
por las empresas estadounidenses Wenger e Insta Pro.
Tras un tratamiento a alta temperatura durante
un tiempo corto de las plumas se recomienda realizar un tratamiento
enzimático adicional.
En un caso de ese tipo, la digestibilidad del
complemento proteico de plumas aumenta hasta el
92-96%.
Se realizaron estudios para la determinación del
valor biológico relativo con un método microbiológico; en la tabla
5, se muestran los resultados.
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados del estudio en Tetrachimena
piriformis muestran que el valor biológico relativo (VBR) del
complemento proteico de plumas (experimento) es 2 veces superior al
de una harina tradicional según la norma GOST
17536-82.
17536-82.
Se realizaron estudios para la determinación de
valores biológicos de complementos de forrajes proteicos para ratas
en crecimiento (tabla 6).
Se alimentaron las ratas de los grupos control
con polvo de plumas hidrolizado (grupo 4) producido según la
tecnología tradicional.
Se alimentaron las ratas de los grupos
experimentales con el complemento proteico de plumas (grupo 5)
producido con un tratamiento a alta temperatura durante un tiempo
corto (HTST, high-temperature
short-time).
La proporción proteica neta (RPN) y la
utilización proteica neta (UPN) del complemento proteico de plumas
en el grupo experimental fueron del 2,80 y el 46,73%. Para el grupo
control, estos índices fueron del 1,45 y el 25,76%. Los resultados
muestran que un tratamiento a alta temperatura durante un tiempo
corto permite producir productos de forraje a partir de residuos de
evisceración de aves de corral, cuyos valores biológicos son casi 2
veces superiores (según RPN y UPN) que para productos preparados
según la tecnología tradicional.
En la tabla 7, se muestran los resultados de la
alimentación de pollos de engorde con el complemento proteico.
Por tanto, la puesta en práctica del método
inventivo permitirá:
- \bullet
- mejorar el uso de recursos internos en instalaciones avícolas (debido al aumento de dos veces de la digestibilidad de proteínas);
- \bullet
- añadir queratina de plumas al campo de la alimentación;
- \bullet
- reducir la necesidad de harina de pescado;
- \bullet
- mejorar el estado sanitario de los forrajes de origen animal;
- \bullet
- reducir el tiempo de proceso y los costes de energía;
- \bullet
- mejorar la seguridad ecológica en tiendas comprometidas en la eliminación de residuos de evisceración de aves de corral.
Esta invención puede aplicarse industrialmente y
puede usarse de la manera más satisfactoria en instalaciones de
procesamiento de residuos no comestibles de productos de cría de
ganado. El método puede ponerse en práctica en cualquier equipo
conocido y no requiere herramientas especiales.
Claims (1)
1. Método para producir un complemento de
forraje a partir de materia prima que contiene queratina, que
comprende calentar y triturar la materia prima alimentaria,
esterilizarla y secarla, caracterizado porque se usa una
materia prima con un contenido en humedad inicial del
35-95%, alimentándose de manera continua dicha
materia prima al canal de una
mezcladora-trituradora en la que se calienta a una
presión que oscila desde 0,4 hasta 10,0 MPa y a una temperatura de
materia prima que oscila desde 60ºC hasta 120ºC, con un tratamiento
hidrotérmico posterior de la materia prima a una temperatura que
oscila desde 150ºC hasta 250ºC durante de 5 a 300 segundos en
trituración fina y abrasión simultáneas, en el que los
procedimientos de trituración fina e hidrólisis de queratina se
combinan y se llevan a cabo en una capa delgada con un espesor de
hasta 20 milímetros, entonces la materia prima procesada se retira
hasta una zona de presión atmosférica.
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