Evcil Hayvan Yemi Ekstrüzyonunda Nem ve Yağ Standardizasyonu

Bir kibble'ın kaderini neden nem ve yağ belirler

Gıda ve yem endüstrisinde kuru evcil hayvan mamalarının çoğu ekstrüzyonla pişirilerek üretilir; bu işlem nişastayı jelatinleştirir, sindirilebilirliği ve lezzeti artırır, bunun bedeli de ısıya duyarlı bazı vitaminlerin kaybı ve Maillard kayıplarıdır [1]. Reçete 23 ila %28 nemde ekstrüde edilir, kalıpta ani buharlaşmayla su kaybeder ve ardından kurutulur; çünkü kuru genleştirilmiş ürünlerin nihai nemi küf ve bakteri gelişimini önlemek için %10'un altında olmalıdır, depolama kararlılığı için üst sınır ise %12'dir [2]. Asıl değişken su aktivitesidir; Rokey ve ark. bunun için bakteriler için yaklaşık 0,65, küfler için 0,6 sınırlarını verir [2]; Beuchat'ın derlemesi, rakip bakterilerin bulunmadığı 0,61 ila 0,85 su aktivitesinde neden küf kaynaklı bozulmanın baskın olduğunu açıklar [3]. Risk gerçektir: aynı ekstrüderde üretilen üç ekstrüde köpek mamasından biri kontrollü depolamada sekiz ay sonra küflenmiş, yazarlar bunu üretim sonrasında nem içeriğinin hatalı ölçülmesine bağlamıştır [4].

Nem ve yağ aynı zamanda etiket beyanlarıdır. ABD'de AAFCO model yönetmelikleri kapsamında zorunlu olan analiz tablosu dört temel beyan içerir: en az ham protein, en az ham yağ, en çok ham lif ve en çok nem [5]. Avrupa Birliği'nde (EC) No 767/2009 sayılı Tüzük, kedi ve köpekler için tam yemlerde ham protein, ham lif, ham yağ ve ham kül beyanını zorunlu kılar; nem ise %14'ü aştığında her durumda belirtilmelidir [6]. Ekonomi ters yönde çeker: hammaddeler 10 ila %13 nemle gelirken bitmiş yemler 8 ila %10 nemle satılır; dolayısıyla aşırı kurutma, tesisin parasını ödediği ama satmadığı ağırlıktır [2].

Rakamların arkasındaki referans yöntemler

Yemde nem, karma yemleri kapsayan ancak diğerlerinin yanı sıra süt ürünlerini ve mineral yemleri kapsam dışı bırakan ISO 6496'nın etüvde kurutma yöntemiyle belirlenir [7]. Yağ, yemleri iki kategoriye ayıran ve hayvansal kökenli ürünleri içeren kategori için çözücü ekstraksiyonundan önce asit hidrolizi gerektiren ISO 6492 ile belirlenir [8]. Ekstrüdatlarda bu adım bir formalite değildir: düşük nemde ve yüksek sıcaklıkta ekstrüzyon, tek başına Soxhlet ekstraksiyonunun parçalayamadığı lipit–nişasta ve lipit–protein kompleksleri oluşturur; bu nedenle ekstrüde ürünlerin yağ analizi asit hidrolizini içermelidir [2]. Bir NIR yağ kalibrasyonu ancak referans değerleri kadar anlamlıdır; bu yüzden tesis hangi yağ tanımına göre kalibre ettiğine — hidrolize toplam yağ mı, ekstrakte edilebilir yağ mı — karar vermeli ve bunu kaplama öncesinde ve sonrasında tutarlı biçimde uygulamalıdır.

Yağ hatta nereden girer

Yağ genellikle tam bir reçetenin %20'sinden azını oluşturur [2]. Bir kısmı ön koşullandırıcıda eklenir; burada partikülleri kaplayarak nem alımını ve ısı transferini engeller, bu nedenle yüksek yağlı formüller aynı pişme derecesine ulaşmak için daha uzun ön koşullandırma gerektirir [2]. Geri kalanı kurutmadan sonra verilir: kuru genleştirilmiş ürünlerin çoğu kurutma, soğutma ve boyutlandırmadan sonra sıvı yağ ve lezzet vericilerle kaplanır, emilimi artırmak için çoğu zaman hâlâ ılık olan ürüne uygulanır; beş ila sekiz yüzdeden fazla yağ uygulandığında ürün kurutulur, kaplanır ve ancak ondan sonra soğutulur [2]. Vakum infüzyon kaplayıcıları sıvıyı kibble'ın hücre yapısına çeker ve atmosferik püskürtmeye göre çok daha yüksek sıvı ilavelerine olanak tanır [2]. Raf ömrü de kaplamada belirlenir: on farklı lipit kaynağıyla %10 oranında kaplanmış kibble üzerinde yapılan bir depolama çalışmasında oksidatif kararlılığın baskın belirleyicisi lipit kaynağı olmuş, kibble matrisi de katkıda bulunmuştur [9]. Kaplayıcının uyguladığı yağ, yoğunluğu ve gözenekliliği daha önceki aşamalarda nem ve genleşmeyle belirlenen bir kibble'a uymak zorundadır; ikisinin en iyi birlikte kontrol edilmesinin nedeni budur.

NIR ekstrüde evcil hayvan mamasında neyi yapabilir, neyi yapamaz

ISO 12099, kalibrasyonların referans yöntemlere göre nasıl doğrulanıp izleneceği de dahil olmak üzere yakın kızılötesi spektrometrinin hayvan yemlerine uygulanmasına ilişkin kılavuzdur [10]. Yayımlanmış en büyük evcil hayvan maması veri kümesi, 649 ticari ekstrüde köpek mamasını öğütülmemiş halde, 570 ila 1.842 nm aralığını kapsayan bir görünür/yakın kızılötesi cihazla ölçen De Marchi ve ark.'na aittir; çapraz doğrulama belirleme katsayıları nem için 0,77, ham protein için 0,97, ham yağ için 0,83, ham lif için 0,86 ve kül için 0,78 olmuş, peroksit değeri modeli (0,66) ise yalnızca tarama için uygun bulunmuştur [11]. Goi ve ark., öğütülmüş kibble üzerinde hat başı görünür/NIR spektroskopisinin toplam ve jelatinleşmiş nişastayı dış doğrulamada 4'ün üzerinde kalıntı tahmin sapmalarıyla tahmin ettiğini göstermiştir; dolayısıyla pişme derecesi de erişilebilir bir proses göstergesidir [12].

Buradan iki uyarı çıkar. De Marchi ve ark.'nın orta düzeydeki nem istatistiği, bütün kibble üzerinden ölçülmüş yüzlerce ürün tipini kapsayan bir popülasyondan gelir [11]; dar bir nem penceresinde birkaç reçete çalıştıran tek bir hat farklı bir kalibrasyon problemidir ve oradaki performansın o hattın kendi numuneleriyle ortaya konması gerekir. Öğütülmemiş numunelerde nem ve kül için daha düşük doğruluk [11] da kibble boyutunun, yüzey yağının ve sıcaklığın spektrumu biçimlendirdiğini hatırlatır: kaplayıcıdan sonraki bir prob kibble'ın içini değil bir yağ filmini görür; bu nedenle kurutulmuş, kaplanmamış ürün üzerinde kurulan bir kalibrasyonun değişmeden aktarılabileceği varsayılmamalıdır.

Ölçüm noktaları ve çalışma uygulaması

Rokey ve ark. sürekli çevrimiçi nem ölçerlere daha o zaman değinmiş ve nihai ürün neminin izlenmesini depolama sırasındaki kararlılık için vazgeçilmez saymıştır [2]. Bir ekstrüzyon hattında emeğe değen ölçüm noktaları şunlardır:

• Kurutucu çıkışı, kaplamadan önce. Burada nem depolama sınırına [2] ve etiketteki üst sınıra [5][6] göre ayarlanır, kaplanmamış kibble en temiz spektrumu verir ve kurutucu sıcaklığı, yatak derinliği veya kalış süresi hâlâ düzeltilebilir.
• Kaplayıcıdan sonra. Bitmiş kibble'ın toplam yağı ve kalibre edilmişse nemi; referans numuneler asit hidrolizli yağ yöntemini kullanmalı [8] ve model kurutucu çıkışı modelinden ayrı olarak doğrulanmalıdır.
• ISO 12099'a göre bir referans rutini. ISO 6496 ve ISO 6492 ile analiz edilen periyodik numuneler [7][8], sapma ve eğim kontrolleri ve reçeteler değiştiğinde belgelenmiş yeniden kalibrasyon [10].

USTECH bu konuya nasıl yaklaşır

USTECH'in ProLine17EC ve ProLine17ECS analizörleri, safir pencereli, IP65 korumalı dayanıklı hat içi NIR analizörleridir ve kurutucu çıkışında ya da kaplayıcı boşaltımında bir konveyörün üzerine montaja uygundur; ProChem ise okumalarını gösterge panoları, alarmlar ve ayar noktası kontrolü için PLC veya SCADA'ya aktarır. MasterLine17EC hat başı analizörü bitmiş kibble ve hammadde unları için laboratuvar tarafını üstlenir, caliX de PLS modelleme ve doğrulama araçlarını sağlar. Belirli bir hattın hangi noktada hangi nem ve yağ doğruluğuna ulaştığı, kendi numuneleriniz ve referans analizlerinizle yürütülen bir fizibilite çalışmasında belirlenir.