APLICAÇÃO DE ENERGIA TÉRMICA NO CONDICONADOR NA EXTRUSÃO DE ALIMENTOS PARA CÃES

RESUMO

O uso generalizado da tecnologia de extrusão em alimentos para cães deve-se ao fato desta promover mudanças físicas e químicas no ingrediente tornando possível seu uso na alimentação animal. Estas mudanças ocorrem principalmente devido a aplicação de energia térmica especifica (ETE) e energia mecânica especifica (EME) aplicada ao processo de extrusão. Diversos estudos evidenciam o uso e a quantidade de EME para o adequado processamento de alimentos, contudo, ainda se desconhecem as diferenças nutricionais e a influência na macroestrutura dos kibbles resultantes do cozimento por ETE em relação a aqueles obtidos pela aplicação de EME. Desta forma, os objetivos deste estudo foram avaliar a aplicação de seis quantidades de energia térmica específica (ETE) no pré-condicionador, em dois sistemas de extrusão, sobre os parâmetros de processo, a gelatinização do amido, a macroestrutura dos kibbles, a digestibilidade in vitro e in vivo de alimento para cães e produtos da fermentação microbiana no cólon. O estudo foi dividido em dois experimentos. O primeiro experimento avaliou o efeito da aplicação de ETE em dois sistemas de extrusão sobre os parâmetros de processo e a partir destes resultados, as dietas que apresentaram maior variação em relação ao cozimento do amido foram utilizadas para o segundo experimento que avaliou a digestibilidade, produtos da fermentação e palatabilidade de rações para cães. Uma dieta padrão para cães adultos em manutenção foi formulada de acordo com as recomendações nutricionais do Fédération Européenne de I´industrie des Aliments pour Animaux Familiers (FEDIAF, 2014). As rações foram produzidas em extrusora Wenger X-20 (extrusora A) e extrusora Manzoni Mex-250 (extrusora B) por meio da modulação de adição de água e vapor para obtenção das temperaturas desejadas que corresponderiam a aplicação de seis ETE (Temperaturas 45ºC; 55ºC; 65ºC; 75ºC; 85ºC; 95ºC). Para o primeiro experimento foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 (ETE) x 2 (extrusora) com 12 tratamentos e 4 repetições (amostra de ração coletada a cada 10 minutos durante o tempo de processamento) por tratamento. Para o segundo experimento, 36 cães adultos foram divididos em seis tratamentos, o experimento seguiu um delineamento em blocos casualizado, com 3 blocos de 12 animais cada e duas repetições por bloco. As variáveis de processo estudadas foram ETE, EME, energia especifica total (EET), relação ETE/EME e pressão da saída da extrusora. As variáveis para avaliação da macroestrutura do kibble foram gelatinização do amido (GA) da massa do condicionador e do produto seco, digestibilidade in vitro da matéria orgânica, comprimento especifico, taxa de expansão radial, densidade aparente e densidade especifica. A digestibilidade dos nutrientes e a palatabilidade do alimento foram avaliados nos alimentos produzidos na extrusora B devido a maior amplitude dos resultados de gelatinização do amido. Os dados de processo e macroestrutura foram submetidos a análise de variância, considerando-se os efeitos de extrusora, ETE e suas interações, sendo as médias comparadas por contrastes polinomiais (P<0,05). Os dados do segundo experimento foram submetidos a análise de variância considerando-se os efeitos de ETE e bloco e as médias comparadas por contrastes polinomiais (P<0,05). Houve interação entre extrusora e ETE para umidade na massa no precondicionador e umidade no canhão da extrusora. Não houve efeito de interação para a produtividade do pré-condicionador e extrusora. Houve efeito quadrático em ambas as extrusoras para temperatura da massa antes da matriz e relação ETE/EME, sendo que a aplicação de ETE elevou os valores. A amperagem e pressão na saída da extrusora reduziram quadraticamente, enquanto que não houve efeito de interação para SME, ETE, EET. Houve efeito de extrusora para EME e EET, a extrusora A apresentou os maiores valores. Houve efeito de ETE para EME e EET, a EME reduziu linearmente com a aplicação de ETE e as demais energias aumentaram linearmente. Houve interação entre extrusora e ETE para todas as características de macroestrutura. A densidade especifica e a taxa de expansão radial reduziram quadraticamente nos dois sistemas de extrusão com a aplicação de ETE. O comprimento especifico apresentou comportamento quadrático para a extrusora B, sendo que o menor comprimento especifico foi verificado a temperatura de 74,4 ºC, não ocorrendo o mesmo para a extrusora A. A densidade aparente reduziu linearmente nas duas extrusoras com o aumento de ETE, e a extrusora A apresentou os menores valores em todas as temperaturas estudadas. A GA da massa do pré-condicionador aumentou quadraticamente para as duas extrusoras. A GA do produto seco aumentou quadraticamente para a extrusora A e linearmente para a extrusora B com o aumento da ETE. Ocorreu aumento linear da digestibilidade in vitro em ambas as extrusoras, sendo que os valores da extrusora B foram maiores. Não foi verificado alteração para a palatabilidade, qualidade fecal, digestibilidade in vivo dos nutrientes e produtos da fermentação com a aplicação de ETE. A aplicação de ETE no pré-condicionador parecer ter mais efeito sobre a macroestrutura dos kibbles e parâmetros de processo de alimentos para cães do que sobre a digestibilidade de nutrientes e qualidade fecal. Porém, mais estudos são necessários para avaliar a ETE em outras condições de extrusão.

ABSTRACT

The generalized use of extrusion in pet food is due to the modification of the physical and chemical characteristics of the ingredient, which make possible its use in animal food. These changes occur mainly due to the application of specific thermal energy (STE) and specific mechanical energy (SME) to the extrusion process. Several studies demonstrate the suitable use and quantity of SME for proper pet food processing, however, there are no information about the STE application to the conditioner on the nutritional differences and its influences on the macrostructure of kibbles of dog food. Thus, the objectives of this study were to evaluate the application of six amounts of specific thermal energy (STE) in the preconditioner, in two extrusion systems, on the process parameters, starch gelatinization, macrostructure of kibbles, in vitro and in vivo digestibility and fermentation products of dog food. The study was divided in two experiments. The first experiment evaluated the effect of STE application in two extrusion systems on process parameters and from these results, the diets with higher amplitude of starch cooking were used for the second experiment, which evaluated the digestibility, fermentation products and palatability of dog food. A standard diet for adult dogs in maintenance was formulated according to the nutritional recommendations of the Fédération Européenne de I'industrie des Aliments pour Animaux familiers (FEDIAF, 2014). The diets were produced in the extruder Wenger X-20 (extruder A) and extruder Manzoni Mex-250 (extruder B) by the modulation of water and steam addition to reach the desired temperatures which correspond to application of six STE (temperatures 45°C, 55°C, 65°C, 75°C, 85°C, 95°C). For the first experiment, a completely randomized design in a factorial arrangement of treatments 6 (STE) x 2 (extruder) was used, totaling 12 treatments and 4 replications (feed sample collected every 10 minutes during the processing time) for treatment. For the second experiment, 36 adult dogs were divided into six treatments, the experiment followed a randomized block design with three blocks of 12 animals each and two repetitions per block. The studied processing variables were STE, SME, total specific energy (TSE), STE/SME ratio, motor load and the extruder output pressure. The variables for the evaluation of the macrostructure of the kibble were starch gelatinization (SG) of the dough from the conditioner and the dried product, in vitro digestibility, specific length, radial expansion ratio, bulk density and piece specific density. The digestibility of nutrients, fermentation products and food palatability were evaluated in the foods produced in the extruder B due to the higher range of the results of the SG. For the first experiment the effects of extruder, STE and their interactions were considered, and the means were compared by polynomial contrasts (P <0.05). The second experiment data were submitted to analysis of variance considering the effects of STE and block and means compared by polynomial contrasts (P <0.05). There was interaction between extruder and STE for preconditioner discharge mass moisture and in-barrel moisture. No significant effects of interaction were verified for productivity from the preconditioner and extruder. There was a quadratic effect on both extruders for mass temperature before the die and STE/SME ratio; the application of STE increased the values. The motor load and pressure showed a quadratic reduction in both extruders, while there were no interaction effect for SME, STE and TSE. There was extruder effect for SME and TSE, the extruder A showed the highest values. There was STE effect for SME, STE and TSE, the SME linearly reduced with the application of STE and STE and TSE increased linearly. There was interaction between extruder and STE for all the macrostructure traits. The piece specific density and radial expansion rate had a quadratic reduction in both extrusion systems with the application of STE. The specific length had a quadratic behavior in extruder B, and the lowest specific length was verified at temperature of 74.4°C, which did not occur with extruder A. The bulk density had a linear decrease with increasing STE, independent on the extruders; the extruder A showed the lowest values at the studied temperatures. The SG of the dough from conditioner had a quadratic augment in both extruders. The SG of the dried product showed a quadratic and linear increase in extruder A and B, respectively, with increasing the STE. There was a linear increase for in vitro digestibility in both extruders, with higher values for extruder B. There were no significant effects on palatability, fecal quality, nutrients digestibility and fermentation products, except for starch digestibility that reduced linearly with the application of STE. The application of STE into preconditioner seems to have more effect on the macrostructure of kibbles and pet food process parameters than on nutrient digestibility and fecal quality. However, more studies are needed to better understand the STE in other extrusion conditions.