Producción de Harina de Ricino (higuerilla) libre de toxinas alergenicas después de extraccion de aceite

La harina de ricino o higuerilla ha sido tradicionalmente utilizada como un fertilizante en lugar de ser usada como un ingrediente que aporta proteína en los alimentos balanceados para animales debido a la presencia de toxinas que la hacen inadecuada para tal propósito. En el mundo actual existe una gran demanda por ingredientes que aporten niveles de proteína importantes a las formulaciones con niveles de inclusión seguros al animal, la búsqueda de materiales proteicos noconvencionales se ha incrementado drásticamente en los últimos años debido a los altos costos de las tradicionales harinas de origen vegetal como la de soya, algodón, canola y de origen animal como las harinas de pescado y las de carne y hueso.

Después del proceso de extracción del aceite, la harina de ricino debe tratarse térmicamente ya que aún contiene 3 de las toxinas a saber: Ricino, el cual es una proteína venenosa, la Ricinina que es un alcaloide venenoso y la toxina CB-1A la cual es un agente alergénico muy potente.

El ricino es fácilmente destruido mediante el calor y puede ser desactivado mediante el proceso de cocción/secado que se realiza durante la preparación del frijol antes de extracción mecánica o durante el proceso de desolventizacion (a nivel del DT) durante el proceso de extracción por solvente. La ricinina está presente a muy bajos niveles y no representa ninguna amenaza letal cuando es ingerida por los animales siempre y cuando el alimento no contenga altos niveles de inclusión de harina de ricino. Por su parte, el agente alergénico CB-1A requiere de atención especial y un post-tratamiento para su desactivación total.

Algunos de los métodos previamente investigados para lograr la desactivación de la toxina CB-1A dieron como resultado un deterioro sustancial en el perfil de aminoácidos esenciales lo cual hace atractiva esta harina como un ingrediente importante en las formulaciones de alimentos balanceados para animales. Durante un estudio conllevado en la Universidad de Texas A&M se determino que tratando la harina de ricino bajo condiciones controladas de altas temperaturas acompañadas de un proceso de extrusión de alto corte, mínimo tiempo de residencia y en presencia de ciertos materiales químicos se podía desactivar esta potente toxina alergénica sin comprometer la integridad de la proteína. Nuestro Expander-Extruder-Cooker™ fue el equipo utilizado para tal propósito.

El Expander-Extruder-Cooker™ (EEC™) Anderson es un extrusor completamente probado en muchas aplicaciones y ha estado en la industria por mas de 60 años. Esta maquina ha sido extensamente utilizada para la cocción y expansión de alimentos balanceados para animales que contienen proteínas vegetales donde se requiere que el detrimento de los aminoácidos no sea significativo. También ha sido utilizada en la cocción y expansión de alimentos acuícolas por hundimiento o flotación, gelatinización de almidones en cereales, preparación de alimentos para humanos de bajo costo y para la producción de harinas integrales provenientes de semillas oleaginosas. 

Este extrusor tiene muy buena aceptación en las industrias previamente mencionadas gracias a su diseño y construcción sencilla, fácil operación, bajos costos de producción y mantenimiento. El EEC™ consiste esencialmente de un barril cilíndrico que incluye un eje principal rotativo especialmente diseñado para generar una acción de alto corte en el material dentro del barril de extrusión, amasando- empujando el material a lo largo del mismo y generando calor de fricción, así como presión a medida que el material compactado es tratado por los alabes interrumpidos de los helicoidales del eje.

 

El EEC™ no requiere ningún pre-tratamiento térmico para elevar la temperatura y la humedad en las formulaciones de alimentos para animales antes de la extrusión, esto es debido a que el eje principal por sí mismo provee la acción de alto corte debido al diseño de alabes interrumpidos conjuntamente con la acción de los tornillos quebradores insertados en el barril del extrusor los cuales hacen las veces de “freno” para interceptar el material que es empujado por los helicoides hacia la descarga. Vapor y agua son inyectados directamente al material dentro del extrusor quedando ambos uniformemente impregnados en el material solido al mismo tiempo que el vapor es comprimido en forma líquida debido a la presión generada por el eje principal.

El material se descarga a través de un plato plano perforado el cual puede alojar un numero de insertos (dados) con variedad de tamaños, configuraciones y formas. El diferencial de presión repentino (entre el extrusor y el ambiente) permite que parte de la humedad interna se vaporice inflando el material con cavidades porosas que atraviesan todo el material extruido transformándolo en material expandido. Esta red de poros no solamente provee la expansión del material, sino que al mismo tiempo facilitan el proceso de secado antes del almacenaje del producto.

Durante las pruebas en la Universidad de Texas A&M la harina de ricino fue previamente mezclada con agua y con hidróxido de calcio en polvo (Ca(OH)2) en un mezclador de cintas para asegurar que la mezcla ambos (agua y cal a la concentración correcta) sea uniformemente distribuida a través de la harina y permitir cierto tiempo de retención para que la cal pudiera penetrar las partículas de mayor tamaño en la harina. Seguidamente, la mezcla de harina de ricino con agua y cal fue alimentada directamente un mezclador continuo de alta velocidad para inyectar aún más agua con el fin de asegurar el nivel de humedad requerido para completar la reacción química y promover una mejor homogenización de la mezcla.

Otra de las razones por las cuales se empleo un doble mezclado es debido al diferencial en el tamaño de partículas entre la harina de ricino y la cal la cual se adiciono finamente molida. Es importante recalcar que el nivel de humedad del material a extruir es critico en este proceso, la mezcla debe ingresar al extrusor con la cantidad de agua necesaria para precipitar la reacción química de la cal con el agente alergénico, por tal razón, agua debe ser adicionada en ambos mezcladores a un flujo controlado y previamente determinado.

Seguidamente el mezclador continuo descarga el material al extrusor donde se somete a altas temperaturas, acción de alto corte, alta presión y corto tiempo de residencia, para permitir que la cal reaccione con el agente alergénico CB-1A y poderlo desactivar. En el extrusor adicionamos vapor de agua seco-saturado y bajo presión, así como agua, el tiempo de retención es de solamente 25-30 segundos suficientes para lograr la desactivación de las toxinas sin llegar a comprometer la integridad del perfil de aminoácidos contenidos en la harina. Estos contribuyen a la formación de la cadena de proteína. 

La harina de ricino detoxificada es descargada del EEC™ en forma de filamento o “churro” continuamente a través de los insertos especiales. Este filamento de producto se va rompiendo en pequeñas partículas a medida que es transportado desde el extrusor hasta el secador/enfriador donde se reduce la humedad del producto a aproximadamente 10-11% y al mismo tiempo que se reduce la temperatura a 10º por encima de la temperatura ambiental. El secador/enfriador debe ser adecuadamente dimensionado en términos de manejo de flujo de aire para poder remover el exceso de humedad en la harina el cual fue incrementado en los procesos previos de mezclado y extrusión.

A partir de este punto, el resto de la línea de proceso es típico y muy similar a los otros procesos de extrusión. No existe ninguna dificultad en particular que no permita procesar este producto en un secador/enfriador de banda interna ni tampoco usar un molino de martillos convencional para uniformizar la granulometría del material, inclusive se puede hasta peletizar para incrementar la densidad y mejorar su manejo. 

A continuación, se muestran un par de cuadros donde se puede apreciar el valor nutricional de la harina de higuerilla detoxificada asi como el perfil de aminoácidos de la misma, es por esta razón que esta harina tiene un valor importante dentro de las formulaciones de los alimentos balanceados para animales siempre y cuando el frijol de castor haya sido procesado de forma adecuada y correcta.