de Detlef Bunzel et Andreas Lemme, Evonik, Allemagne
La granulation est un processus essentiel dans la production d'aliments composés pour les opérateurs de meunerie car elle augmente la densité apparente et stabilise le mélange. La granulométrie uniforme qui en résulte améliore les propriétés de stockage et de manipulation qui, à son tour, signifie également des coûts de transport inférieurs pour les opérations de l'usine.
Le compactage des aliments améliore également sa valeur nutritionnelle en augmentant la densité énergétique et en empêchant une alimentation sélective. Les animaux sont incapables d'éviter ou de rejeter des ingrédients individuels, en raison de changements d'appétence si les composants du régime alimentaire sont modifiés pour des raisons nutritionnelles et/ou de coût. Cela réduit les déchets, pertes et coûts de production pour les exploitations.
Parallèlement à ces avantages, les opérateurs doivent s'assurer qu'ils satisfont aux exigences de sécurité des denrées alimentaires et des aliments pour animaux. En Europe, Le règlement (CE) n° 178/2002 établit des exigences en matière de sécurité des aliments pour animaux à l'article 15 :
1. Les aliments pour animaux ne doivent pas être mis sur le marché ou donnés à des animaux producteurs de denrées alimentaires s'ils sont dangereux.
2. Les aliments pour animaux sont réputés dangereux pour l'usage auquel ils sont destinés s'ils sont considérés comme :
avoir un effet néfaste sur la santé humaine ou animale ;
rendre les aliments dérivés d'animaux producteurs d'aliments impropres à la consommation humaine.
Qualité des granulés, ainsi que la taille, devrait donc être un enjeu clé pour les opérateurs. Des études ont montré que la formulation des aliments (40 %), la distribution granulométrique (20 %) et le conditionnement de la purée (20 %) ont le plus grand impact sur les normes. Si nous supposons que la formulation et la distribution granulométrique sont constantes dans le processus de production, le conditionnement de la purée est la variable de processus la plus importante que les opérateurs de meunerie peuvent influencer pour améliorer la qualité.
Les conservateurs chimiques sont soumis à des réglementations régionales restrictives (ex. 70/524/EG dans l'Union Européenne), le traitement thermique est donc une priorité pour les producteurs d'aliments pour animaux lors de la réduction et du contrôle de la contamination bactérienne de la purée d'aliments dans le processus de production.
Les équipementiers ont développé plusieurs approches pour relever ce défi. Tous considèrent la température et le temps de conditionnement comme des paramètres pertinents pour une réduction réussie des bactéries dans le processus. En induisant plus d'énergie thermique dans la purée, facteurs d'influence mécaniques, tels que les changements dans les propriétés des matières premières et la distribution de la taille des particules, peut être mieux équilibré dans le processus de compactage ou de granulation.
Adapter le conditionnement selon la formulation
Dans la production d'aliments pour animaux, une grande variété de matières premières et de formulations sont granulées. Avec des matières premières d'origine agricole, les propriétés de manipulation et de transformation varient dans le temps en fonction de la provenance, les conditions météorologiques pendant la croissance et la récolte, conditions de prétraitement et de stockage, ainsi que la durée de conservation.
Outre la densité apparente et la distribution granulométrique, l'humidité ou la teneur en eau est la propriété physique la plus importante affectant le traitement des aliments pour animaux. Parmi les propriétés chimiques des matières premières, protéine, teneur en matières grasses et en amidon, ainsi que les teneurs en cendres et en fibres, ont le plus d'impact sur la nutrition et la transformation.
Les chercheurs et les praticiens des provenderies ont trouvé des approches, au cours des années, pour aborder différentes propriétés physiques et chimiques des matières premières dans les régimes alimentaires en adaptant le processus de conditionnement. En supposant que l'inclusion de liquides est définie dans le régime, théoriquement, les seuls paramètres que les opérateurs de moulins à granulés pourraient ajuster en plus du débit d'alimentation seraient la pression et la température de la vapeur.
En règle générale, environ 0,6 pour cent de la vapeur sèche ajoutée dans le conditionneur augmentera la température de la purée de 10 °C. En pratique, la consommation de vapeur sera affectée par la pression de la vapeur et la qualité du vérin à vapeur, y compris l'isolation, fonction de pièges à condensats, rapport de réduction de pression et pertes thermiques dans le conditionneur.
Dans ce contexte, il est également important de se rappeler que, à la vapeur sèche, la pression et la température sont strictement liées. Avec pression, la température de la vapeur augmente. Par conséquent, moins de vapeur à haute pression est nécessaire pour augmenter la température de la purée. D'autre part, davantage de vapeur et d'humidité à basse pression seront ajoutées à la purée pour atteindre une certaine température dans le conditionneur avant le broyeur à granulés.
Garder cela à l'esprit aide les opérateurs à comprendre les recommandations des chercheurs et des praticiens d'utiliser différentes pressions de vapeur pour optimiser le conditionnement de certains types de régime. Par exemple, dans les régimes à haute teneur en amidon, la vapeur à basse pression fournit non seulement une augmentation de la température mais également de l'humidité qui doit être présente pour soutenir la modification de l'amidon.
Exemples de procédés d'assainissement
Plusieurs équipementiers présentent des solutions développées sur la conception du conditionneur de type fût :les conditionneurs d'affinage postérieurs au conditionneur à vapeur ou à la machine à mélasse assurent le volume et le temps de rétention du moût. La taille de l'équipement sera choisie pour répondre aux exigences des clients en termes de débit et de temps de rétention.
Deux minutes à 80 – 85 °C sont généralement considérées comme un bon point de départ. Il est important de noter que, intentionnellement, les conditionneurs d'affinage en forme de tonneau assurent le premier entré, premier sorti pour la purée dans le processus afin que toutes les particules soient exposées à un traitement à haute température pendant le même temps.
Une isolation suffisante des conditionneurs de vapeur et des conditionneurs de rétention doit être mise en place pour éviter les pertes thermiques et la condensation sur la surface interne du fût, car cela entraînerait des incrustations et une contamination croisée. À la fois, un accès facile pour l'entretien et le nettoyage est nécessaire.
Pour des temps de séjour plus longs (jusqu'à huit minutes et plus), Kahl Group propose son concept 'Retention Plus' comprenant un mûrisseur vertical, le soi-disant conditionneur à long terme. En raison du long temps de séjour dans ce processus, des taux d'inclusion plus élevés de liquides tels que la mélasse sont possibles sans compromettre la qualité des granulés. Comme le mûrisseur fonctionne à pression ambiante, des températures de conditionnement jusqu'à 100°C sont possibles.
Un troisième exemple d'approche technologique différente en matière d'assainissement est l'extenseur. Les extenseurs fonctionnent avec des temps de rétention courts de l'ordre de plusieurs secondes. Lorsque le produit est pressé à travers une filière annulaire dans la sortie, la pression de process peut être réglée jusqu'à 80 bar. La vapeur peut être injectée directement dans le cylindre et des températures de processus allant jusqu'à 150°C sont possibles.
Aspects nutritionnels des processus de conditionnement
Le but principal de l'ajout de vapeur est de conditionner la purée pour le processus de compactage tandis que le choix de la longueur et du diamètre de la filière entraînera également plus ou moins de chaleur. La valeur sanitaire est d'une grande importance car elle affecte directement la santé animale en gérant ou en contrôlant les agents pathogènes. Cependant, la valeur nutritionnelle peut également être affectée par la chaleur.
Un exemple est la disponibilité de l'énergie alimentaire. Tous les composés organiques contenus dans les aliments peuvent apporter de l'énergie au métabolisme des animaux. En ce qui concerne les macro-nutriments (protéines, lipides, glucides) qui peuvent tous être utilisés énergétiquement par les animaux, des fractions particulièrement différentes de glucides doivent être distinguées. Alors que les fibres brutes alimentaires ne sont que peu digestibles et, Donc, peu disponible pour les animaux monogastriques comme le poulet ou le porc, ils sont bien mieux exploités par les ruminants.
Impact de la chaleur sur les additifs nutritionnels
Un traitement excessif aura un impact négatif sur la valeur nutritionnelle. Donc, tout composé sensible à une température plus élevée en souffrira. Des exemples marquants sont certaines vitamines, enzymes et acides gras insaturés, qui sera oxydé ou détruit. Par conséquent, les additifs alimentaires respectifs sont généralement ajoutés après le processus de conditionnement et de granulation ou avec revêtement sous vide après extrusion.
Acides aminés, en revanche - sont ajoutés dans le mélangeur avant le conditionnement et sont, Donc, exposé à la chaleur. Dans une expérience que nous avons menée, stabilité et récupération de MetAMINO®, Biolys®, ThreAMINO® et TrypAMINO® ont été examinés à des températures d'extrusion croissantes allant de 100°C jusqu'à même 190°C, dure environ 15 secondes. Les concentrations d'acides aminés supplémentaires dans le mélange d'aliments n'ont pas été réduites par rapport aux niveaux initiaux, même dans les conditions les plus dures de 190°C.
Une enquête plus approfondie s'est concentrée sur diverses techniques de traitement des aliments pour crevettes. Les aliments pour crevettes ont été soit extrudés à l'aide d'une extrudeuse à une ou deux vis, soit granulés. On peut généralement affirmer que les protéines totales et les acides aminés n'étaient pas susceptibles d'être endommagés dans les conditions testées.
La récupération des acides aminés variait entre 95 pour cent et 102 pour cent. À la fois, l'analyse des acides aminés libres a révélé une récupération élevée, trop, et suggéré une stabilité élevée pendant le traitement des aliments. Les acides aminés libres ne se comportent pas différemment des acides aminés liés aux protéines.
Par conséquent, ces études suggèrent une stabilité élevée des acides aminés dans les conditions testées. D'autre part, il est bien établi qu'en particulier la surchauffe a un impact négatif sur la digestibilité des acides aminés qui à son tour réduirait leur disponibilité pour les animaux et donc l'efficacité nutritionnelle de l'alimentation.
Avantages et inconvénients de la chaleur en termes de valeur nutritionnelle
L'impact du traitement thermique sur la digestibilité et la disponibilité des acides aminés a été étudié dans le contexte de la transformation des matières premières plutôt que dans les aliments composés, bien que les conséquences et les principes sous-jacents soient similaires.
En plus des effets bénéfiques sur l'hygiène des aliments, un traitement thermique est nécessaire pour détruire ou au moins réduire les facteurs antinutritionnels (ANF) tandis que la surchauffe compromet la digestibilité des acides aminés pour les animaux. Les ANF comprennent par ex. les inhibiteurs de trypsine (par exemple le soja) qui altèrent la digestion des protéines, les glucosinolates (ex :colza), gossypol (graine de coton), ou des lectines (par exemple des lupins). Ces exemples sont tous sensibles à la chaleur.
Alors qu'un traitement thermique est nécessaire pour réduire l'ANF, le dépassement de l'exposition optimale à la chaleur peut entraîner une diminution de la disponibilité des acides aminés. Une série d'essais que nous avons menés avec des poulets de chair et des porcs l'a confirmé pour plusieurs ingrédients. Initialement, les produits à base de soja ainsi que les grains secs de distillerie avec solubles (DDGS), ont été systématiquement et durement traités thermiquement en autoclave à 135 °C jusqu'à 30 minutes (Fontaine et al. 2007).
Les analyses d'acides aminés ont révélé des pertes, en particulier pour la lysine, arginine et cystéine – acides aminés connus pour être sensibles à la chaleur. Cependant, non seulement les acides aminés totaux mais aussi la lysine réactive ont été déterminés. Le groupe amino libre de la lysine a tendance à réagir avec les sucres sous l'effet de la chaleur en formant des composés dits d'Amadori, qui ne peut pas être clivé dans le tube digestif.
Ainsi, cette lysine n'est plus disponible pour les animaux. La lysine réactive représente la fraction, qui n'a pas subi cette réaction de Maillard. Dans l'expérience ci-dessus de Fontaine et al. (2007), taux de lysine réactive dans le tourteau de soja à faible (43 %) et à haute (47 %) protéines, le soja entier ainsi que les teneurs en DDGS faibles (23 pour cent) et élevées (27 pour cent) ont diminué plus fortement que la lysine totale, indiquant un impact beaucoup plus fort sur la valeur nutritionnelle que suggéré par l'analyse des acides aminés totaux - bien que pris en compte dans l'analyse des matières premières, cette dernière peut atténuer la baisse des performances des animaux dans une certaine mesure.
Les recherches en cours axées sur la digestibilité des acides aminés ont généralement révélé que la surchauffe nuit à la digestibilité de tous les acides aminés chez les poulets de chair et les porcs. Bien que l'ampleur de la réponse diffère entre les acides aminés à l'intérieur, ainsi qu'entre, espèces animales, on peut conclure que la surchauffe affecte tous les acides aminés entraînant une réduction plus ou moins sévère de la valeur nutritionnelle.
Evonik Nutrition &Care a développé une méthode rapide (WO 2018/146295 A1) pour quantifier l'impact sur la valeur nutritionnelle dû à la surchauffe, au moins pour quelques matières premières. Les données respectives peuvent être utilisées dans le processus de formulation des aliments pour animaux. Cependant, pour la production d'aliments composés, cette méthode n'est pas disponible. Globalement, il est conclu que le dépassement de certaines charges de température doit être évité afin d'éviter des réductions des performances des animaux.
Globalement, on peut résumer que les ingrédients et les mélanges d'aliments pour animaux sont exposés à la chaleur pendant le traitement. Alors que d'une part la chaleur est nécessaire dans une certaine mesure pour le conditionnement par exemple pour le processus de granulation ainsi que pour des raisons sanitaires et la réduction des facteurs antinutritionnels. D'autre part, le surtraitement aura des effets néfastes, ce qui, à première vue, peut ne pas être évident, mais affectera les performances des animaux.
