La combinación de extrusión y aústica mejora la producción de camarón.

En la actual situación de mercado, incrementar la eficiencia en la producción acuícola es un imperativo. Los conceptos tales como la nutrición de precisión, más que constituirse en un avance a mediano plazo, han pasado a ser una necesidad para el mantenimiento de las operaciones acuícolas.

Por: César Molina Poveda, Ph.D. Manuel Espinoza Ortega, M.Sc *

Actualmente por lo tanto, la tendencia es ubicar los puntos en la producción que se puedan mejorar y realizar los ajustes para hacer cada vez más eficiente y rentable a la camaronera, lo que pasará necesariamente al adoptar nuevas tecnologías en cada área o campo disponible.

En la camaronicultura estas áreas están bastante bien identificadas; siendo por un lado, el alimento balanceado que constituye un costo de producción considerable, y por otro, la estrategia de alimentación.

En este contexto, la disrupción tecnológica ayuda en gran medida a enfrentar la crisis ocasionada por el COVID-19 y las caídas de precio del camarón asociadas a ella.

El presente artículo explora la combinación de dietas extruidas con una estrategia de alimentación automatizada con acústicos pasivos, capaz de mejorar ostensiblemente el crecimiento y reducir al mismo tiempo el factor de conversión alimenticia (FCA) en juveniles de L. vannamei.

1. Ventajas de los alimentos extruidos en comparación con los peletizados.

La nueva realidad evidencia diferencias entre los métodos de fabricación de alimentos que quizás antes no se habían observado con detenimiento.

La extrusión como tecnología para el procesamiento y especialmente la cocción de alimentos, se adaptó desde diferentes aplicaciones a la alimentación de especies acuícolas (Sørensen, 2007; Tacon, 2017; Welker et al., 2018; Kavalek y Plachý, 2019) y representa uno de los desarrollos más versátiles y energéticamente eficientes cuando se trata de cocción de ingredientes.

Uno de los mayores desafíos de la extrusión para camaronicultura fue lograr el hundimiento de los pellets, lo que se logró con sistemas de desgasificación diseñados de tal forma que permiten extraer agua en forma de vapor desde la masa, lo cual a su vez permite que el alimento sea hundible 100%.

Actualmente se encuentra disponible una amplia variedad de configuraciones u opciones tecnológicas para la producción de alimentos extruidos para camarones (Rokey, 2004).

Por ejemplo, con el uso de extrusoras de doble tornillo con control de energía mecánica específica, la tasa de cizallamiento se regula a través del manejo de la velocidad de los tornillos.

También por este medio se puede compensar el desgaste para que la energía mecánica sea constante.

Finalmente, con el control de densidad se ha logrado mejorar la estabilidad del alimento en el agua, así como otras características y ventajas en comparación con la peletización tradicional (Bortone, 2005).

La extrusión, tiene un papel de liderazgo en el contexto de la producción moderna de alimentos acuícolas (Sørensen, 2007; Tacon, 2017; Welker et al., 2018; Kaválek y Plachý, 2019).

A diferencia de la peletización, el proceso de extrusión incluye cocinar y mezclar ingredientes a alta temperatura y presión por un tiempo corto (≈5 segundos).

La extrusión se puede utilizar para el desarrollo de alimentos con aplicaciones específicas, permite una mejor gestión de la materia prima utilizando ingredientes insuficientemente utilizados o previamente no aceptados, porque se creía que eran pobres en la disponibilidad de ciertos nutrientes.

Por otro lado, la extrusión como un proceso de fabricación multifuncional permite varias aplicaciones (Singh et al., 2007) para la producción de los alimentos acuícolas, tanto para fases iniciales como para engorde.

Las condiciones de manufactura en extrusión tienen un impacto directo sobre las propiedades fisicoquímicas del producto, que pueden afectar la durabilidad y la estabilidad de los pellets (Molina y Espinoza, 2019).

Las condiciones durante el procesamiento también pueden incidir sobre la calidad nutricional de los ingredientes y por ende, influir en la digestibilidad (Welker et al., 2018; Molina y Espinoza, 2020).

La extrusión, tiene un papel de liderazgo en el contexto de la producción moderna de alimentos acuícolas. A diferencia de la peletización, el proceso de extrusión incluye cocinar y mezclar ingredientes a alta temperatura y presión por un tiempo corto (≈5 segundos).

Aunque en los inicios de la alimentación automática, la combinación de estos equipos con dietas peletizadas constituyó un punto de ruptura en cuanto a parámetros productivos. Sin embargo, en el caso específico de los alimentos para camarón, se prevé una continua y progresiva migración hacia los alimentos extruidos que resisten mucho mejor a los esfuerzos, sin desintegrarse, y en definitiva permiten que todo el diseño y entramado nutricional llegue íntegro directamente hasta el camarón. Tal como ocurrió en la industria del salmón de Chile en los años 80, transcurrieron pocos años para que se evidencien totalmente las ventajas de usar dietas extruidas en combinación con alimentadores para jaulas marinas y el cliente se incline hacia este tipo de tecnología.

La evolución en salmonicultura hacia el uso de alimento extruido muy probablemente se aceleró porque los medios para el transporte del alimento hacia los dispensadores para jaulas marinas son medios neumáticos.

Estos transportadores funcionan con corrientes de aire que llevan el alimento desde una tolva madre hacia los dispensadores y hacen mucho más evidente la generación de finos y la desintegración en partículas que sufren los alimentos peletizados.

Por tanto, en los próximos años podría darse un paulatino reemplazo de los alimentos peletizados para camarón.

Este proceso sería más rápido en algunas regiones que en otras, puesto que las plantas de extrusión requieren una mayor inversión y especialización para operar; sin embargo, los beneficios de este tipo de alimento compensan el precio como la complejidad de operación, haciendo que esta tecnología se acepte cada vez más al lado del cliente, por su adaptabilidad a la automatización en el dispensado del alimento.

Siendo este el escenario, en poco tiempo la discusión se centraría en cómo mejorar los métodos de extrusión en alimentos para camarón, con el objetivo de hacerlos aún más adecuados para la dispensación automática.

Varios autores han encontrado ventajas en el uso de alimento extruido en crustáceos, por ejemplo, Misra et al. (2002) en postlarvas de Macrobranchium rosembergii (14,5-14,9 mg) alimentadas con alimento granulado o extruido durante 60 días, encontraron una mejor tasa de crecimiento específico, mejor hidroestabilidad y relación de eficiencia proteica en comparación con el pellet. La pérdida de nutrientes fue mínima en el alimento extruido y se verificó un factor de conversión más bajo.

Chamberlain, (2004) informó un ensayo que consistió en una formulación con dos alimentos granulados o extruidos en dos tamaños diferentes con juveniles de L. vannamei, sembrados a 50 camarones por metro cuadrado durante 12 semanas. Los resultados mostraron una mayor supervivencia y ganancia de peso, además de una mayor eficiencia alimenticia con el alimento fabricado por extrusión.

A demás, Tacon et al., (2003) demostraron que el alimento extruido en términos de crecimiento fue superior al peletizado cuando se probó en animales de 0.95 g, en un sistema de tanque con agua corriente clara, en instalaciones interiores.

Resultados recientes publicados por Molina y Espinoza (2019, 2020) mostraron un mejor desempeño del alimento extruido como consecuencia de mejoras en digestibilidad de proteína, carbohidratos y aminoácidos. Esto sumado a las mejores características físicas hacen que el alimento extruido mantenga su integridad en el alimentador automático.

En cuanto a las ventajas biológicas, las condiciones durante el procesamiento también influyen en la calidad nutricional de los ingredientes y, en consecuencia, influyen en la digestibilidad, como lo demuestran Welker et al., (2018) en la trucha arco iris.

Además, como se indicaba anteriormente, el proceso de extrusión desnaturaliza las enzimas indeseables y desactiva algunos factores anti-nutricionales que mejoran la biodisponibilidad de los ingredientes (Singh et al., 2007).

Este mismo efecto fue reportado por Molina y Espinoza, (2020) en juveniles de L. vannamei en donde los coeficientes de digestibilidad de arginina, isoleucina, lisina, metionina, treonina, glicina y prolina fueron significativamente mayores en alimento extruido que en peletizado.

2. Utilización del alimento fabricado por extrusión en la alimentación automática.

2.1 Mejor flujo en tolva.

Los alimentos balanceados extruidos se adaptan perfectamente al funcionamiento de los equipos de alimentación automática. La mínima cantidad de finos generada favorece a la continuidad en el trabajo de los motores dispensadores, ubicados bajo las tolvas donde se deposita el alimento.

Otros tipos de alimentos no extruidos generan polvo, el cual incide en los componentes del sistema de alimentación, provocando atascos y fallas mecánicas.

La resistencia del alimento extruido, así como las propiedades para fluir fácilmente son también determinantes a la hora de mantener el funcionamiento continuo en un alimentador.

La facilidad de descarga dentro de las tolvas de los alimentadores automáticos se consigue debido a que la longitud del corte de los extrusos es constante y precisa, lo que da como resultado mayor homogeneidad en el largo y con ello mayor número de extrusos por kilogramo, comparado con el alimento peletizado. Esto a su vez permite un mejor ordenamiento de los extrusos dentro de la tolva, con menor espacio entre unidades.

En cuanto a la interacción entre la tolva del alimentador y la dieta extruida, cabe señalar que con el paso del tiempo los diseños y la selección de los materiales de las tolvas han mejorado considerablemente.

Estos materiales de la tolva deben tener una naturaleza que permita un flujo ininterrumpido, el coeficiente de rozamiento entre el alimento y el material de la tolva debe ser el menor posible. El flujo libre del alimento en la tolva depende en gran medida del ángulo de inclinación en el cono de descarga, pero también influye el coeficiente de rozamiento entre el alimento y el material.

El alimento extruido al ser más liso genera una menor fricción (menor coeficiente de rozamiento), lo cual conlleva a una mejor descarga en comparación con el alimento peletizado (Fig. 1). El alimento peletizado tiende a quedar estancado en ciertas partes de la tolva, formando un patrón de “embudo” (Fig. 1A), mientras que el alimento extruido fluye libremente en flujo másico hacia la abertura inferior (Fig. 1B).

Figura 1. Patrón de flujo de un alimento (A) peletizado frente a un (B) extruido en una tolva de prueba.

2.2 Mayor resistencia a estrés mecánico

Otro aspecto de vital importancia es la resistencia del alimento extruido al paso por los motores de dosificación. El alimento extruido tiene una mayor resistencia que el alimento peletizado.

Un indicativo de la resistencia que ofrecen los alimentos balanceados a los esfuerzos mecánicos es el índice de durabilidad. Para determinar la diferencia en resistencia de un alimento extruido con varios alimentos peletizados se realizó una determinación de resistencia, utilizando el equipo Holmen NHP 100 (New Holmen Portable Pellet Tester, Holmen Feed, Norfolk, UK).

En el dispositivo una corriente de aire en régimen turbulento agita una muestra de alimento dentro de una cámara perforada, eliminándose constantemente los fragmentos de alimento que se desprenden durante la prueba. La tolva tiene perforaciones de 2.5 mm de diámetro. El temporizador ajustado a 120 segundos permite controlar el tiempo (Wolska et al., 2016).

Al final de las evaluaciones los resultados indican una mayor resistencia del alimento extruido sobre cualquiera de los alimentos peletizados ensayados (Fig 2). El tener un índice de dureza alto permite que los alimentos balanceados soporten mejor la manipulación, estibaje y transporte, así como también la dosificación a través de los alimentadores automáticos.

Figura 2. Comparativo del índice de dureza entre un alimento extruido y cinco alimentos procesados por peletización.

La tendencia del transporte neumático de alimento para la alimentación de tolvas en las granjas de camarón está tomando auge, por tanto, la determinación del índice de durabilidad del pellet (PDI) es una forma de predecir la resistencia que va a tener cada tipo de alimento en estas condiciones de estrés mecánico.

Durante este tipo de transporte, los alimentos peletizados, a diferencia de los extruidos, se rompen generando polvo y partículas que ya no son consumidas por los animales de destino (Wolska et al, 2016).

2.3 Mejor relación de sonido

El alimento extruido por sus características físicas parecería ser un alimento ideal para utilizarlo en combinación con alimentadores automáticos acústicos, debido a que su mayor dureza podría ser una ventaja para la detección del sonido.

Peixoto et al. (2020) informó que la textura de las dietas estuvo estrechamente relacionada con la intensidad acústica cuando el camarón estuvo alimentándose, por lo que una mayor dureza de la dieta extruida puede ser una ventaja para la detección de sonido.

3. Valoraciones de campo

Para este análisis de datos se seleccionaron 639 piscinas de tierra, con una extensión promedio en el rango de 8 a 12 ha, ubicadas en la provincia del Guayas, Ecuador.

Las piscinas escogidas correspondieron al periodo 2018-2020 que fueron alimentadas con alimentos de 35% de proteína, tanto peletizados como extruidos.

Los ciclos productivos fueron seleccionados para evaluar el efecto del tipo de alimento (peletizado y extruido) y la estrategia de alimentación (manual, automática y sónica) sobre el crecimiento, supervivencia, rendimiento y conversión alimenticia.

La alimentación manual de 1-2 veces al día al voleo, corresponde al protocolo y manejo aplicado por cada camaronera con piscinas alimentadas con alimento nutricionalmente completo peletizado, de 2.0 mm de diámetro y extruido de 1.9 mm.

En cuanto a los datos con alimentación automática con ajuste de tiempo se usaron alimentadores solares con timer, programados para alimentar cada hora en un radio de dispersión de 12 - 15 metros.

Al igual que en la alimentación manual las dietas fueron de 35% de proteína con iguales tamaños. Dos marcas de alimentadores fueron usadas para alimento peletizado y para dispensar extruido se incluyó una tercera marca de alimentador automático, con similares características que las dos marcas anteriores.

Un tercer grupo de ciclos de producción, basado en el uso de alimentadores automáticos con hidrófonos de 2 marcas distintas, fue conectado remotamente a computadoras que a través de un programa procesaban el sonido generado por las mandíbulas del camarón cuando se alimentaba, y de esta manera calculaba la cantidad de alimento a dispensar.

El alimento pellet fue en su gran mayoría alimento con 1.8 mm de diámetro, con un perfil nutricional completo.

Los resultados indican que la alimentación manual del alimento extruido genera mayor rendimiento (48 vs 44 lb/ha/día) que aquellos alimentados con alimento peletizado, aun habiendo durado 12 días más el ciclo de producción (ver Tabla 1).

En el caso de la estrategia de alimentación con alimentadores automáticos con temporizador (timer), el patrón se repitió, siendo nuevamente los rendimientos (lb/ha/ día) mayores en el caso de aquellas piscinas que recibieron alimento extruido. Sin embargo, el FCA fue algo mayor en este último alimento, pero a la vez el peso de cosecha fue 3 gramos más que el peso final alcanzado con el alimento peletizado (ver Tabla 1).

Tabla 1. Resultados zootecnicos provenientes de diferentes metodos de alimentación con pellet y extruido, durante el periodo 2018-2020 en la provincia del Guayas (Ecuador).

Un 22% de mayor rendimiento (lb/ha/día) fue encontrado cuando el alimento extruido fue suministrado con alimentadores acústicos, en comparación con alimentación con pellet asistida con hidrófonos. Aunque la supervivencia se mantuvo constante, el FCA se vio claramente beneficiado con el uso del extruido.

En cuanto a las densidades de siembra se observó que en general la estrategia con alimentadores acústicos permite incrementar el número de animales por hectárea, y aun así llegar a un mayor peso final. Los días de producción son menores (-10%) cuando se utiliza la combinación alimento extruido/alimentación acústica en referencia a sónico-pellet.

Por otro lado, el alimento acumulado promedio (kg/ha/día) correspondiente a la combinación extruido-sónico es comparativamente mayor (44.11 kg/ha/día) comparado con todas las otras estrategias y sus combinaciones; lo que tiene como efecto una mayor velocidad de crecimiento semanal (1.72 g/ semana), así como más libras cosechadas promedio (6,327 lb/ha) a favor de sónico-extruido. Una disminución del FCA es evidente cuando se compara con la combinación sónico-pellet (1.67 vs 1.96).

En general, la estrategia sónica hace más evidentes las diferencias productivas al comparar peletizado versus extruido. Los ciclos que recibieron alimento en modo sónico, combinado con dietas extruidas, son las que han alcanzado mayores índices productivos en cuanto a crecimiento y eficiencia alimenticia, con una reducción en el número de días de producción (alrededor de 18 días), usando el alimento extruido en combinación con acústicos pasivos.

La alimentación con temporizador (timer) y dieta extruida también mostró mejores resultados que timer- pellet en cuanto a libras cosechadas y rendimiento.

En cuanto a la supervivencia, se observó que las estrategias con alimentación sónica tienen 52% de supervivencia en promedio, lo cual estaría relacionado con el mayor peso final conseguido (27g); comparado con las demás estrategias que llegaron a 23 g como media de peso final y cuyo promedio de supervivencia fue de 55%.

Conclusiones

La acuicultura de precisión requiere una combinación de factores tanto nutricionales físicos y de manejo, que forman parte de un engranaje disruptivo que es cada vez más necesario implementar.

Las características de las dietas extruidas, tanto físicas, químicas y biológicas permiten un mejor aprovechamiento de los nutrientes debido a su mayor cocción; lo que sumado a la dispensación automática, permite mejorar los índices productivos, proporcionando un mayor crecimiento y a la vez reduciendo el factor de conversión alimenticia.

Una mejor calidad nutricional del alimento extruido (con mejores digestibilidades en proteína, carbohidratos y aminoácidos esenciales), sumada a la entrega de alimento fresco con la frecuencia justa, a demanda; evidentemente tiene su efecto en el crecimiento y la eficiencia alimenticia del camarón.

Con la incorporación de cada vez más granjas camaroneras al uso de la tecnología, acompañada de un alimento que brinde el máximo rendimiento del camarón, se espera que la producción vaya en incremento sin la necesidad de aumentar área destinada a la acuicultura y siendo a la vez más sustentable por libra de camarón producida.

Este artículo fue desarrollado por el departamento de I+D de Skretting Ecuador y es autoría de: César Molina Poveda, Ph.D. y Manuel Espinoza Ortega, M.Sc. Correspondencia con los autores: cesar. molina@skretting.com Nota del editor: las referencias citadas por los autores al interior del texto se hayan disponibles bajo previa solicitud a nuestro equipo editorial. Más información: https://www.skretting.com/es-EC/