La plupart des propriétaires d'animaux de compagnie les nourrissent avec des aliments industriels. Ces aliments présentent l'avantage d'être complets et riches en nutriments, faciles à consommer, etc. Selon les méthodes de transformation et la teneur en eau, les aliments pour animaux peuvent être divisés en aliments secs, semi-humides et en conserves. Selon la texture, les aliments pour animaux peuvent être divisés en aliments mixtes, en aliments humides mous et en aliments secs. Il est parfois difficile de modifier le comportement alimentaire d'un animal, même si la nouvelle nourriture proposée est équilibrée et répond à ses besoins.
Les aliments secs pour animaux contiennent généralement 10 à 12 % d'eau. On trouve également des aliments en poudre grossière, des granulés, des aliments grossièrement moulus, des aliments soufflés extrudés et des aliments cuits au four, dont le plus courant et le plus populaire est l'aliment soufflé extrudé. Les aliments secs pour animaux sont principalement composés de céréales, de sous-produits de céréales, de produits à base de soja, de produits animaux, de sous-produits animaux (y compris les sous-produits laitiers), de matières grasses, de vitamines et de minéraux. Les aliments secs pour chats sont généralement extrudés. Les chats n'ayant pas de mortier, les granulés doivent être façonnés et dimensionnés pour être coupés par les incisives plutôt que broyés par les molaires. Le procédé d'extrusion est particulièrement adapté à cette exigence (Rokey et Huber, 1994) (NRC 2006).
Nourriture sèche soufflée
01 : Le principe de l'extrusion-expansion
Le procédé de soufflage consiste à mélanger différentes poudres selon la formule prévue, puis à les conditionner à la vapeur, puis à les extruder à haute température et haute pression après vieillissement. La température et la pression de la filière à la sortie de la chambre d'extrusion chutent alors brusquement, provoquant une expansion rapide des particules du produit. Le cutter les découpe à la forme tridimensionnelle souhaitée.
Le soufflage peut être divisé en soufflage à sec et soufflage humide selon la quantité d'eau ajoutée ; selon son principe de fonctionnement, il peut être divisé en soufflage par extrusion et soufflage par pressage à chaud au gaz. L'extrusion-soufflage est un procédé de conditionnement et de trempe des matériaux, d'extrusion sous pression continue, de réduction brutale de la pression et d'expansion volumique.
Actuellement, la plupart des aliments pour chiens vendus sur le marché sont fabriqués par extrusion-soufflage. Ce procédé permet d'obtenir un niveau de gélatinisation élevé de l'amidon, améliorant ainsi sa digestibilité par les animaux (Mercier et Feillit, 1975) (NRC 2006).
02 : Le processus d'extrusion et de soufflage
La méthode d'un système d'extrusion moderne typique consiste à prétraiter diverses poudres par ajout de vapeur et d'eau pour les tempérer et les tempérer, afin de ramollir les matériaux, de gélifier l'amidon et de dénaturer les protéines. Dans le processus de production d'aliments pour animaux, on ajoute parfois du lisier de viande, de la mélasse et d'autres substances pour améliorer l'appétence.
Le conditionneur est l'équipement de conditionnement le plus couramment utilisé pour la production d'aliments en granulés. Le conditionnement à la vapeur est le facteur le plus important du processus de granulation, et la quantité de vapeur ajoutée dépend de la teneur en eau de l'aliment et du type d'aliment. Lors du conditionnement, il est nécessaire que le matériau et la vapeur d'eau restent suffisamment longtemps dans le conditionneur pour que l'eau puisse pénétrer complètement dans le matériau. Si ce temps est trop court, l'eau ne peut pénétrer dans le matériau et reste à la surface sous forme d'eau libre. Cela nuit au bon fonctionnement des processus ultérieurs.
Le conditionnement à la vapeur présente de nombreux avantages :
1. Réduit les frottements et prolonge la durée de vie du film de pressage. Lors du trempage, l'eau pénètre dans le matériau et peut servir de lubrifiant pour réduire les frottements entre le matériau et le film de pressage, réduisant ainsi la perte de film de pressage et prolongeant sa durée de vie.
2. Améliorer la capacité de production. Si le taux d'humidité est trop faible lors de l'extrusion, la viscosité entre les différents composants sera faible, ainsi que l'aptitude au formage. L'augmentation du taux d'humidité peut considérablement augmenter la capacité de production des granulés, et si l'effet est positif, la capacité de production peut être augmentée de 30 %.
3. Réduction de la consommation d'énergie. Lorsque la teneur en humidité est faible, la consommation d'énergie des processus d'extrusion et autres augmente. Le nombre d'opérations peut être réduit pour une même quantité d'aliments après conditionnement à la vapeur, réduisant ainsi la consommation d'énergie.
④ Améliorer la qualité des particules. Le contrôle de la quantité de vapeur d'eau ajoutée en fonction des différentes matières premières pendant le revenu peut améliorer la qualité des granulés.
⑤ Améliorer la sécurité alimentaire. Lors du conditionnement à la vapeur, la vapeur à haute température ajoutée peut tuer divers micro-organismes pathogènes contenus dans diverses matières premières et améliorer la sécurité alimentaire.
Après conditionnement, les différentes poudres sont directement envoyées dans la chambre d'extrusion de l'extrudeuse, à laquelle sont ajoutés de la vapeur, de l'eau et parfois de la bouillie de poudre grossière, de la bouillie de viande, etc. La chambre d'extrusion est l'élément central du système d'extrusion, et la plupart des tâches du système sont réalisées par elle. Elle comprend la vis, le manchon, la filière, etc. Ce composant détermine le type d'extrudeuse : monovis ou bivis avec deux arbres parallèles, monovis avec un seul arbre. Sa fonction principale est de mélanger et de cuire les ingrédients, et elle peut être remplie d'eau ou de gaz selon la situation. La chambre d'extrusion est divisée en deux parties : alimentation, mélange et cuisson. La section de mélange est l'entrée par laquelle la poudre tempérée pénètre dans la chambre d'extrusion, et la densité de la matière première est très faible. Lorsque la pression interne de la section de mélange augmente, la densité de la matière première augmente également progressivement, et la température et la pression dans la section de cuisson augmentent fortement. La structure de la matière première commence à changer. Le frottement entre la poudre et la paroi du fût, la vis et la poudre devient de plus en plus important, et diverses poudres sont cuites et mûries sous les effets combinés du frottement, de la force de cisaillement et de la chaleur. La température dans la salle d'extrusion peut gélatiniser la majeure partie de l'amidon et inactiver la plupart des micro-organismes pathogènes.
Certains fabricants d'aliments pour animaux ajoutent actuellement de la bouillie de viande au processus d'extrusion, ce qui permet d'utiliser de la viande fraîche dans leurs recettes plutôt que de la viande séchée seule. Grâce à la teneur en humidité plus élevée de la viande non traitée, la proportion de matières animales dans la composition des aliments est accrue. Augmenter la teneur en viande fraîche procure au moins une sensation de qualité.
Le procédé d'extrusion présente plusieurs avantages :
1. La température élevée et la haute pression générées dans le processus d'extrusion peuvent stériliser efficacement ;
2. Augmenter significativement le taux d'expansion de l'amidon. Il est prouvé que l'extrusion peut atteindre un taux d'expansion de plus de 90 %, améliorant ainsi considérablement sa digestibilité par les animaux.
③ Diverses protéines contenues dans les matières premières sont dénaturées pour améliorer la digestibilité des protéines ;
④ Éliminer divers facteurs antinutritionnels dans les matières premières pour aliments des animaux, tels que l’antitrypsine dans le soja.
L'extrudeuse est équipée d'une filière à la sortie de laquelle la matière première extrudée s'accroît rapidement sous l'effet de la chute brutale de température et de pression. En modifiant les orifices de la filière, les fabricants d'aliments pour animaux peuvent produire des aliments aux formes, tailles et couleurs variées. Cette capacité de combinaison est essentielle à l'évolution du marché, mais les exigences nutritionnelles des aliments pour animaux restent inchangées.
Le produit soufflé est découpé en granulés d'une certaine longueur par un coupeur rotatif. Ce dernier est équipé de 1 à 6 lames. Afin de régler sa vitesse de rotation, le coupeur est généralement entraîné par un petit moteur.
La teneur en matières grasses des aliments secs extrudés pour animaux varie de 6 % à plus de 25 %. Cependant, une teneur trop élevée en matières grasses ne peut être ajoutée lors du processus d'extrusion, car la température et la pression élevées affectent les acides gras insaturés, ainsi que l'extrusion et le moulage des aliments. Par conséquent, la pulvérisation de matières grasses en surface après le soufflage est généralement utilisée pour augmenter la teneur en matières grasses du produit. La graisse chaude pulvérisée à la surface des aliments soufflés est facilement absorbée. La quantité de carburant injectée peut être ajustée en ajustant la vitesse de production et la vitesse d'ajout de matières grasses, mais cette méthode est sujette à des erreurs importantes. Récemment, une méthode de contrôle permettant d'ajuster la quantité de matières grasses ajoutées a été développée. Ce système comprend un système de régulation de vitesse et un système de pompe à huile à injection sous pression positive, avec une marge d'erreur de 10 %. Lors de la pulvérisation, la quantité de matières grasses doit atteindre plus de 5 %, sinon la pulvérisation ne peut être uniforme. Il est courant de pulvériser des digestats de protéines et/ou des arômes sur la surface des aliments pour animaux de compagnie pour améliorer l'acceptation de la nourriture par les animaux (Corbin, 2000) (Nrc2006).
Une fois l'extrusion et le soufflage terminés, il faut sécher les aliments pour éliminer la vapeur et l'eau injectées. Généralement, l'humidité des aliments peut atteindre 22 à 28 % pendant le traitement. Après le traitement, il faut les sécher pour atteindre 10 à 12 % afin de les adapter à leur durée de conservation. Le séchage est généralement réalisé par un séchoir continu avec un refroidisseur séparé, ou par une combinaison des deux. Sans séchage adéquat, les aliments extrudés pour animaux peuvent se détériorer, avec une prolifération microbienne et fongique à un rythme alarmant. La plupart de ces micro-organismes peuvent rendre les chats et les chiens malades. Par exemple, même une infime quantité de toxines produites par la moisissure dans un sac de nourriture pour chiens peut affecter les chiens. La mesure couramment utilisée pour mesurer la quantité d'eau libre dans les aliments pour animaux est l'indice d'activité de l'eau (IAE), défini comme le rapport d'équilibre entre la pression locale de l'eau et la pression de vapeur à la surface des aliments, à la même température. En général, la plupart des bactéries ne peuvent pas se développer si l'IAE est inférieure à 0,91. Si elle est inférieure à 0,80, la plupart des moisissures ne pourront pas se développer non plus.
Il est très important de contrôler la teneur en humidité du produit lors du séchage des aliments pour animaux. Par exemple, lorsque l'humidité du produit est séchée de 25 % à 10 %, 200 kg d'eau doivent être évaporés pour produire 1 000 kg d'aliments secs. Lorsque l'humidité est séchée de 25 % à 12 %, il faut évaporer 1 000 kg d'eau pour produire 1 000 kg d'aliments secs. Le séchage des aliments ne nécessite que 173 kg d'eau. La plupart des aliments pour animaux sont séchés dans des séchoirs à convoyeur circulaire.
03 : Avantages des aliments soufflés extrudés pour animaux de compagnie
En plus des avantages d'une bonne appétence, les aliments soufflés pour animaux de compagnie présentent également une série d'autres avantages :
1. La température élevée, la pression élevée, l'humidité élevée et divers effets mécaniques lors du soufflage des aliments peuvent augmenter considérablement le degré de gélatinisation de l'amidon, dénaturer les protéines et détruire simultanément la lipase produite par divers micro-organismes, ce qui stabilise les graisses. Cela améliore la digestibilité des aliments et leur utilisation.
2. La température élevée et la haute pression de la matière première dans la chambre d'extrusion peuvent tuer une variété de micro-organismes pathogènes contenus dans la matière première, de sorte que les aliments peuvent répondre aux exigences d'hygiène pertinentes et prévenir diverses maladies du tube digestif causées par l'alimentation.
③L'extrusion et le soufflage peuvent produire des produits granulaires de différentes formes, tels que la nourriture pour chat peut être produite en forme de poisson, la nourriture pour chien peut être produite en forme de petit os, ce qui peut améliorer le désir des animaux de compagnie de manger.
④ La digestibilité des aliments peut être améliorée en soufflant, et l'appétence et l'arôme des aliments peuvent être améliorés, ce qui est particulièrement important pour les jeunes chiens et chats dont les organes digestifs ne sont pas encore développés.
⑤La teneur en eau des granulés extrudés secs n'est que de 10 à 12 %, ce qui peut être stocké pendant une longue période sans provoquer de moisissure.
04 : L'effet de l'extrusion sur la digestibilité des nutriments
Le processus d’extrusion des aliments pour animaux de compagnie a un impact significatif sur la digestibilité de divers nutriments, en particulier l’amidon, les protéines, les graisses et les vitamines.
L'amidon subit une gélatinisation sous l'action combinée de la température, de la pression et de l'humidité pendant le tempérage et l'extrusion. Ce processus spécifique consiste en ce que l'amidon du mélange de poudre commence à absorber l'eau et à se dissoudre lors du conditionnement à la vapeur, perdant ainsi sa structure cristalline d'origine. Pendant le processus d'extrusion, avec l'augmentation de l'humidité, de la température et de la pression, l'effet de gonflement de l'amidon s'intensifie et, dans une certaine mesure, les granules d'amidon commencent à se rompre, ce qui entraîne la gélatinisation de l'amidon. Lorsque le matériau extrudé est extrudé hors de la filière, la pression chute brusquement à la pression atmosphérique, les granules d'amidon éclatent brutalement et le degré de gélatinisation augmente également fortement. La température et la pression lors du processus d'extrusion affectent directement le degré de gélatinisation de l'amidon. Mercier et al. (1975) ont constaté qu'avec une teneur en eau de 25 %, la température optimale d'expansion de l'amidon de maïs était de 170 à 200 °C. Dans cette plage, la digestibilité in vitro de l'amidon après gélatinisation pouvait atteindre 80 %. Comparée à la digestibilité avant expansion (18 %), elle a considérablement augmenté de 18 %. Chiang et al. (1977) ont constaté que le degré de gélatinisation de l'amidon augmentait avec la température dans la plage de 65 à 110 °C, mais qu'il diminuait avec l'augmentation de la vitesse d'alimentation.
Le conditionnement à la vapeur et l'extrusion ont également un impact significatif sur la digestibilité des protéines. La tendance générale est de les faire évoluer dans un sens favorable à la digestion animale. Sous l'action du conditionnement à la vapeur et de la pression mécanique, les protéines se dénaturent pour former des granulés et leur solubilité dans l'eau diminue. Plus la teneur en protéines est élevée, plus la solubilité dans l'eau diminue.
La gélatinisation de l'amidon a également un impact significatif sur la solubilité des protéines dans l'eau. L'amidon gélatinisé forme une membrane enveloppante autour de la protéine, ce qui entraîne une diminution de sa solubilité dans l'eau.
Après l'expansion de la protéine, sa structure change également, et sa structure quaternaire se dégrade en une structure tertiaire, voire secondaire, ce qui réduit considérablement le temps d'hydrolyse des protéines lors de la digestion. Cependant, l'acide glutamique ou l'acide aspartique présents dans la protéine réagissent avec la lysine, ce qui réduit son taux d'utilisation. La réaction de Maillard entre le groupe ε-amino des acides aminés et les sucres à haute température réduit également la digestibilité des protéines. Les facteurs antinutritionnels présents dans les matières premières, comme l'antitrypsine, sont également détruits par la chaleur, ce qui améliore la digestibilité des protéines par les animaux.
Pendant tout le processus de production, la teneur en protéines des aliments reste pratiquement inchangée et la puissance des acides aminés ne change pas de manière significative.
Date de publication : 02/03/2023