Tekli bileşenlerin hidrotermal işlenmesi

Kahl’ın yassı kalıp pelet değirmeninin yanı sıra en iyi bilinen makinelerinden birisi “ekspander” makinesidir. Yem üretiminde hijyenizasyondan pelet kalitesinin iyileştirilmesine kadar birçok avantaj sağlar. İlgili hidrotermal işleme ile birlikte bir ekspander kullanmanın avantajları, soya fasulyesi gibi tekli bileşenlerin işlenmesinde özellikle belirgin hale gelir.

Markus Lukaszczuk
Bölge Satış Müdürü
Amandus Kahl

YEM ENDÜSTRİSİNE YENİ TALEPLER: SOYA FASULYESİNİN ETKİSİ
Soya fasulyesi, dünya genelinde tarımdaki en önemli yağlı tohumdur. Küresel tarım arazilerinin yaklaşık %6’sı soya fasulyesi yetiştirmek için kullanılır. Genellikle fasulyenin yaklaşık yüzde yirmilik yağ içeriği dışarı atılır veya çıkarılır, ardından insanların tüketimine sunulur. Kalan soya fasulyesi yağı ve soya fasulyesi ekstraksiyon küspesi, %35 (soya fasulyesi yağı) veya %48 (soya fasulyesi ekstraksiyon küspesi) protein içeriğine sahiptir. Bu nedenle, orijinal soya fasulyesinin yaklaşık %80’i yem endüstrisinde yağ ve ekstraksiyon küspesi şeklinde kullanılmaktadır. Bu protein konsantrelerinin yem endüstrisinde kullanılmasının bir sebebi vardır. Pres küspesi ve ekstraksiyon küspesi, hayvan performansını arttıran çok iyi bir amino asit dizisine sahiptir. Ayrıca yüksek protein içeriği nedeniyle, yem rasyonlarının protein konsantrasyonunu, hayli verimli şekilde arttırılabilmektedir.

Soya kırığı: Genişletilmiş Soya Fasulyesi, © Petrolle Photography

Bununla birlikte, soya fasulyesinin hayvan yemi üretiminde kullanılması, soya fasulyesinin Güney Amerika veya ABD’den ithal edilmesi gerektiği anlamına gelmez. Ekolojik yönleri dikkate almak ve önemli ölçüde daha küçük bir karbon ayak izi bırakmak istiyorsak, genetiği değiştirilmemiş Avrupa soya fasulyesinin kullanımı doğru bir seçimdir. Sonuç olarak, bu GDO’suz soya fasulyesine olan talep giderek artmaktadır.

KANATLI VE SIĞIR BESLENMESİNDE SOYA FASULYESİ
Soya fasulyesinin besin bileşimi önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Yetiştirilen bölgenin iklimine ve kullanılan çeşide bağlı olarak protein içeriği, protein çözünürlüğü, enerji içeriği ve besleyici olmayan maddelerin içeriği değişiklik arz eder. Bu faktörler, her bir soya fasulyesi grubunun besin analizini gerektirir.

Genel olarak soya fasulyesi, antibesinsel etkiye sahip tripsin inhibitörlerinin inaktivasyonunu sağlamak için kanatlı yemlerinde kullanılmadan önce, hidrotermal işleme (proses) tabi tutulmalıdır. Tripsin inhibitörleri ikincil bitki maddeleridir ve proteaz inhibitörleri arasında sayılırlar. Bu proteaz inhibitörleri, tripsinlerin enzim grubu ile etkileşime girer ve genel olarak sindirim enzimlerinin proteolitik aktivitesini inhibe eder. Bu inhibitör etki, besinlerin sindirilebilirliğini azaltır.

Etlik piliç besisinde, yaşamın ilk ila dördüncü haftasında, rasyona maksimum %15 oranında soya fasulyesi karıştırılabilir. Son besi döneminde %20’ye varan oranlar mümkündür. Yeme daha yüksek ilaveler, karın bölgesinin veya viseral yağın, yağlı bir kıvam almasına neden olur.

Sığır beslenmesinde, özellikle üreaz enzimi sorunlara neden olabilir. Soya fasulyesinin üreaz içeriği, ürenin amonyağa parçalanmasını hızlandırır ve rumende proteinlerin parçalanmasını hızlandırır. Bu, rumende aşırı miktarda amonyak akışına yol açar ve hayvanın performansını düşürür. Dolayısıyla sığırların beslenmesinde sadece hidrotermal olarak işlenmemiş az miktarda soya fasulyesi kullanılabilir.

Bu durum, soya fasulyesinin hayvan yemlerinde kullanılması için hidrotermal işlemin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. İçerdiği proteinlerde çok önemli bir değişiklikten kaçınmak ve onları sindirim için hazır tutmak adına, bu işlemenin nazikçe yapılması önemlidir.

H2O ve KOH içindeki protein çözünürlüğü, soya fasulyesinin nazikçe işlenmesi için bir gösterge görevi görür. Söz konusu değer, hidrotermal işlem sırasında proteinlerin ve amino asitlerin büyük ölçüde bozulmadan kalmasını sağlar. Çeşitliliğe bağlı olarak, ham soya fasulyesinin protein çözünürlüğü de büyük ölçüde değişebilir. Bu nedenle bir işleme süreci, ham maddeye göre uyarlanmalıdır.

TESİS: Polonya’da hidrotermal reaktör ve ekspander ile karma yem tesisi, © AMANDUS KAHL

Yukarıdaki tablo, kompozisyonları açısından yerli soya çeşitlerinin ne kadar farklılık gösterebileceğini ortaya koymaktadır. Özellikle protein çözünürlüğü ve tripsin inhibitör aktivitesi, başarılı bir hidrotermal işlem için önemli göstergelerdir. Başarılı bir işleme sağlamak için, ham maddenin sürekli analizi gereklidir. Ardından, işlemi optimize etmek için hidrotermal prosesin parametreleri uyarlanmalıdır. Tepe (crown) ekspanderi, ham maddeye kolay uyum sağlar. Alternatif olarak, şartlandırıcıdaki (kondisyonerdeki) tutma süresi anında ayarlanabilir.

Tripsin inhibitörleri gibi, üreaz da ısıl işlem sırasında inaktive edilir. Tripsin inhibitör aktivitesinin (TIA) analitik olarak belirlenmesi çok karmaşıktır. Bu nedenle, pratikte, belirlenmesi daha kolay olan üreaz aktivitesi genellikle referans olarak kullanılır. Söz konusu iki değer birbiriyle ilişkili olduğu için bu mümkündür.

AMANDUS KAHL’IN HİDROTERMAL TESİSİ
Aşağıda, Amandus Kahl’ın bir hidrotermal tesisinin tasarımı ve süreci açıklanmaktadır:
Hidrotermal işlemden önce, soya fasulyesi bir kırma valsli değirmende ezilir. Ezildikten sonra ürün serbestçe akar ve yüksek özgül yüzey alanı sayesinde hızlı bir şekilde ısıtılabilir.

Bir karıştırma şartlandırıcısında, ürün hidrotermal reaktöre girmeden önce buhar vasıtasıyla ısıtılır. Bu reaktör, karıştırıcı kollarının ürünü hareket halinde tuttuğu birkaç seviyeli silindirik bir haznedir. Sıcaklık ve nem, zeminlerde ısı değişim sistemi ve direkt buhar enjeksiyonu imkânı ile düzenlenmektedir. Artan nem (yaklaşık %20) ve sıcaklık (100°C) çekirdeği “yumuşatır” ve bu aşamada zaten besleyici olmayan faktörler belirli bir dereceye kadar azalır. Bu adımda, ezilmiş ürün, ekspanderde daha fazla işlenmeden önce belirli bir süre boyunca yaklaşık 100°C’de kalır.

Soya fasulyesinin bir KAHL ekspanderde işlenmesi, termomekanik bir HTST işlemi (Kısa Süreli Yüksek Sıcaklık) sağlar. Bu işlem, yüksek basınçlarda (30 ila 70 bar) ve yüksek sıcaklıklarda (120 ila 140°C) üründe bulunan suyun hala sıvı halde olduğu gerçeğinden yararlanır. Ürün, çıkıştaki ekspanderden ayrıldığında ve basınç 1 bar’a düştüğünde, su aniden buharlaşır ve fasulye hücrelerini kırar. Söz konusu işlem ayrıca besleyici olmayan maddeleri önemli ölçüde azaltır. Ardından çekirdekler, KAHL bantlı kurutucu ile depolama nemine kadar nazikçe kurutulur.

Burada, uzun süreli ve kısa süreli işlemin bir kombinasyonunun, ekstraksiyon küspesinde baypas proteininin (UDP) artmasına ve tahıllarda nişastanın modifikasyonuna izin verdiği belirtilmelidir. Yenilikçi tepe (crown) çıkışının kullanılması, farklı işlem amaçları için en yüksek esnekliği sağlar. Hidrolik olarak ayarlanabilen koni, farklı spesifik enerji girişlerinin ayarlanmasına izin verir ve farklı ürünler için optimal işleme imkanı sağlar.

Vidanjör: Tepe (crown) ekspanderinin kesiti, © AMANDUS KAHL

HİDROTERMAL İŞLEMİN SONUÇLARI
Amandus Kahl’ın hidrotermal prosesi, tripsin inhibitörleri ve üreaz gibi besleyici olmayan faktörleri güvenli bir şekilde etkisiz hale getirir. Aynı zamanda, proteinlerin optimal sindirilebilirliğini sağlayan yüksek protein çözünürlüğü korunmuş olur. Aşağıdaki tablo, tam yağlı soya fasulyesinin tipik bir işleme sürecine tabi tutulmasının sonuçlarını göstermektedir. Ham maddedeki TIA, Amandus Kahl tarafından standart işlem (tablodaki sol sütuna bakınız) kullanılarak 6,5 ila 4 mg/g arasında değişen değerlere düşürülebilir. Soya, bu işlemden sonra sığırlara ve yetişkin tek midelilere hiçbir çekince olmadan verilebilir. Genç hayvanların beslenmesi ise, daha uzun bir ön şartlandırma periyodu ile daha yoğun bir işlem (tabloda sağdaki sütuna bakınız) gerektirir.

Daha yoğun bu işleme ile TIA, optimal bir işlemeyi gösteren 4 mg/g’dan daha düşük değerlere düşürülebilir. Üreazın aktivitesi neredeyse tamamen engellenebilir. 0,4 mg/g*dk’dan düşük değerler hayvan besleme için güvenli kabul edilir. Aynı zamanda Amandus Kahl prosesi sayesinde %20 civarındaki yüksek protein çözünürlüğü korunur. Böylece optimum sindirim sağlanır (Asam ve ark. 2014).

ÖZET
Soya fasulyesi hayvanların beslenmesi için büyük önem taşır. Bununla birlikte, kolayca sindirilebilmeleri için yemlere eklenmeden önce hidrotermal olarak işlenmeleri gerekir. Açıklanan prosese ek olarak, yüksek sıcaklıklarda (> 150°C) (kuru) ekstrüzyon gibi başka işleme yöntemleri de vardır. Açık alevle veya kızılötesi radyasyonla (> 250°C) kızartma da sıklıkla kullanılır. Bu işlemler tipik olarak sadece hidrotermal prosesten daha yüksek sıcaklıkları değil, aynı zamanda daha düşük nem seviyelerini de içerir. Söz konusu işlemler, besleyici olmayan faktörleri de yeterince yok eder, ancak aynı zamanda soya fasulyesi bileşenlerinin daha güçlü bir denatürasyonuna neden olarak ürünün besleyici değerini azaltır.

Burada sunulan hidrotermal proses sırasında, yüksek nem içerikleri proteini çok yüksek derecede denatürasyona karşı korurken, besleyici olmayan maddeleri güvenilir bir şekilde azaltır. İlgili proses, bu farklı etkileri eşit ölçüde gerçekleştirir.