La importancia de los Carriers en la fabricación de las premezclas

Un carrier es un material comestible al cual se le adicionan (adsorben, impregnan o recubren) ingredientes en cantidades micro para garantizar su distribución uniforme en los alimentos.

Rodolfo Riboty L. Ing.MSc.

Gte. Técnico de Nutrición Aves y Cerdos Montana
rriboty@corpmontana.com

En la actualidad, la industria de fabricación de alimentos balanceados para animales es altamente tecnificada, especializada y cada vez más exigente con el objetivo de aprovechar todo el potencial genético de los animales.

En la alimentación animal, además de los macro ingredientes, se requiere suplementar de micronutrientes y diversos aditivos o microingredientes siendo las premezclas la solución más conveniente para lograr este objetivo. Según Mavromichalis (1995), las tasas de inclusión más usuales de las premezclas van entre 1 a 5 kg por tonelada de alimento completo, debiendo evitarse los niveles debajo de 1 kg ya que no favorecen a una buena mezcla.

Un micro ingrediente es todo aquel ingrediente con una tasa de inclusión menor de 0.5% en el alimento completo; sin embargo, es muy común encontrar ingredientes que son incluidos en cantidades tan pequeñas como 25-100 ppm y que, por ello, deberían ser previamente premezclados con un carrier u otro ingrediente de características similares antes de ser adicionado a los ingredientes mayores (McEllhiney & Tangprasertchai,1983; Froetschner, 2007).

En la tabla 1, se dimensionan los requerimientos de pequeñas cantidades de fuentes de una premezcla mineral que de ser adicionadas directamente podrían perderse antes o durante el mezclado al ser transportados por el aire, al pegarse en la mezcladora debido a las cargas electrostáticas o quedarse en los puntos muertos de la mezcladora (Armstrong & Behnke, 1996).

El término premezcla (o sus sinónimos en inglés premix, basemix, supplement, blends, etc.) comprende una gran variedad de productos definidos como mezclas de dos componentes. El primer componente está conformado por las substancias activas (vitaminas, minerales, enzimas, aminoácidos, promotores, antibióticos, químicos, saborizantes, atractantes, etc; cada uno de ellos solos o combinados) y un segundo componente conformado por uno o más “vehículos” (del inglés carrier) que son aditivos inertes o materiales alimenticios (en formulas líquidas) o agua. Una premezcla por definición no deberá ser utilizada para la alimentación directa para los animales (FEFANA, 2013; Hadi & Amer, 2020). Existen factores muy importantes para asegurar la calidad final de una premezcla como son la correcta formulación; la calidad, la potencia, forma y características físicas de los micro ingredientes; los procesos y equipos de mezclado adecuados y los carriers utilizados, así como los agentes aglutinantes y de control de polvo (Armstrong & Behnke, 1996).

Funciones del carrier

Un carrier es un material comestible al cual se le adicionan (adsorben, impregnan o recubren) ingredientes en cantidades micro para garantizar su distribución uniforme en los alimentos. Por ejemplo, con animales como los pollos broiler en la primera semana de vida, si consideramos que su consumo diario de alimento es bajo, es esencial que todos los micronutrientes tengan un recuento de partículas muy grandes para que el animal tenga la seguridad de que en cada bocado tenga la misma oportunidad de ingerir la cantidad adecuada de todos los micro nutrientes activos (Froetschner, 2007).

Los carrier también tienen como objetivo reducir la concentración de algún ingrediente, haciéndolo más aceptable y seguro para los animales y también más fácil de mezclar uniformemente en un alimento de mayor volumen de producción, ya que sus características influirán en la homogeneidad de la mezcla. Por ejemplo, cuando se añaden medicamentos o fármacos puros en grandes cantidades de alimento, generalmente la premezcla se elabora mezclando el fármaco en un vehículo (usualmente un ingrediente finamente molido), que normalmente contiene entre un 10% a 40% p / p de este fármaco y un 2% de aglutinante líquido, como el aceite de soja. Este proceso permite obtener que miles de partículas del fármaco se adhieran a cada partícula del carrier y que por lo tanto la premezcla final mantenga, por lo general, muchas de las propiedades físicas de este carrier.

Los investigadores han mostrado que la dispersión de las drogas en el alimento final y consecuentemente la dosis que reciben cada uno de los animales depende del comportamiento y el tamaño de la distribución de esta droga y la premezcla (Schultz J.A. & J.W.Tolan (1978). Si la densidad de un nutriente es altamente variable, esto podría tener el mismo efecto de alta variación de nutrientes debido al pobre mezclado o segregación (Behnke K. C.,1996). Tanto el carrier como la premezcla final obtenida tienen la distribución del tamaño de partícula bien descrito como un modelo lognormal truncado (Fig 1). Esta distribución demuestra que esencialmente la droga es absorbida en el carrier y que la distribución del tamaño de partículas de ambos tiene la misma desviación estándar geométrica. Es decir, sugiere que la cantidad de droga encontrada en cada fracción tamizada está en función directa al tamaño de partícula y por ello la distribución uniforme y fiable está garantizada cuando el carrier contiene un gran número de partículas pequeñas, ya que permite llevar una cantidad desproporcionadamente grande de fármaco por unidad de peso ayudando a asegurar una distribución uniforme del fármaco en la ración final. Es otras palabras, la cantidad de fármaco transportada por una partícula de premezcla es directamente proporcional al área de superficie de esa partícula (Schultz J.A. & J.W.Tolan (1978).

Los carrier también permiten mejorar la estabilidad de las vitaminas ya que una premezcla más diluida reduce el área de contacto con el oxígeno ambiental (Tabla 2). Además, los carrier tienen también las funciones de reducir la actividad de agua (ya que debe ser capaz de secuestrar el agua libre de la premezcla), de aumentar el volumen de la mezcla y evitar la reactividad entre todos los ingredientes.

En las premezclas, de igual manera, existe un stress dado por el efecto redox de los oligoelementos sobre las vitaminas. Por ejemplo, el tipo de estructura molecular del cobre, zinc y hierro son más reactivos, mientras que el manganeso y el selenio son menos reactivos, y esto tiene un impacto significativo en la estabilidad de las vitaminas. El ion metálico libre es el más reactivo seguido de sulfato, carbonato, óxido, y la forma menos reactiva es la quelatada (Tabla 3).

Tipos de carrier

Los carriers vegetales más comunes son los granos de cereales de maíz, trigo, o de torta de soya finamente molidos, subproductos de trigo, arroz o de soya, mazorca de maíz molida y DDGS. Sin embargo, la cascarilla de arroz (Fig. 2) es comúnmente utilizada como carrier debido a su uniformidad, el grado de porosidad y por la forma de sus poros y aristas, lo que permite la estabilización de las partículas muy finas (McEllhiney & Tangprasertchai, 1983; Armstrong & Behnke, 1996). La cascarilla de arroz posee una baja densidad (0.35 – 0.40 g./cc) y un pH cercano a 6. Dada la alta demanda de materias primas, es ideal que el carrier contenga material vegetal no competitivo con ingredientes de consumo humano y que sea económico (Hadi & Amer, 2020). También es muy importante garantizar que no existan riesgos potenciales de contaminación microbiológica. Por ello, los carrier vegetales antes de ser utilizados, además de ser micropulverizados, deben pasar por un adecuado proceso de desinfección y posterior análisis microbiológico para la detección de bacterias como E. coli, Pseudomonas, salmonella, Clostridium; además de mohos, levaduras, entre otros.

Entre los carrier minerales, se puede utilizar el dióxido de silicio o gránulos de verxita. El carbonato de calcio también es comúnmente utilizado como carrier y diluyente de micro ingredientes ya que permite dar fluidez y volumen a la premezcla; este posee una alta densidad (1200 – 1270 g./cc).

La combinación con los carrier vegetales es variable y depende de la densidad y propósito de la premezcla, de la tasa de inclusión objetivo y el costo final. A menudo, las premezclas más económicas utilizan altas proporciones de carbonato de calcio. Debido a que se incluyen grandes cantidades de este mineral, aquí es importante considerar si existe un efecto negativo en la proporción Ca:P que afecte el desempeño animal. Otros diluyentes comunes son el fosfato di cálcico, caolín, zeolita, sulfato de sodio, dextrosa y sacarosa.

Agentes aglutinantes y de control de polvo

Las grasas y aceites (vegetal o mineral) permiten asegurar la calidad de las premezclas ya que actúan como un adherente de los diferentes micro ingredientes sobre la superficie del carrier. También reducen marcadamente la polvosidad y la carga electrostatica, mejoran la integridad y uniformidad de la premezcla final. Su aplicación bajo presión es la más preferida ya que crea una gota de aceite atomizada que asegura una aplicación uniforme y mejor calidad de mezcla (Armstrong & Behnke, 1996).

La selección del aglutinante depende de su costo de oportunidad, de la premezcla que se esté fabricando y el tipo/cantidad de carrier usado. Los aceites minerales neutros son subproductos obtenidos del proceso del refinado de petróleo y son los más utilizados. Algunas grasas deben ser estabilizadas para evitar que destruyan vitaminas.

Características de un buen carrier

Los ingredientes del carrier deben estar disponibles en cantidad suficiente y a un precio aceptable en el mercado. Generalmente, es deseable emplear diluyentes que tengan un valor nutritivo definido (por ejemplo, carbonato de calcio, harina de soja, etc) y correctamente desinfectado.
Deben ser capaces de adsorber los micro ingredientes de una mezcla pero sin reaccionar negativamente o degradar la actividad de los componentes activos.
El tamaño de la partícula y su densidad (entre 600-700 kg/m3) debe ser lo más similar posible al de los ingredientes activos, con una humedad máxima del 5%, que permita un buen flujo. Una mayor humedad libre no solo afecta la estabilidad de las premezclas si no también puede contribuir a un crecimiento microbiológico y formación de mohos.
Debe tener pH neutro, no tener cargas electrostáticas, ni apelmazarse.
La forma de la partícula debe ser de una superficie irregular.
Debe contener un porcentaje de aceite mineral neutro que logre humectar la mezcla, mejorar la absorción de los diferentes ingredientes, disminuir la generación de polvo en los procesos de mezclado y empacado y disminuir la carga electrostática de los ingredientes.
En la formulación de premezclas, se espera como mínimo que el carrier ocupe el 30% de la mezcla final. A menudo se pueden preparar mejores premezclas empleando una mezcla de varios diluyentes en lugar de solo uno. De manera práctica, un carrier puede estar conformado por 60% fuente vegetal, 38% mineral y 2% aceite mineral neutro.

Resumen

Las premezclas son esenciales para las buenas prácticas de manufactura, así como para la producción de alimentos uniformes que garanticen la óptima respuesta de los animales. Su producción es un proceso muy delicado debido al gran número de aditivos y micronutrientes que deben llegar a los animales en las cantidades exactas.

Obtener premezclas exige un correcto programa de fabricación. Dentro de ello, un factor importante es la selección de los carrier y su proporción los que deben permitir la adecuada distribución de los principios activos asegurando su consumo por los animales, aun con las raciones más pequeñas.

Debido a que las formas de los micro ingredientes no son homogéneas en tamaño, forma o densidad, los carrier (como las cáscaras de arroz y el trigo mediano) proporcionan una gran superficie o espacios para que se adhieran los diferente micro ingredientes. Por otro lado, el aceite mineral ayuda a que las partículas se adhieran a la superficie de los carrier y retiene las partículas finas que pueden producir polvo.

Mientras que el carbonato de calcio permite aumentar la densidad aparente de la premezcla y mejora la fluidez. Para evitar errores, el costo no debería ser la consideración para escoger el carrier más adecuado, sino que se debe hacer énfasis en las características y compatibilidades de los aditivos de cada premezcla.