عملية إنتاج أغذية الحيوانات الأليفة ومراقبة الجودة: الطعام المنفوخ الجاف

يُطعم معظم مُلّاك الحيوانات الأليفة حيواناتهم الأليفة طعامًا تجاريًا، لما يتميز به من تغذية شاملة وغنية، وسهولة في الأكل، وغيرها. يُصنف طعام الحيوانات الأليفة، وفقًا لطرق المعالجة المختلفة ومحتوى الماء، إلى طعام جاف، وطعام شبه رطب، وطعام مُعلب؛ ويُصنف أيضًا، وفقًا للقوام، إلى طعام مُختلط، وطعام طري رطب، وطعام جاف. قد يصعب أحيانًا تغيير نمط أكل الحيوان الأليف، حتى لو كان الطعام الجديد المُقدم له مُتوازنًا غذائيًا ويُلبي احتياجاته.

يحتوي طعام الحيوانات الأليفة الجاف عادةً على نسبة تتراوح بين 10% و12% من الماء. ويشمل أيضًا مسحوقًا خشنًا، وحبيبات، وطعامًا مطحونًا خشنًا، وطعامًا منتفخًا مبثوقًا، وطعامًا مخبوزًا، ومن بين أكثر أنواعه شيوعًا الطعام المنتفخ المبثوق. يتكون طعام الحيوانات الأليفة الجاف بشكل أساسي من الحبوب، ومشتقاتها، ومنتجات الصويا، والمنتجات الحيوانية، والمنتجات الحيوانية (بما في ذلك مشتقات الحليب)، والدهون، والفيتامينات، والمعادن. أما طعام القطط الجاف، فيُصنع عادةً من كريات طعام القطط المبثوقة. لا تمتلك القطط ملاطًا، لذا يجب تشكيل حبيبات طعام القطط وتحديد حجمها لتقطيعها بالقواطع بدلًا من طحنها بالأضراس، وعملية البثق مناسبة تمامًا لتحقيق هذا الشرط الخاص (روكي وهوبر، 1994) (NRC 2006).

طعام منفوخ جاف

01: مبدأ تمدد البثق

عملية النفخ هي خلط مساحيق مختلفة وفقًا للصيغة المصممة، ثم تخضع للتكييف بالبخار، ثم البثق تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع بعد الشيخوخة، ثم تنخفض درجة الحرارة والضغط فجأة عند خروج القالب من غرفة البثق، مما يتسبب في تمدد جزيئات المنتج بسرعة. وقطع إلى الشكل ثلاثي الأبعاد المطلوب بواسطة القاطع.

يمكن تقسيم عملية النفخ إلى نفخ جاف ونفخ رطب وفقًا لكمية الماء المضافة؛ ووفقًا لمبدأ العمل، يمكن تقسيمها إلى نفخ بالبثق ونفخ بالضغط الساخن بالغاز. البثق والنفخ هما عملية تكييف وتلطيف المواد، والبثق المستمر تحت الضغط، والتخفيض المفاجئ للضغط، والتمدد الحجمي.

حاليًا، يُنتَج معظم طعام الكلاب المعروض في السوق بتقنية البثق والنفخ. وتُتيح هذه التقنية للنشا في الطعام الوصول إلى مستوى عالٍ من الجلتنة، مما يُحسّن قابلية هضمه لدى الحيوانات الأليفة (ميرسييه وفيليت، ١٩٧٥) (NRC ٢٠٠٦).

02: عملية البثق والنفخ

تعتمد طريقة نظام البثق الحديث النموذجي على المعالجة المسبقة لمختلف المساحيق بإضافة البخار والماء للتلطيف، مما يؤدي إلى تليين المواد، وجيلاتنة النشا، وتشويه البروتين. في عملية إنتاج أغذية الحيوانات الأليفة، يُضاف أحيانًا معجون اللحوم والدبس ومواد أخرى لتحسين المذاق.

يُعدّ جهاز التكييف أكثر معدات التكييف شيوعًا لإنتاج أعلاف الحبيبات. يُعدّ التكييف بالبخار العامل الأهم في عملية التكوير، وتعتمد كمية البخار المضافة على محتوى الماء المرتبط بالعلف ونوعه. عند التكييف، يجب أن تبقى المادة وبخار الماء لفترة كافية في جهاز التكييف، حتى يتغلغل الماء بالكامل في المادة. إذا كان الوقت قصيرًا جدًا، فلن يتغلغل الماء في المادة، بل يبقى على السطح فقط على شكل ماء حر. هذا لا يُسهّل تشغيل العمليات اللاحقة.

تتمتع عملية التكييف بالبخار بعدد من المزايا:

① تقليل الاحتكاك وإطالة عمر غشاء الضغط. أثناء المعالجة الحرارية، يتسرب الماء إلى المادة، ويُستخدم كمُشحم لتقليل الاحتكاك بين المادة وغشاء الضغط، مما يُقلل من فقدان غشاء الضغط ويطيل عمره الافتراضي.

٢- تحسين القدرة الإنتاجية. إذا كانت نسبة الرطوبة منخفضة جدًا أثناء عملية البثق، فستكون اللزوجة بين مكونات المادة المختلفة ضعيفة، وبالتالي ستضعف قدرة التشكيل. زيادة نسبة الرطوبة يمكن أن تزيد بشكل كبير من القدرة الإنتاجية للحبيبات، وعند تحقيق نتائج جيدة، يمكن زيادة القدرة الإنتاجية بنسبة ٣٠٪.

٣. تقليل استهلاك الطاقة. عند انخفاض نسبة الرطوبة، يزداد استهلاك الطاقة في عمليات البثق اللاحقة وغيرها، ويمكن تقليل عدد العمليات عند إنتاج نفس كمية الطعام بعد المعالجة بالبخار، مما يقلل استهلاك الطاقة.

④ تحسين جودة الجسيمات. يُمكن تحسين جودة الحبيبات عن طريق التحكم في كمية بخار الماء المُضافة وفقًا للمواد الخام المختلفة أثناء عملية المعالجة الحرارية.

⑤ تحسين سلامة الغذاء. أثناء عملية المعالجة بالبخار، يُمكن للبخار عالي الحرارة المُضاف أن يقضي على العديد من الكائنات الحية الدقيقة المُمرضة الموجودة في مواد العلف المختلفة، مما يُحسّن سلامة الغذاء.

يتم إرسال المساحيق المختلفة بعد التكييف مباشرة إلى غرفة البثق الخاصة بالطارد، ويضاف إليها بخار إضافي وماء وأحيانًا مسحوق الحبوب الخشن وملاط اللحوم وما إلى ذلك. غرفة البثق هي الجزء الأساسي لنظام البثق، ويتم إكمال معظم مهام النظام بأكمله بواسطة هذا الجزء. يحتوي على المسمار والكم والقالب وما إلى ذلك. سيحدد هذا المكون ما إذا كان الطارد سيكون برغيًا واحدًا أو برغيًا مزدوجًا، إذا كان لديه عمودان متوازيان فسيكون طاردًا برغيًا مزدوجًا، إذا كان لديه عمود واحد فقط فسيكون طاردًا برغيًا واحدًا. الوظيفة الرئيسية لهذا الجزء هي خلط المكونات وطهيها، ويمكن ملؤها بالماء أو الغاز وفقًا للموقف الفعلي. تنقسم غرفة البثق إلى جزء التغذية وجزء الخلط وجزء الطهي. قسم الخلط هو المدخل الذي يدخل منه المسحوق المُقسّى إلى غرفة البثق، وتكون كثافة المادة الخام منخفضة جدًا في هذه المرحلة؛ فعندما يزداد الضغط الداخلي لقسم الخلط، تزداد كثافة المادة الخام تدريجيًا، ويرتفع الضغط ودرجة الحرارة في قسم الطهي بشكل حاد. بدأ هيكل المادة الخام بالتغير. يزداد الاحتكاك بين المسحوق وجدار البرميل والبرغي والمسحوق أكثر فأكثر، وتُطهى أنواع مختلفة من المساحيق وتُنضج تحت التأثيرات المشتركة للاحتكاك وقوة القص والتسخين. يمكن لدرجة الحرارة في غرفة البثق أن تُحوّل معظم النشا إلى جلتنة وتُثبّط نشاط معظم الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض.

يضيف بعض مصنعي أغذية الحيوانات الأليفة حاليًا معجون اللحم إلى عملية البثق، مما يسمح باستخدام اللحم الطازج في الوصفات بدلًا من اللحم الجاف وحده. ونظرًا لارتفاع نسبة الرطوبة في اللحم غير المعالج، يسمح هذا بزيادة نسبة المادة الحيوانية في تركيبة العلف. إن زيادة نسبة اللحم الطازج تمنح المستهلك شعورًا بجودة عالية على الأقل.

تتمتع عملية البثق بالعديد من المزايا:

①يمكن لدرجة الحرارة العالية والضغط العالي الناتجين عن عملية البثق أن يقوما بالتعقيم بشكل فعال؛

٢- يُمكنه زيادة درجة تمدد النشا بشكل ملحوظ. تشير الأدلة إلى أن عملية البثق يُمكنها زيادة درجة تمدد النشا إلى أكثر من ٩٠٪، مما يُحسّن بشكل كبير من قابلية هضم النشا للحيوانات الأليفة.

③ يتم تحويل البروتينات المختلفة الموجودة في المواد الخام إلى بروتينات طبيعية لتحسين قابلية هضم البروتين؛

④ إزالة العديد من العوامل المضادة للتغذية في مواد الأعلاف، مثل مضاد التربسين في فول الصويا.

يوجد قالب عند مخرج الطارد، وعندما تمر المادة الخام المبثوقة عبر القالب، يتمدد الحجم بسرعة بسبب الانخفاض المفاجئ في درجة الحرارة والضغط. بتغيير ثقوب القالب، يمكن لمصنعي أغذية الحيوانات الأليفة إنتاج أغذية حيوانات أليفة بتشكيلات متعددة من الأشكال والأحجام والألوان. تُعد هذه القدرة على الجمع بالغة الأهمية مع تطور السوق، ولكن لا يمكن أن يتغير الكثير فيما يتعلق بتلبية الملاءمة الغذائية لأغذية الحيوانات الأليفة.

يُقطّع المنتج المنتفخ إلى حبيبات بطول معين بواسطة قاطع دوار. القاطع مزود بشفرات من واحدة إلى ست شفرات. ولضبط سرعة دورانه، عادةً ما يُدار بواسطة محرك صغير.

يتراوح محتوى الدهون في طعام الحيوانات الأليفة المبثوق الجاف من 6% إلى أكثر من 25%. ومع ذلك، لا يمكن إضافة نسبة عالية جدًا من الدهون في عملية البثق، لأن ارتفاع درجة الحرارة والضغط العالي في عملية البثق سيؤثران على الأحماض الدهنية غير المشبعة، ويؤثران أيضًا على البثق وتشكيل الطعام. لذلك، تُستخدم طريقة رش الدهون على السطح بعد النفخ بشكل عام لزيادة محتوى الدهون في المنتج. يتم امتصاص الدهون الساخنة التي يتم رشها على سطح الطعام المنفوخ بسهولة. يمكن تعديل كمية حقن الوقود عن طريق ضبط سرعة الإنتاج وسرعة إضافة الدهون، ولكن هذه الطريقة عرضة لأخطاء كبيرة. في الآونة الأخيرة، تم تطوير طريقة تحكم يمكنها ضبط كمية إضافة الدهون. يتضمن هذا النظام نظام تنظيم السرعة ونظام مضخة زيت الحقن بالضغط الإيجابي، ويبلغ خطأه في حدود 10%. عند الرش، يجب أن يصل الدهون إلى أكثر من 5%، وإلا فلا يمكن رشها بالتساوي. من الشائع رش هضمات البروتين و/أو النكهات على سطح طعام الحيوانات الأليفة لتعزيز قبول الحيوانات الأليفة للطعام (كوربين، 2000) (Nrc2006).

بعد اكتمال عملية البثق والنفخ، يجب تجفيف الطعام لإزالة البخار والماء المحقونين أثناء عملية البثق. عادةً، يمكن أن تصل نسبة الرطوبة في الطعام إلى 22% إلى 28% أثناء المعالجة، وبعدها، يجب تجفيفه لجعل نسبة الرطوبة تصل إلى 10% إلى 12% للتكيف مع مدة صلاحية المنتج. تُستكمل عملية التجفيف عادةً باستخدام مجفف مستمر مزود بمبرد منفصل أو مزيج من المجفف والمبرد. بدون تجفيف مناسب، قد يفسد طعام الحيوانات الأليفة المبثوق، مع ازدهار الميكروبات ونمو الفطريات بمعدل ينذر بالخطر. يمكن لمعظم هذه الكائنات الدقيقة أن تُمرض القطط والكلاب، على سبيل المثال، حتى كمية صغيرة من السموم التي ينتجها العفن في كيس طعام الكلاب يمكن أن تؤثر على الكلاب. المقياس الشائع لقياس كمية الماء الحر في طعام الحيوانات الأليفة هو مؤشر النشاط المائي، الذي يُعرّف بأنه نسبة التوازن بين ضغط الماء المحلي وضغط البخار على سطح طعام الحيوانات الأليفة عند نفس درجة الحرارة. بشكل عام، لا تستطيع معظم البكتيريا النمو إذا كان النشاط المائي أقل من 0.91. أما إذا كان أقل من 0.80، فلن تتمكن معظم أنواع العفن من النمو أيضًا.

من الضروري جدًا التحكم في نسبة الرطوبة في المنتج أثناء عملية تجفيف طعام الحيوانات الأليفة. على سبيل المثال، عند تجفيف المنتج من ٢٥٪ إلى ١٠٪، يلزم تبخير ٢٠٠ كجم من الماء لإنتاج ١٠٠٠ كجم من الطعام الجاف. وعند تجفيفه من ٢٥٪ إلى ١٢٪، يلزم تبخير ١٧٣ كجم من الماء فقط لإنتاج ١٠٠٠ كجم من الطعام المجفف. تُجفف معظم أغذية الحيوانات الأليفة في مجففات ناقلة دائرية.

03: مزايا طعام الحيوانات الأليفة المنفوخ المبثوق

بالإضافة إلى مزايا المذاق الجيد، فإن طعام الحيوانات الأليفة المنفوخ له أيضًا سلسلة من المزايا الأخرى:

①إن درجات الحرارة والضغط والرطوبة العالية والتأثيرات الميكانيكية المختلفة في عملية نفخ الطعام يمكن أن تزيد بشكل كبير من درجة جلتنة النشا في العلف، وتُفسد البروتين فيه، وتُدمر في الوقت نفسه إنزيم الليباز الذي تنتجه الكائنات الدقيقة المختلفة، مما يجعل الدهون أكثر استقرارًا. وهذا مفيد لتحسين هضم الحيوانات ومعدل الاستفادة من الطعام.

②يمكن لدرجة الحرارة العالية والضغط العالي للمواد الخام في غرفة البثق أن تقتل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض الموجودة في المواد الخام، بحيث يمكن للطعام تلبية المتطلبات الصحية ذات الصلة ومنع أمراض الجهاز الهضمي المختلفة الناجمة عن تغذية الطعام.

③يمكن للبثق والنفخ إنتاج منتجات حبيبية بأشكال مختلفة، مثل طعام القطط الذي يمكن إنتاجه على شكل سمكة، ويمكن إنتاج طعام الكلاب على شكل عظمة صغيرة، مما يمكن أن يحسن رغبة الحيوانات الأليفة في تناول الطعام.

④ يمكن تحسين قابلية هضم الطعام عن طريق النفخ، ويمكن تعزيز مذاق الطعام ورائحته، وهو أمر مهم بشكل خاص للكلاب والقطط الصغيرة التي لم تتطور أعضائها الهضمية بعد.

⑤محتوى الماء في علف الحبيبات المبثوق الجاف هو 10%-12% فقط، ويمكن تخزينه لفترة طويلة دون التسبب في العفن.

04: تأثير البثق على هضم العناصر الغذائية

تؤثر عملية بثق أغذية الحيوانات الأليفة بشكل كبير على قابلية هضم العناصر الغذائية المختلفة، وخاصة النشا والبروتين والدهون والفيتامينات.

يخضع النشا للجلتنة تحت التأثير المشترك لدرجة الحرارة العالية والضغط العالي والرطوبة أثناء التهدئة والبثق. العملية المحددة هي أن النشا في خليط المسحوق يبدأ في امتصاص الماء والذوبان من التكييف بالبخار، ويفقد البنية البلورية الأصلية. أثناء عملية البثق، مع زيادة الرطوبة ودرجة الحرارة والضغط، يتم تكثيف تأثير تورم النشا بشكل أكبر، وإلى حد ما، تبدأ حبيبات النشا في التمزق، وفي هذا الوقت، يبدأ النشا في الجلتنة. عندما يتم بثق المادة المبثوقة من القالب، نظرًا لأن الضغط ينخفض ​​فجأة إلى الضغط الجوي، تنفجر حبيبات النشا بشكل حاد، وتزداد درجة الجلتنة بشكل حاد أيضًا. تؤثر درجة الحرارة والضغط في عملية البثق بشكل مباشر على درجة جلتنة النشا. ميرسييه وآخرون. (1975) وجد أنه عندما يكون محتوى الماء 25٪، فإن درجة حرارة التمدد المثلى لنشا الذرة كانت 170-200 درجة مئوية. ضمن هذا النطاق، يمكن أن تصل قابلية هضم النشا في المختبر بعد الجلتنة إلى 80٪. بالمقارنة مع قابلية الهضم قبل التمدد (18٪) فقد زادت بشكل كبير بنسبة 18٪. وجد تشيانج وآخرون (1977) أن درجة جلتنة النشا زادت مع زيادة درجة الحرارة في نطاق 65-110 درجة مئوية، ولكن درجة جلتنة النشا انخفضت مع زيادة سرعة التغذية.

تؤثر عملية التكييف بالبخار والبثق بشكل كبير على قابلية هضم البروتين، والاتجاه السائد هو تغيير اتجاه البروتين بما يخدم هضم الحيوانات. تحت تأثير التكييف بالبخار والضغط الميكانيكي، يتحول البروتين إلى حبيبات، وتنخفض قابليته للذوبان في الماء. كلما زادت نسبة البروتين، انخفضت قابليته للذوبان في الماء.

يؤثر جلتنة النشا أيضًا بشكل كبير على قابلية ذوبان البروتين في الماء. يُشكل النشا الجلتنة غشاءً يلتف حول البروتين، مما يُقلل من قابلية ذوبانه في الماء.

بعد تمدد البروتين، يتغير تركيبه أيضًا، ويتحلل تركيبه الرباعي إلى تركيب ثالثي أو حتى ثانوي، مما يُقلل بشكل كبير من زمن تحلل البروتين المائي أثناء الهضم. ومع ذلك، يتفاعل حمض الجلوتاميك أو حمض الأسبارتيك داخل البروتين مع اللايسين، مما يُقلل من معدل استخدام اللايسين. كما يُقلل تفاعل ميلارد بين مجموعة ε-Amino من الأحماض الأمينية والسكريات عند درجات حرارة أعلى من قابلية هضم البروتينات. كما تُدمر العوامل المضادة للتغذية في المواد الخام، مثل مضاد التربسين، عند التسخين، مما يُحسّن قابلية هضم البروتين لدى الحيوانات من جانب آخر.

خلال عملية الإنتاج بأكملها، يظل محتوى البروتين في الطعام دون تغيير بشكل أساسي، كما أن فاعلية الأحماض الأمينية لا تتغير بشكل كبير.