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UNIVERSIDAD EARTH
ESTABILIZACIÓN ANAERÓBICA DE DESECHOS DE COMIDA PARA LA
ELABORACIÓN DE SUPLEMENTOS ALIMENTICIOS PARA CERDOS
María Belén Granja
Oswaldo Menéndez
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al título
de Ingeniero(a) Agrónomo(a) con el grado de Licenciatura
Guácimo, Costa Rica
Diciembre, 2002
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero(a) Agrónomo(a) con el grado de Licenciatura
Profesor Asesor
[Digite el nombre de su Asesor]
Profesor Coasesor
[Digite el nombre del Coasesor]
Decano
Daniel Sherrard, Ph.D.
Candidato(a)
[Clic aqui y digite su nombre]
Diciembre, 2002
ii
DEDICATORIA
Les dedico este trabajo a mis padres, Oswaldo y Sylvia porque de alguna manera
ellos vivieron cada momento de estos cuatro años conmigo, a mis abuelos
Oswaldo y María Laura ya que siempre me han brindado su apoyo incondicional.
Finalmente se o dedico a mis hermanas Susana y Cristina que siempre han creído
en mi.
Oswaldo Menéndez N.
Dedico este trabajo a todas las personas interesadas en buscar
soluciones prácticas a los problemas que se están presentando por la
desintegración de los sistemas agrícolas.
María Belén Granja
iii
AGRADECIMIENTO
Queremos agradecer a Dios y a nuestras familias por el apoyo incondicional
que nos han entregado a lo largo de nuestras vidas. También agradecemos a
todas las personas que nos ayudaron y brindaron apoyo a lo largo del proyecto y
que hicieron esto posible, primero a nuestros asesores Doña Jane Yeomans y Don
Carlos Hernández, a los profesores Raúl Botero y Suichi Okumoto. A Gabriela
Lizano, Don German, Don Carlos y Don Franklin López del CATIE. A nuestros
compañeros Oliver Vásquez, Alejandro Morera, Gabriel Villacís, Alberto Vásquez y
Juan Mario Rojo. Finalmente agradecemos a Bolainas.
Oswaldo y Belén
iv
RESUMEN
En vista a la alta generación de desechos que se esta dando alrededor del
mundo, el presente trabajo tuvo como principal objetivo el de lograr un suplemento
alimenticio peletizado para cerdos a partir de residuos alimenticios de la cafetería
de la Universidad EARTH. Esto se logró colocando capas de residuos alimenticios
triturados (para disminuir la humedad), alternando con capas de semolina de arroz
en un balde de 20 Kg y fermentándolos con EM (Microorganismos Eficientes),
para luego ser peletizados en un molino de carnes, obteniendo un ensilaje de
buena calidad. Las variables independientes que se evaluaron fueron la semolina
y diferentes diluciones de EM. Se realizaron 2 tratamientos con respecto a la
semolina de arroz, uno con semolina previamente fermentada y otro sin fermentar.
Ambos tratamientos contaron con tres diferentes concentraciones de EM (5, 10 y
15%) para fermentar los residuos de comida. Se evaluaron las características
físicas del producto como consistencia, textura y apariencia. Además se evaluó la
composición química del producto por medio de materia seca, proteína cruda,
energía metabolizable y pH,. Los resultados obtenidos dieron que el producto con
semolina fermentada y una dilución de EM al 10 % presentaron mejores
características de textura, consistencia y palatabilidad. El tratamiento con semolina
previamente fermentada tuvo un mejor porcentaje de proteína cruda y un pH más
adecuado. La energía metabolizable y la materia seca no tuvieron diferencias
significativas entre los tratamientos. El producto tuvo una buena aceptación por
parte de los cerdos evidente en la palatabilidad del producto.
Palabras Claves: Fermentación, residuos de alimentos, semolina de arroz, EM,
Microorganismos Eficaces, ensilaje.
Granja, MB; Menéndez, OJ. 2004. Estabilización anaeróbica de desechos de
comida para la elaboración de suplementos alimenticios para cerdos.
Trabajo de Graduación, Las Mercedes de Guácimo, CR, Universidad
EARTH. 45p.
v
ABSTRACT
The main goal of this project was the production of a pelletized feed product for
pigs prepared with kitchen waste from EARTH University’s cafeteria. Food scraps
were collected from the cafeteria, ground to remove excess moisture, mixed with
rice semolina and EM (Efficient Microorganisms), and fermented for 1 week in 20kg plastic containers. The resulting product was again ground, and then dried, to
form pellets. Two types of rice semolina (fermented and non-fermented), and three
concentrations of EM (5%, 10%, and 15%) were studied. The physical
characteristics of consistency, texture and appearance, and the chemical
characteristics of dry matter, crude protein, metabolic energy and pH, of the final
product were evaluated. The results obtained indicated that the feed product
containing the fermented rice semolina and 10% EM had the best texture,
consistency and palatability characteristics. The highest crude protein percentage
and lowest pH values were obtained in the products containing the previously
fermented rice semolina. No significant differences were obtained between
treatments as far as levels of metabolic energy and dry matter content. The
palatability tests showed that the product was readily accepted by the test animals
as an alternative feed source.
Key Words: Fermentation,
Microorganisms, silage.
kitchen
waste,
rice
semolina,
EM,
Efficient
Granja, MB; Menéndez, OJ. 2004. Estabilización anaeróbica de desechos de
comida para la elaboración de suplementos alimenticios para cerdos.
Trabajo de Graduación, Las Mercedes de Guácimo, CR, Universidad
EARTH. 45p.
vi
TABLA DE CONTENIDO
Página
DEDICATORIA................................................................................................................ III
AGRADECIMIENTO ....................................................................................................... IV
RESUMEN ......................................................................................................................... V
ABSTRACT ...................................................................................................................... VI
TABLA DE CONTENIDO...............................................................................................VII
LISTA DE CUADROS...................................................................................................... IX
LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ IX
LISTA DE ANEXOS......................................................................................................... XI
1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
2
REVISION DE LITERATURA .................................................................................. 5
2.1
DESECHOS ALIMENTICIOS COMO ALIMENTOS PARA CERDOS .................................. 6
2.2
USO DE DESECHOS ENSILADOS................................................................................ 9
2.3
EL USO DE MICROORGANISMOS EN EL MANEJO DE DESECHOS ................................ 13
2.3.1
Bacterias Fototrópicas (Rhodopseudomonas spp)....................................... 14
2.3.2
Bacterias Ácido lácticas (Lactobacillus spp.) .............................................. 14
2.3.3
Levadura (Saccharomyces spp.)................................................................... 14
2.4
USO DE EM EN DIETAS ANIMALES ......................................................................... 14
3
OBJETIVOS ............................................................................................................... 17
3.1
3.2
4
OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 17
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................ 17
METODOLOGÍA....................................................................................................... 18
4.1
DESCRIPCIÓN DEL ÁREA Y MANEJO DE LA FINCA ................................................... 18
4.2
PREPARACIÓN DE LOS DESECHOS ALIMENTICIOS .................................................. 18
4.3
ELABORACIÓN DEL ENSILAJE ................................................................................ 20
4.3.1
Fermentación previa de la semolina. ........................................................... 21
4.3.2
Activación de EM ......................................................................................... 21
4.3.3
Baldes ........................................................................................................... 22
4.3.4
Fermentación del producto con EM............................................................. 23
4.4
ANÁLISIS DE CALIDAD DEL PRODUCTO .................................................................. 23
4.5
PELETIZACIÓN ....................................................................................................... 25
4.5.1
Secadora de Materia Orgánica .................................................................... 25
4.5.2
Palatabilidad ................................................................................................ 25
5
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 26
5.1
PREPARACIÓN DE LOS DESECHOS ALIMENTICIOS .................................................. 26
vii
5.1.1
Desechos sólidos .......................................................................................... 26
5.1.2
Desechos Líquidos........................................................................................ 26
5.2
ELABORACIÓN DEL ENSILAJE ................................................................................ 27
5.2.1
Fermentación de Semolina con EM ............................................................. 27
5.2.2
Activación de EM ......................................................................................... 27
5.2.3
Baldes ........................................................................................................... 27
5.2.4
Fermentación del producto con EM............................................................. 28
5.3
ANÁLISIS DE CALIDAD DEL PRODUCTO .................................................................. 29
5.3.1
Calidad Física .............................................................................................. 29
5.3.2
Calidad Química .......................................................................................... 31
5.4
PELETIZACIÓN ....................................................................................................... 33
5.4.1
Secadora de Materia Orgánica .................................................................... 33
5.4.2
Palatabilidad ................................................................................................ 33
6
CONCLUSIONES ...................................................................................................... 36
7
RECOMENDACIONES ............................................................................................ 37
8
BIBLIOGRAFÍA CITADA ....................................................................................... 38
9
ANEXOS ..................................................................................................................... 41
viii
LISTA DE CUADROS
Cuadro
Página
Cuadro 1. Disposiciones finales de la basura en la provincia de Limón...............................6
Cuadro 2. Composición química de diferentes desperdicios procesados. ...........................8
Cuadro 3. Tratamientos para el ensilaje de desechos del comedor...................................20
Cuadro 4. Parámetros analizados en el ensilaje después de la fermentación. ..................24
Cuadro 5. Comparación del procedimiento de elaboración entre ensilaje con
semolina fermentada y sin fermentar.....................................................................29
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura
Página
Figura 1. Molino de Carne Torrey M-12-FS. ......................................................................20
Figura 1. Disposición de los desechos en el contenedor. ..................................................23
Figura 2. Análisis de la calidad del producto de ensilaje. ...................................................32
Figura 3. Palatabilidad del producto con semolina fermentada o semolina sin
fermentación. .............................................................................................................34
x
LISTA DE ANEXOS
Anexo
Página
Anexo 1. Valor energético de la comida servida diariamente en el comedor de la
Universidad EARTH...................................................................................................42
Anexo 2. Análisis de Varianza de Proteína Cruda..............................................................42
Anexo 3. Análisis de Varianza de pH .................................................................................43
Anexo 4. Análisis de Varianza de Palatabilidad .................................................................43
Anexo 5. Cantidad de Proteína Cruda en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004........................................................................................44
Anexo 6. Cantidad de Proteína Cruda en los tres tratamientos con semolina
sin fermentar. EARTH, 2004.....................................................................................44
Anexo 7. Resultados de pH en los tres tratamientos con semolina fermentada.
EARTH, 2004............................................................................................................44
Anexo 8. Resultados de pH en los tres tratamientos con semolina fermentada.
EARTH, 2004.............................................................................................................44
Anexo 9. Resultados de Materia Seca en los tres tratamientos con semolina
sin fermentar. EARTH, 2004.....................................................................................45
Anexo 10. Resultados de Materia Seca en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004.........................................................................................45
xi
1
INTRODUCCIÓN
Desde que el hombre dejó de ser nómada y empezó a vivir en
asentamientos, la generación de desechos ha sido un problema con el que las
comunidades han tenido que lidiar. A nivel mundial, el descontrolado incremento
de consumo de productos ha provocado una generación de desechos significativa.
El problema se ha presentado en el momento en que estos desechos no se han
administrado de una manera adecuada y el espacio en donde almacenarlos cada
vez es más reducido. Cada día es más común el que las personas tiendan a usar
más empaques para sus víveres o simplemente desperdicien más comida que
anteriormente al existir una mayor disponibilidad. El problema se ha dado no solo
por parte del consumidor sino también del productor en entregar los productos con
mayor cantidad de empaques para asegurar una mayor vida útil del producto.
La basura aún sigue siendo un problema, no solo de salud, sino un
problema social. Son muy pocos los países que han logrado una buena
disposición de la basura. La mayoría de depósitos de basura no son más que un
botadero a cielo abierto. La descomposición y pudrición, en especial de los
desechos clasificados como orgánicos, ocasionan un ambiente hostil en la
mayoría de vertederos de basura. Es en estos desechos donde se presentan el
mayor número de microorganismos patógenos al ser un excelente sustrato para su
reproducción y crecimiento.
Es muy común en los países en vía de desarrollo que toda la basura
generada tenga como destino un río o una gran quebrada. Sin minimizar la
importancia de todo el impacto ambiental que esto genera, se debe recalcar toda
la materia prima que se esta dejando de usar y que se esta tratando como basura
o desecho y no como un recurso secundario. También, dentro de los países en
desarrollo casi el 50% de los desechos generados son residuos de alimentos. Al
lograr un manejo eficiente de los desechos orgánicos una gran molestia sería
eliminada. Sin minorizar ni quitarle importancia a la basura que no entra en la
1
clasificación de residuos alimenticios, se podría decir que el mal de la basura en
gran parte sería resuelto con un manejo eficiente de los residuos mencionados.
El mal manejo de los residuos orgánicos es un problema mundial, y Costa
Rica no es la excepción. Actualmente se tiene como dato que Costa Rica tiene
una producción de desechos de 1.1 kg/persona/día (Estado Nación, 2003). Dentro
del país, la provincia de Limón ha sido caracterizada por un manejo inadecuado de
los desechos, reflejándose en la carencia de rellenos sanitarios. La Universidad
EARTH está situada en esta zona pero en la misma existe un sistema de
clasificación y procesamiento de desechos, que ha permitido darle un mejor uso a
estos y alargar la vida útil del relleno sanitario que se encuentra dentro del
campus. La Universidad genera diariamente residuos de comida principalmente
del comedor. La Universidad se ha caracterizado por hacer un uso racional de
recursos y tener un adecuado sistema de manejo integrado de desechos.
El buen manejo de los desechos podría incluso llegar a convertirse en un
ingreso económico con una baja inversión inicial. Al cambiar los esquemas acerca
de la problemática de los desechos y empezar a verlos como una fuente, ya sea
de ahorro o de ingreso, se promovería el interés en el manejo de los mismos y se
resolverían problemas tanto de salubridad como de espacio.
En la actualidad, se ha llegado a la conclusión que la integración de todos
los sistemas de producción en el ámbito agrícola es la manera más viable de
alcanzar un perfecto equilibrio entre los productores y el entorno que les rodea.
Cada vez es más común que encontremos ejemplos de integración en la línea de
producción de sistemas agrícolas. A pesar de esto, aún falta mucha investigación
para solucionar los muchos otros ejemplos de desintegración que se encuentran
en la agricultura.
Un claro ejemplo de sistemas desintegrados en la agrícultura es la
dependencia de insumos externos que tienen nuestros sistemas agrícolas. La
alimentación de los concentrados comerciales de animales comúnmente se realiza
a base de granos producidos en países como EEUU, Argentina y Canada, en
2
general países industrializados. Estos países se han convertido a lo largo de la
historia en los principales proveedores de granos en el mundo. Subsidios en la
agricultura estadounidense ocasionaron excedentes en la producción de cereales
especialmente. Esto ocasionó que el gobierno de los Estados Unidos elabore un
programa de ayuda alimentaría hacia países comunistas y en vías de desarrollo lo
que ayudó a crear vínculos que aún son vigentes. La producción a gran escala,
mecanizada e industrializada también fue otro factor que generó un excedente de
estos productos en dichos países. De esta manera Latinoamérica se ha visto
obligada por medio de acuerdos comerciales consumir estos cereales (Espinosa,
2004). Al ser un insumo externo e importando su valor va en aumento día a día y
encarece a los productores. Entre los productores que se ven más afectados son
aquellos que basan la alimentación de sus animales en cereales.
Los porcicultores son culturalmente muy dependientes de estos productos
siendo estos la base de la alimentación para los cerdos. Esto ha ocasionado que
el costo alimenticio en la crianza de cerdos represente el 60% o más de los gastos
totales y que los productores busquen nuevas alternativas para reducir sus costos.
(Seddon, 2004).
Se ha evaluado y experimentado anteriormente, y con éxito, el usar
residuos alimenticios para alimentación de animales. Muchos países asiáticos se
están ajustando a este tipo de sistemas de reciclaje al verse inmerso en un gran
problema como el de la basura. Los desechos alimenticios son una gran fuente de
energía, proteína, vitaminas que pueden ser fácilmente aprovechados bajo un
buen manejo para evitar su pudrición. La clasificación de los desechos ha
permitido que, desde principios del año pasado, estos hayan sido aprovechados
como fuente de alimento para la granja porcina de la Universidad teniendo buenos
resultados.
Con la investigación a continuación se pretende dar un paso más adelante
en este manejo de los residuos, no solo aprovechándolos como alimentación para
cerdos, sino también mejorando su calidad y alargando su vida útil. Para esto se
3
piensa dar valor agregado a los residuos, pasándolos por procesos de
fermentación con ayuda de microorganismos y peletizándolos para alargar su vida
de almacenaje.
4
2
REVISION DE LITERATURA
A partir de 1950 a 1970 América Central inició un proceso de desarrollo
industrial, con la idea de disminuir las importaciones. Nuevas tecnologías
principalmente paquetes tecnológicos, lograron una intensificación de la
agricultura y la ganadería. Junto con esto se dio un crecimiento poblacional
descontrolado que generó un desorden al no prevenir extensiones de redes de
agua potable y menos aún una correcta recolección de basura (Fournier, 1993).
Se entiende como basura un material que ya no puede ser usado en ningún
otro proceso. A diferencia del desecho que como concepto es el residuo de un
proceso primario que sirve como materia prima para un segundo proceso. Los
desechos tienen diferentes categorías de clasificación. Se inicia la clasificación
con el origen del desecho, luego con el estado físico en que se encuentra, el tipo
de manejo que se de también es importante, el tiempo de degradación y por último
la forma de introducción en el ambiente. (Hernandez et al., 2000)
En Centroamérica se producen 7 millones de toneladas de basura al año,
solo 50% se recolecta (C.B.M., 2004). En 1992 se estimaba que en Costa Rica se
producía por día aproximadamente 11.764 toneladas de desechos. De estas 11
toneladas de desechos se encontró que los desechos agroindustriales y ordinarios
representaban aproximadamente el 90% de la basura teniendo el 86% y el 13,6%
respectivamente (Alvarado, 2003).
La provincia de Limón en Costa Rica se ha caracterizado por tener un mal
manejo de desechos ordinarios. No existe un solo relleno sanitario en la zona. La
información en el Cuadro 1 se refleja este pésimo manejo de los desechos en la
zona Atlántica.
5
Cuadro 1. Disposiciones finales de la basura en la provincia de Limón.
Municipalidad
Disposición final
Limón
Vertedero controlado particular
Pococí
Botadero sin control
Siquirres
Vertedero semi-controlado
Salamanca
Botadero a cielo abierto
Matina
Botadero a cielo abierto (la llevaban a Limón)
Guácimo
Botadero a cielo abierto
Fuente: Proyectos Varios, IFAM (Alvarado, 2003).
El procesamiento de desechos sólidos debe iniciarse, hasta donde sea
posible, en el mismo sitio en que se originan estos materiales. La manera más
recomendable de hacer uso de los desechos sólidos en especial los residuos
alimenticios es usándolos como alimentos para animales (Fournier, 1993).
2.1
DESECHOS ALIMENTICIOS COMO ALIMENTOS PARA CERDOS
En Missouri, el maíz y el aceite de soya son los ingredientes principales
utilizados en la elaboración de alimento para cerdos. (Rea et al., 1993). Estos dos
productos son usados como estándares con los que otros ingredientes son
comparados
de
acuerdo
a
su
excelente
valor
energético
y
proteico
respectivamente. Entre las dietas más comunes están el trigo y el sorgo que
reemplazan al maíz como fuente de energía. Se puede utilizar carne, harina de
hueso y harina de pescado como fuente de proteína (Rea et al., 1993).
En Cuba, a partir de finales de la década de los 60 se empezó con un
sistema industrial de alimentación de cerdos por medio de desperdicios
domésticos. El producto terminado tenía las siguientes características: materia
seca 16-18%, proteína 14-18% y energía bruta 18-20 kJ/g (Del Río et al., 1994).
6
El Ministerio de Agricultura de Japón reporta que en la ciudad de Tsuruoka
en Japón se ha desarrollado un proyecto, con la ayuda de la Facultad de
Agricultura de la Universidad de Yamagata, de reciclaje de basura para
alimentación de cerdos conocido como Tsuruoka Eco- Pig Recycling System. Los
desechos son recogidos principalmente de las escuelas públicas de la ciudad,
mezclan los mismos con huesos de pescado e intestinos recolectados en
marisquerías de la zona y son procesados por una secadora de aire caliente.
Estos últimos desechos ayudan a dar un mayor valor nutricional a la comida
preparada por este centro (AICAF, 2004).
La Universidad de Yamagata probó que, después de tres años de
experimentación, la ración óptima para producir cerdos, con la misma calidad de
los que estaban alimentados con un 100% de comida comercial, era 70% comida
comercial, 25% de desechos de comida de la escuela, 5 % de huesos de pescado
e intestinos. Esta ración disminuía significativamente los costos de la porqueriza
(AICAF, 2004).
Existe un caso en Colombia donde se están usando los desperdicios
provenientes de la ciudad de Santa Fe de Bogotá para alimentación de cerdos en
engorde. Se estima que aproximadamente se recolectan 3580 contenedores (con
un peso aproximado de 150 kg) al mes. Las granjas porcinas que han estado
usando este sistema han diseñado los corrales, los comederos, bebederos y
planes sanitarios de manera que los desechos sean aprovechados al máximo. En
San Antonio del Tequendama se han registrado fincas de 10 años de antigüedad
donde se refleja la tradición de la porcicultura bajo este sistema de alimentación y
que predomina dentro de la zona. En el caso de que no existiera este sistema de
alimentación, los desperdicios producidos son triturados y arrojados. Al seguir la
ruta de estos desperdicios se ve que se acumulan en el Relleno Sanitario siendo
parte de un 54% que corresponde a los desechos sólidos de este relleno. Gracias
a este sistema de alimentación de cerdos casi el 50% de desechos de los
restaurantes se destinan a alimentación animal (Delga, 1998).
7
Al momento de cambiar o elaborar una ración de alimentación de cerdos, la
persona debería considerar ciertos parámetros. Como primer punto se debería
preguntar si el valor nutricional de los alimentos a usar cubre el requerimiento
nutricional que necesita un cerdo. Siguiente a esto se deberían estimar los costos
que esa ración implicaría y evaluarla junto con los ingresos. Es importante siempre
averiguar si el producto que se va a utilizar no tiene ningún riesgo y si los hay
como eliminarlos. Una vez analizada la ración a utilizar el productor debe siempre
ver la facilidad de encontrar el producto en el mercado (Rea et al., 1993).
Existen investigaciones donde se ha probado que incluso existe una mayor
digestibilidad de nutrientes de las raciones en base a desechos que las elaboradas
con maíz y soya, en especial la proteína (88.2% vs. 84.3%) (Machin, 1999). Hoy
en día este sistema se ha ido modificando hasta llegar a una torta proteica con las
siguientes características:
Cuadro 2. Composición química de diferentes desperdicios procesados.
Pienso
líquido
Pasta
proteica
Harina de
carne y hueso
SALSEC
Materia seca (%)
25
30
90
88
Proteína bruta (%)
22
45
45
22
Energía bruta (kJ/g)
20
--
--
20
Extracto etéreo (%)
17
28
28
17
Cenizas (%)
12
21
21
12
Fibras (%)
6
--
--
6
Composición (b.s.)
Píenso líquido: obtenido de desechos de cocina y agroindustriales.
Pasta proteica: obtenida de animales muertos, desechos de la pesca y otros.
SALSEC: obtenido secando el pienso líquido.
Fuente.- Del Río et al. (1994)
Existen ciertos riesgos al momento de usar los desperdicios del comedor.
Los desperdicios pueden estar contaminados debido a la manipulación previa de
la basura. En Wyoming se hizo todo un procedimiento para poder utilizar los
8
desechos de cocina o cualquier otro desecho orgánico. El grupo de productores
formaron una asociación juntos con los senadores de ese estado para establecer
el procedimiento. (Wyoming Statutes, 2004)
Como primer punto estaba definir la autoridad de este comité de producción
animal para tener registros y control de los sitios donde se estaban usando
desechos de comida como alimentación para cerdos. Una de las cláusulas fue la
siguiente:
Se debía hacer una solicitud escrita al comité. En el caso de que se diese la
autorización, esta era válida por un año, podía ser renovada y tenía un costo
simbólico. Se hacía excepción si el productor de cerdos alimentaba los mismos
con sus propios desechos de la finca. Se debía dar un tratamiento previo a la
basura, antes de darse como alimentación para los cerdos, tenía que ser hervida
por lo menos 30 min. (Wyoming Statutes, 2004).
2.2
USO DE DESECHOS ENSILADOS
El ensilaje es una opción que ha permitido almacenar y enriquecer
productos alimenticios. La fermentación de los carbohidratos simples y alimentos
con bacterias ácido lácticas que han alargado significativamente la vida de
anaquel de los alimentos, evitando la pudrición. El proceso de ensilaje ha
permitido procesar exitosamente la mayoría de los desechos de origen animal y de
usarlos sin problemas como alimento para animales. Los ensilajes de pescado han
constituido un alimento apropiado para cerdos, gallinas, patos, rumiantes y
camellos. Otros investigadores han empleado con éxito el ensilaje de pescado en
acuicultura. También se ha señalado que ensilajes hechos con desechos de
mataderos de aves, desechos de baterías de incubación y vísceras de rumiantes
han sido usados con éxito en la alimentación de cerdos, aves, visones y peces
(pez gato - Clarias gariepinus; carpa común - Cyprinus carpio) al comparar los
resultados con alimentos usados como control (Pérez, 1995).
9
En Muang Porn Garden y en Kyuisei Nature Farming, ambos en Saraburi,
Trópico Húmedo de Tailandia, se realiza un producto a partir de desechos
orgánicos de un restaurante por medio de fermentación y peletización con muy
buenos resultados 1. En el primero lugar, Muang Porn Garden, trituran, fermentan
y peletizan residuos de comida y usan el producto como fertilizante. Mientras que
en Kyusei Nature Farming, fermentan y peletizan semolina de arroz y la usan
como alimento para peces 2.
Al momento de elaborar un desecho ensilado se debe de tomar ciertas
consideraciones como ver que el desecho ha usar tenga un adecuado contenido
de materia seca. Otro punto importante es que el desecho tiene insumos para
facilitar el ensilaje: ácidos, fermentos bacterianos, substratos fermentables.
Posteriormente, tiene que tomar en cuenta que los desechos pueden estar
contaminados por bacterias y enfermedades. (Machin, 1999)
Existen dos maneras para elaborar un ensilaje. Una manera es provocando
que los mismos desechos produzcan ácidos por acción de las bacterias
autóctonas y de los carbohidratos presentes en ellos. Los carbohidratos son los
substratos
fermentables
al
hacer
reacción
con
microorganismos.
Estos
microorganismos producen ácidos como el láctico y acético. Los carbohidratos que
son insolubles requieren de enzimas que lo degraden y contribuyan a la
conservación del ensilaje (Machin, 1999).
La otra opción es usar ácidos producidos de aditivos ricos en carbohidratos
que se agregan al sustrato. Dichos ácidos pueden ser generados por la acción de
las bacterias autóctonas o cultivos que se han inoculado. También, los ácidos
inorgánicos como clorhídrico o sulfúrico, o mezclas de ellos sirven como aditivos
1
2
Granja, MB. 2003. Experiencia en Pasantía en Saraburi Tailandia.
Ibid.
10
para el ensilaje al igual que los ácidos orgánicos como fórmico, propiónico o
acético, o mezclas de ellos (Machin, 1999).
El ensilaje usado más comúnmente es cuando se usa bacterias autóctonas.
Pero, se ha encontrado que tienen una baja capacidad de estabilizar el pH. Para
estabilizar el pH, la materia seca encontrada en el desecho deber ser mayor a
20%, con una concentración de 20% de carbohidratos fermentables (Machin,
1999). Alimentos muy ricos en carbohidratos solubles, como frutas, caña de
azúcar o subproductos de remolacha, pueden asegurar la conservación del
alimento aún a niveles bajos de contenido de materia seca, simplemente por
efecto de la presión osmótica, y de este modo no requieren ácidos generados por
fermentación (Machin, 1999).
Algunos investigadores han logrado obtener una buena fermentación
empleando una mezcla de alimentos ricos en carbohidratos fermentables junto con
substrato proteico no fermentable (Raa y Gildberg, 1982). Otro grupo de
investigadores han inoculado con bacterias lácticas para estimular la fermentación.
Algunos de los cultivos más exitosos han sido Lactobacillus plantarum,
Streptococcus faecium y Pediococcus acidilactici (Deshmukh y Patterson, 1997).
Pequeños agricultores pueden producir un buen ensilaje sin tener que
comprar o preparar cultivos bacterianos, siempre y cuando puedan elegir y
efectuar una buena mezcla de alimentos ricos en carbohidratos solubles junto con
el substrato proteico no fermentable. Pero, en el caso contrario, si la mezcla no es
capaz de asegurar una fermentación rápida y la obtención de un pH bajo, el
proceso de ensilaje no llega a buen término (Urlings et al., 1993).
Los
desechos
usados
para
elaborar
un
ensilado
pueden
estar
contaminados por bacterias y enfermedades. Se ha demostrado que el proceso de
fermentación ácida del ensilaje, si está bien realizado, es un medio efectivo para
reducir o eliminar patógenos. Al momento de iniciar el ensilaje el pH debe estar
por debajo de 6, para evitar contaminación dichos patógenos.
11
Investigaciones con la fermentación ácida, en un amplio rango de ensilaje
preparado de desechos de matadero avícola y desechos de pesquerías, indicaron
que el ensilado no estaba contaminado por coliformes, Salmonella spp.,
Clostridium spp., Staphylococcus spp. y Streptococcus fecales y además
mostraban un bajo valor de recuento bacteriano o estaban libres de bacterias.
(Machin, 1999). Esta conclusión se refuerza por lo indicado por Frazier y Westhoff
(1978) quienes mostraron que todas las bacterias que corrientemente causan
infecciones alimentarias son inhibidas en ambientes de pH<4, y que en el caso del
Clostridium botulinum, la posibilidad de intoxicación es prevenida con un pH<4,5.
Para lograr esto se recomienda adicionar ácido láctico, ácido fórmico o ácido
propiónico al inicio del proceso de ensilaje (Franson et al., 1998). Los ácidos
minerales no tienen la misma capacidad de disociación que los ácidos orgánicos y
por ello son mucho menos efectivos en el ensilaje (Urlings et al., 1993).
La forma de acción está ligada no solamente a bajos niveles de pH, sino
también a la presencia de substancias antibióticas producidas por los
microorganismo y a la capacidad de los ácidos orgánicos de atravesar la
membrana celular de los microorganismos por disociación y su capacidad de bajar
el nivel de pH interno del organismo a niveles que destruyen los patógenos (Raa y
Gildberg, 1982). Los microorganismos producen antibióticos y bacteriocinas que
frecuentemente tienen efectos bacteriostáticos contra otras especies bacterianas.
También muchos desechos de animales y de pescados tienen enzimas autolíticas.
Estas enzimas, a un pH bajo, son capaces de descomponer moléculas orgánicas,
por lo cual exponen a cualquier microorganismo presente en el desecho a una
acción anti-microbial (Backhoff, 1976).
Se piensa que al incluir ensilaje de forrajes en la ración para las cerdas
gestantes aumenta la fertilidad. A parte se ha determinado que el costo por
alimentación reduce sustancialmente. En el caso de los cerdos en ceba, el tracto
digestivo de cerdos de razas comerciales (p. ej. Large White, Landrace) permite el
uso del ensilaje a partir de un peso vivo de 50 kg (Machin, 1999). No es
12
recomendable para cerdas lactantes puesto que tienen altos requerimientos
nutricionales.
2.3
EL USO DE MICROORGANISMOS EN EL MANEJO DE DESECHOS
Los microorganismos han sido usados a lo largo de la historia en diversas
áreas como la medicina, ingeniería de alimentos, ingeniería genética y en la
protección del medioambiente. Una desventaja de los mismos es su difícil
reproducción de resultados. Los microorganismos requieren de condiciones
adecuadas para su buen rendimiento; entre las cuales están el agua, oxígeno,
sustrato, condiciones de pH, temperatura en el cual se están desarrollando (Higa y
Parr, 1994).
La función de cada microorganismo es lo que determina si el
microorganismo es benéfico o patógeno. Los microorganismos benéficos son
aquellos que fijan nitrógeno atmosférico en el suelo, descomponen desechos y
residuos orgánicos, desintoxican pesticidas, suprimen enfermedades de plantas y
patógenos en el suelo, enriquecen el ciclo de nutrientes, y producen compuestos
bioactivos como taminas, hormonas y enzimas que ayudan en el crecimiento de
las plantas (Higa y Parr, 1994).
Una nueva clasificación de microorganismos ha sido descrita donde
clasifica a ciertos microorganismos como eficientes. Este concepto se ha
desarrollado una vez que se logró un cóctel de microorganismos específicos,
conocido hoy en día como EM, y ha dado muy buenos resultados en diversas
áreas. El EM contiene especies selectas de microorganismos y las poblaciones
que más predominan son bacterias ácido lácticas y levaduras. Como población
minoritaria están las bacterias fototrópicas, algunos actinomicetos y otro tipo de
microorganismos. Lo importante es que estos microorganismos son compatibles
uno con el otro y pueden coexistir juntos (Higa y Parr, 1994).
El EM logra la fermentación de la materia orgánica en vez de deteriorarla.
Este cóctel de microorganismos tiene la capacidad de convertir los desechos en
13
residuos no tóxicos y existe un amplio rango de desechos que el EM logra
descomponer desde aguas de alcantarillas hasta afluentes tóxicos (Higa y Parr,
1994).
2.3.1 Bacterias Fototrópicas (Rhodopseudomonas spp)
Estas bacterias sintetizan sustancias útiles de los desechos y consumen
gases dañinos (ejemplo el sulfato de hidrógeno) usando la luz solar. Los productos
obtenidos por estas bacterias son aminoácidos, ácidos nucleicos, sustancias
bioactivas y azúcares. Estas bacterias son el soporte de todos los otros
microorganismos (Higa y Parr, 1994).
2.3.2 Bacterias Ácido lácticas (Lactobacillus spp.)
Estas bacterias producen ácido láctico a partir de carbohidratos y azúcares
producidas por bacterias fotosintéticas y levaduras. El ácido láctico es un
esterilizador natural que tiene la capacidad de suprimir microorganismos
patógenos y acelera la descomposición de materia orgánica, de igual manera
promueve la fermentación de compuestos como lignina y celulosa (Higa y Parr,
1994).
2.3.3 Levadura (Saccharomyces spp.)
Las levaduras tienen como función sintetizar sustancias bioactivas como
hormonas y enzimas que sirven de sustrato para las bacterias ácido lácticas y los
actinomicetos (Higa y Parr, 1994). Todos los microorganismos anteriormente
mencionados coexisten y prosperan juntos. Mientras que las bacterias fototrópicas
sirven de sustrato para levaduras y bacterias ácido lácticas, al mismo tiempo las
levaduras junto con las bacterias ácido lácticas producen sustancias que sirven
para el desarrollo de las bacterias fototrópicas (Higa y Parr, 1994).
2.4
USO DE EM EN DIETAS ANIMALES
Las dietas de animales ricas en proteínas, carbohidratos y grasas tienen un
impacto significativo en la flora bacteriana gastrointestinal. Existe una manera de
alterar el balance bacteriano del tracto digestivo. La manera de crear este
14
desequilibrio es incluyendo dentro de la dieta normal de los animales a los
microorganismos.
Se han realizado estudios para ver el efecto que los microorganismos
eficientes (EM) tienen sobre los animales. El estudio se enfocó en una muestra de
ganado infectado con Salmonella La manera de evaluar fue mediante exámenes
fecales y de sangre antes y después del uso de EM (Krüger, 2004). Los resultados
demostraron que al usar EM la flora bacteriana se enriqueció dando un
desequilibrio positivo al reducir los patógenos. Se comprobó que el sistema
inmunológico de los animales mejoró notoriamente al igual que su salud (Krüger,
2004).
15
16
3
3.1
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conservar los desechos de comida del comedor de la Universidad EARTH
bajo un proceso de fermentación con EM y elaborar suplementos peletizados
para animales.
3.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
ƒ
Llegar a un proceso óptimo de fermentación de los desechos del
comedor donde se logre un producto de fácil manejo.
ƒ
Determinar el tiempo adecuado para lograr la fermentación.
ƒ
Determinar el porcentaje óptimo de dilución de EM
ƒ
Elaboración de pelets a base del desecho ya fermentado y secado para
la alimentación de animales.
ƒ
Determinar la palatabilidad del producto para cerdos.
17
4
4.1
METODOLOGÍA
DESCRIPCIÓN DEL ÁREA Y MANEJO DE LA FINCA
Este estudio fue realizado en la Finca Integrada Pecuaria de la Universidad
EARTH (FIP EARTH) que se encuentra en las Mercedes de Guácimo en la
provincia de Limón en Costa Rica. La finca se ubica a una altura de 59 msnm.
Dentro de la misma existe una estación meteorológica la cual viene recolectando
información desde 1996. La estación se encuentra ubicada a 10°12” 45’ Latitud
Norte y 83°35”38’ Longitud Oeste. Esta estación reporta promedios de los últimos
9 años para temperatura media anual de 24°C, la humedad relativa de 89% y un
promedio de la lluvia de 3650 mm por año.
Cuando se realizó este estudio, la finca tenia ganado de doble propósito
(carne y leche) alimentados a base de pastos tropicales, caña de azúcar
(Saccharum officinarum), nacedero (Trichantea gigantea), madero negro (Gliricidia
sepium) y poró (Erythrina spp). Además la finca mantuvo cerdos, alimentados a
base de concentrados, caña de azúcar, nacedero, madero negro y los
desperdicios de comida.
4.2
PREPARACIÓN DE LOS DESECHOS ALIMENTICIOS
El objetivo del el presente estudio fue conservar los desechos de comida
del comedor de la Universidad EARTH bajo un proceso de fermentación con EM y
elaborar suplementos peletizados para animales. Existen alrededor de 600
personas que comen diariamente en la cafetería. En la misma se sirven tres
comidas al día. La dieta de la cafetería EARTH predomina en el arroz y frijoles, las
ensaladas, frutas, pan y carnes rojas o blancas. El promedio valor energético
determinado de la comida servida en esta unidad anda entre 2600 y 3460 kcal
(Anexo 1). Esta información da una buena idea de lo que se puede encontrar en
los residuos de comida de la cafetería.
18
Más de 85% de los desechos producidos por esta unidad son desechos
orgánicos, en promedio 350 kg diariamente en donde aproximadamente el 50% es
líquido (Yeomans y Hernández, 2004). El comedor deposita estos desechos en
una bodega en una doble bolsa plástica. El material líquido, mezclado con los
desechos sólidos, es recogido diariamente mientras está fresco, y destinados
hacia la FIP. En la finca los desechos son cocinados en un estañon de metal por
30 min a 100°C con gas proveniente de un biodigestor. Luego se dejan enfriar y
son distribuidos en los comederos de la porqueriza.
Los mismos desechos que han servido como alimentación de los cerdos
diariamente son los que fueron usados para la elaboración del producto, el objeto
de esta investigación. Para facilitar el manejo de los desechos alimenticios y para
evitar putrefacción, se separó los líquidos manualmente y se usó solamente los
desechos orgánicos sólidos. Al momento de apartar los sólidos, se hizo un
chequeo de estos, separando los que se encuentran podridos, puesto que estos
dificultarían el proceso de fermentación.
Una vez que se obtuvieron los desechos lo más secos posibles, fueron
depositados sobre una bolsa plástica en el suelo para mezclarlos con una pala.
Después, todos los desechos fueron pasados por un molino de carne para realizar
una última homogenización. Esto se hizo con la finalidad de reducir la humedad
del producto.
El molino de carne que se usó se describe como un molino Torrey Modelo
M-12-FS. El molino esta compuesto por una charola de acero inoxidable, sistema
de molienda estañado, transmisión de engranes; diseño de fácil limpieza; motor de
3/4 H.P. monofásico. Tiene un acabado muy compacto, especialmente diseñado
para uso en restaurantes y cocinas.
19
Figura 1. Molino de Carne Torrey M-12-FS. 3
4.3
ELABORACIÓN DEL ENSILAJE
Se hicieron seis tratamientos para el ensilaje de desechos de comedor.
Dentro de estos tratamientos se utilizaron tres concentraciones de EM y dos tipos
de semolina. Los tratamientos que se realizaron en este experimento se describen
a continuación en el siguiente cuadro.
Cuadro 3. Tratamientos para el ensilaje de desechos del comedor.
Tratamiento EM (%) Semolina o pulidura de arroz
3
1
5
previamente fermentada
2
10
previamente fermentada
3
15
previamente fermentada
4
5
no fermentada
5
10
no fermentada
6
15
no fermentada
Fuente: Maquinaria y Equipos LOGAR, S.A. 2004. Molino de Carne Tipo Torrey. Méjico Federal,
Mx. (foto). Disponible en: www.logar.com.mx.
20
4.3.1 Fermentación previa de la semolina.
La absorción de la humedad es un punto crítico dentro de este proceso. Si
la fibra no llegara a absorber los lixiviados producidos, ocasionarían pudrición. En
este experimento, la semolina en si tiene como objetivo principal absorber la
humedad para lograr una deshidratación adecuada de los desechos. Se comparó
semolina previamente fermentada con semolina no fermentada. La semolina
fermentada previamente tiene como principal objetivo el de inocular mas
homogéneamente los microorganismos.
Para los tratamientos con semolina fermentada se realizó el siguiente
procedimiento: la semolina se mezcló con EM activado al 1% hasta llegar a una
humedad de 50% (se determinó la humedad adecuada al momento de apretar la
semolina en el puño y esta forme una pelotita). Luego de humedecer la semolina
homogéneamente se puso la semolina a fermentar en una doble bolsa de plástico
evitando que quedara espacios de aire. La semolina quedó lista para ser usada
después de permanecer una semana en la bolsa (Higa y Parr, 1994).
4.3.2 Activación de EM
El cóctel de microorganismos es una sustancia latente entonces debe ser
activado antes de usarlo para la fermentación del producto. Se activó el EM de
igual forma tanto para el EM usado para fermentar la semolina como para el que
se usó para asperjar sobre la semolina y los desechos en la preparación del
producto. La diferencia fue la concentración de EM en solución.
La manera en que se debe activar el EM es mezclándolo con melaza y
agua. En el caso del EM que se usó para la fermentación del tratamiento de la
semolina fermentada, se activo el EM al 1% con 1% de una solución de melaza.
Para alcanzar esa concentración, se mezcló 10 mL de melaza y 10 mL de EM
concentrada en 1 L de agua.4 El EM activado que se usó para asperjar en los
4
Okumoto, S. 2004. Uso de EM en desechos sólidos (entrevista). Guácimo, CR, Universidad
EARTH.
21
baldes sobre la semolina y los desechos en la preparación del producto se preparó
de igual manera que el mencionado anteriormente, pero en concentraciones de
5%, 10% y 15% de solución de EM. Se utilizaron 50, 100 y 150 mL de melaza,
respectivamente a las diluciones de EM, para preparar un litro de EM activado.
Una vez activado el EM se dejó reposar en un recipiente cerrado en la oscuridad
por una semana. Se dejó salir el gas periódicamente para evitar derrames.
4.3.3 Baldes
Los desechos sólidos molidos por el molino de carne fueron puesto en
baldes de 20 kilos. El contenedor donde se deposita los desechos tiene una
característica de que son dos baldes sobrepuestos. El balde donde se colocan los
desechos tiene su fondo perforado para el paso de lixiviados conforme se está
dando la fermentación. Un segundo balde puesto por debajo tiene como objetivo
recolectar los lixiviados que se generan en el procedimiento. Estos lixiviados son
evacuados cada 2 días por un periodo de una semana, el tiempo que se dejó los
desechos en el balde antes de peletizarlos.
Al momento de poner los desechos se colocó una capa de semolina,
fermentada o no fermentada dependiendo del tratamiento, alternando con una
capa de residuos alimenticios, así sucesivamente hasta llenar el balde (30 % de
semolina y 70% de residuos). Es importante la disposición de los desechos. La
primera capa debe ser de desechos (facilita la lixiviación de líquidos remanentes
en los desechos) y la última debe ser de semolina (ayuda a evitar la pudrición)
como muestra la Figura 2. Se procesaron 7 kilos de desechos y 3 de semolina por
repetición para este experimento. Se pueden llegar a llenar 18 baldes pequeños
con los desechos de un día del comedor. Entre capa y capa se asperjara una
dilución de EM activa a diferentes porcentajes (5, 10 y 15%; 150 mL de EM por
recipiente)5. La disposición de los desechos en el balde se muestra en la Figura 1.
5
Okumoto, S. 2004. Uso de EM en desechos sólidos (entrevista). Guácimo, CR, Universidad
EARTH.
22
Capa de semolina
(3 cm)
Capa de desechos
(6cm)
Figura 2. Disposición de los desechos en el contenedor.
4.3.4 Fermentación del producto con EM
Posteriormente de llenar el balde, se procedió a sellarlo para mantener una
condición anaeróbica. Se selló colocando sobre la última capa de semolina una
bolsa plástica o un peso que evite un espacio de aire entre la última capa de
semolina y la tapa del balde. En este caso se uso una segunda bolsa plástica
como tapa del balde y sellada con un hule.
Un indicador de que el producto se ha logrado fermentar es el olor de los
desechos que debería ser agridulce. Otro indicador es la presencia de
microorganismos en colonias sobre los desechos (Higa y Parr, 1994). Estos dos
parámetros fueron evaluados en el producto 2 veces por semana.
4.4
ANÁLISIS DE CALIDAD DEL PRODUCTO
Las variables dependientes ha evaluar, para determinar la calidad del
producto, fueron físicas y químicas. La calidad física del producto se evaluó
principalmente por la forma del pelet si este fue homogéneo o no. También se
23
evalúo si se presentó pudrición al finalizar el periodo de fermentación, olor, fácil
manipulación y consistencia.
Para la calidad química del producto se evaluaron las siguientes variables
químicas: el contenido de materia seca, proteína cruda, energía digerible, pH y
palatabilidad del producto (Cuadro 4). Todas las variables, excepto de
palatabilidad, se evaluaron al finalizar el proceso de fermentación.
Cuadro 4. Parámetros analizados en el ensilaje después de la fermentación.
Parámetro
Descripción
Referencia
Materia Seca [(Peso materia fresca - Peso materia seca) / NRC, 1998
(Humedad)
Peso materia fresca] x 100
Proteína
Cruda
Nitrógeno Total presente en un alimento (con NRC, 1998
excepción de las formas nitro o aso), multiplicado
por 6,25, que es el factor de conversión de la
molécula de materia orgánica
Energía
Metabolizable
La energía digerible menos la energía bruta de NRC, 1998
pérdidas urinales y gaseosas
pH
El potencial de hidrógeno determina en una McLean,
escala de 1 a 7 la cantidad de iones hidronio en 1982
un sustrato (pH-metro)
Palatabilidad
Determina la aceptación del producto por parte Egaña,
de los cerdos, probando el producto en 16 2002
animales y midiendo la duración del consumo
Para el muestreo se obtuvo 1 kg procurando que la muestra sea lo más
representativo posible del total de la muestra. Se analizaron las muestras de
proteína cruda, materia seca, y pH en el Laboratorio de Suelos y Agua,
Universidad EARTH, y para la energía metabolizable se enviaron las muestras al
CATIE en el Laboratorio Certificado de Nutrición Animal donde es determinada por
una Bomba Calorimétrica.
24
4.5
PELETIZACIÓN
Una vez que los desechos fueron fermentados, se pasaron el producto por
un molino de carne del Laboratorio de Procesamiento de Alimentos de EARTH,
que permitió transformarlo en perdigones. El molino de carne fue el mismo que se
usó anteriormente para homogenizar los desechos.
4.5.1 Secadora de Materia Orgánica
El producto tenía un porcentaje de humedad muy alto aun pese al lixiviado
evacuado periódicamente. Por esto, se llevó el producto ya procesado a la
secadora de materia orgánica del Laboratorio de Suelos y Aguas EARTH, donde
se secó por 12 horas, a 60°C. Una vez seco el producto se llevó a analizarlo.
4.5.2 Palatabilidad
Las pruebas fueron realizadas con un grupo de 16 cerdos de 45 kg
aproximadamente, en la Finca Integrada Orgánica EARTH. El producto fue llevado
en bolsas plásticas y se les dio simultáneamente a los 16 cerdos en el corral en el
que permanecen. Se procuró hacer esta prueba siempre al medio día para no
alterar resultados y junto con la comida que ellos tienen diaria
Normalmente los ensayos de palatabilidad consisten en dar dos alimentos
diferentes a los animales y se ve a cual de los dos ellos se van primero y cuanto lo
consumen en un determinado tiempo. En el experimento se trato de seguir esta
metodología adecuándola a la finca (Egaña, 2002). En el caso de la finca orgánica
al medio día alimentan los cerdos con forrajes y harinas en este momento se llevó
el producto y se les puso a lado del otro alimento y se observó la preferencia por el
producto y se cronometró su tiempo de consumo total.
25
5
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Lo que pretende este trabajo es agregarle valor a desechos orgánicos, por
medio de fermentación y peletización, para crear un nuevo producto alimenticio.
Este nuevo producto aumentará el periodo de almacenaje, sin requerir
refrigeración, facilitando así su manejo a diferencia de los residuos cocinados.
Aunque esta misma metodología no haya sido usada antes dentro de la
Universidad EARTH para realizar ensilajes de desechos del comedor, se tiene la
experiencia de que en Muang Porn Garden y en Kyuisei Nature Farming, ambos
en Saraburi, Trópico Húmedo de Tailandia, se realizan procedimientos similares
sin mayor dificultad y con muy buenos resultados6.
5.1
PREPARACIÓN DE LOS DESECHOS ALIMENTICIOS
Al momento de la elaboración del producto se encontraron ciertos puntos
claves de la metodología que se debe considerar. No obstante, existen otras
alternativas con respecto a la metodología para obtener un producto de calidad.
5.1.1 Desechos sólidos
A la hora de moler el producto, antes de ser depositado en el balde, podría
ser triturado también por una moledora de granos, manualmente con machete, un
molino u otros equipos cuya trituración ayude a la eliminación de lixiviados.
5.1.2 Desechos Líquidos
Durante el proceso de fermentación el producto va eliminando lixiviados.
Éstos fueron recogidos y regados en plantas como fertilizantes. Los lixiviados son
altos en carbono y pueden tener varios usos. Se los puede usar para fertiriego de
una plantación o parcela. También pueden ser vertidos en un biodigestor para
producción de bio-gas (Higa y Parr, 1994). Si no los usan para aprovechar los
6
Granja, M. B. 2003. Experiencia en Pasantía en Saraburi Tailandia
26
nutrientes,
debe
desecharlos
apropiadamente
como
en
lagunas
de
descontaminación, para no contaminar el ambiente.
5.2
ELABORACIÓN DEL ENSILAJE
5.2.1 Fermentación de Semolina con EM
Los materiales dentro de ésta metodología pueden variar. Se puede usar
otras materiales para la absorción de la humedad en el ensilaje. Por ejemplo, la
semolina de arroz puede ser reemplazado por Bokashi, bagazo de caña u otra
fibra cuya capacidad de absorción de humedad sea alta.
5.2.2 Activación de EM
La preparación del ensilaje consistió en adición de los desechos
alimenticios sólidos, la semolina (fermentada o sin fermentación) y en el EM. Para
lograr preparar un buen producto, estas variables afectan directamente al
procedimiento y se deben de tomar muy en cuenta a la hora de realizar el mismo.
Este procedimiento se necesita porcentajes altos de EM para mantener un
balance de microorganismos benéficos y evitar así la pudrición7. La calidad del EM
activado a usarse debe de tener un mes máximo de haberse activado, ya que es
donde mayor eficiencia presentan los microorganismos. De esto dependerá que
los desechos lleguen a una fermentación adecuada. Para determinar el porcentaje
óptimo de dilución de EM se evaluó conjuntamente el producto final y los
resultados se discutirán más adelante.
5.2.3 Baldes
Se preparó el ensilaje en baldes plásticos. No es necesario usar dos
baldes, se puede usar un balde de doble fondo o uno con filtro y llave de
evacuación de lixiviados. En este experimento se pusieron dos baldes, uno encima
de otro; el de arriba con hoyos para drenar los lixiviados y el de debajo de
7
Okumoto, S. 2004. Concentraciones de EM para alto grado de fermentación de desechos.
(entrevista). Guácimo, CR, Universidad EARTH.
27
recolector de lixiviados para luego ser desechados. Los baldes deben encontrarse
sin fisuras antes de usarlos para llegar a la condición anaeróbica requerida. Es de
suma importancia que el balde o recipiente al momento de ser sellado responda a
una condición hermética.
Como amenaza se puede mencionar a la extrema humedad ambiental, ya
que siendo esta una zona muy húmeda, podría verse afectado el proceso o
prolongado el tiempo de secado del producto. Es importante evitar que a los
baldes se vean expuestos a lluvia. Los factores externos (personas, insectos,
roedores) representan una seria amenaza física hacia el sistema.
5.2.4 Fermentación del producto con EM
Se llegó a un nivel óptimo de fermentación de los residuos del comedor, ya
que se desarrollaron colonias de microorganismos conocidos actinomicetos en la
superficie del producto. También se logró el aroma agridulce característico de un
producto fermentado causado por los actinomicetos y el ensilaje tuvo un pH bajo,
todos indicadores de buena fermentación8. El decrecimiento del pH se explica
debido a los productos secundarios de los microorganismos que están dentro del
cóctel de EM como ácidos láctico y también muchos antioxidantes que evitan la
putrefacción y disminuyen el pH (Higa, 1994).
Los microorganismos de EM se caracterizan por producir una competencia
a las bacterias patógenas evitando así en gran mayoría la contaminación. Otro
punto a recalcar es que el olor desagradable que tienen algunos residuos al
permanecer en almacenamiento es debido al sulfuro de hidrógeno que producen
ciertas bacterias. Este compuesto sirve de alimento para los microorganismos del
EM específicamente para las bacterias fotosintéticas (Higa, 1994). Se logró
encontrar la presencia de colonias de Acetobacter debido a que esta se manifiesta
por la formación de una lámina blanca sobre el sustrato que se este fermentando
8
Okumoto, S. 2004. Uso de EM en desechos sólidos (entrevista). Guácimo, CR, Universidad
EARTH.
28
en este caso los residuos de comida (Colchichagua, 1992). El tiempo que se
determinó para lograr esta adecuada fermentación fue de una semana exacta y se
estableció chequeando el producto 2 veces por semana hasta obtener la
fermentación requerida.
5.3
ANÁLISIS DE CALIDAD DEL PRODUCTO
5.3.1 Calidad Física
Durante el procedimiento de realización del ensilaje se notaron diferencias
para la manipulación de los desechos en la elaboración del producto entre el
producto con semolina fermentado y sin fermentación. Esta discusión se aprecia
más fácilmente en el cuadro siguiente.
Cuadro 5. Comparación del procedimiento de elaboración entre ensilaje con
semolina fermentada y sin fermentar.
Ensilaje con semolina Fermentada
Mayor
homogeneidad
fermentación.
en
No se encontró
pudrición.
tipo
ningún
Ensilaje con semolina sin fermentar
la
Fermentación dispareja, se presentó
más cerca de la aplicación de EM y
disminuyó en la parte más alejada.
de Se encontró pudrición en algunas
partes de ciertos baldes.
Mejores resultados con una dilución Mejores resultados con una dilución de
de EM al 10% en comparación con las EM al 10% en comparación con las
otras diluciones.
otras diluciones.
Buena aceptación por parte de los Buena aceptación por parte de los
cerdos.
cerdos.
Cabe importante mencionar que la diferencia se dio en la homogenidad de
fermentación más no en la fermentación. Los dos tratamientos tuvieron presencia
29
de fermentación debido a que existe un contenido de azúcares en los residuos que
ocasiona la fermentación en un tratamiento fue mejor que en otro. En el
tratamiento
con
semolina
fermentada
(Cuadro
7),
realizó
una
mayor
homogeneidad en la fermentación. Esto se dio debido a que la exposición de EM
es más uniforme hacia los residuos alimenticios. A diferencia del otro tratamiento
donde hubo mayor fermentación en las zonas más cercanas a la aplicación de
EM, es importante recalcar que en el primer tratamiento al estar fermentada la
semolina se acelera el proceso de fermentación del producto.
En el tratamiento con semolina fermentada se logró control total de la
pudrición, gracias a la uniformidad en la fermentación (Cuadro 7) y a la producción
de antioxidantes generados por los microorganismos del EM. De esta forma los
microorganismos benéficos inhibieron completamente a los microorganismos
causantes de pudrición y mal olor. La putrefacción se da por descomposición
anaeróbica de algunas proteínas y amino ácidos, particularmente estos que
contiene azufre, se convierten en aminos y otros productos relacionados que
tienen malos olores. Las bacterias gram negativas participan en la formación de
amonio, metano, sulfuro de hidrógeno y oxidantes. Los microorganismos del EM
inhiben a los que pudren y se evita este proceso dando paso a la fermentación. De
esta forma se logra llegar a un balance positivo de los microorganismos benéficos
(Lomeli y Tamayo, 2004).
En el tratamiento con semolina sin fermentar, se pudo observar pequeñas
partes de producto podrido en ciertos baldes. Al no ser uniforme la fermentación
se asume que quedaron parches en donde no llegaron los microorganismos
benéficos y proliferaron los microorganismos de pudrición. Tanto en el producto de
semolina fermentada como sin fermentar, se observó que los tratamientos con una
dilución de EM al 10% fueron mejores que las otras dos diluciones (Cuadro 7). Se
llegó a este resultado debido a que fue el mejor tratamiento en ambos casos en lo
que respecta a las características analizadas que fueron textura, estructura, olor
(fermentación adecuada), consistencia, manejo del producto. Los pelets del
30
tratamiento con 10 % fueron mas agradables visualmente y más fáciles de
manipular con respecto a los tratamientos con diluciones de 5 y 15%.
5.3.2 Calidad Química
Los análisis químicos ayudan a determinar el contenido nutricional, pero en
este caso los residuos de cocina pueden variar mucho. Sería importante en el
caso de que se llegará hacer una producción industrial se tome en cuenta que los
residuos varían constantemente. La manera que se podría estandarizar el
producto es tomando muestras por un periodo largo de tiempo del lugar puesto
que los residuos tienden a repetir a lo largo del año en un mismo sitio ya que se
basan en ciertas condiciones nutricionales que no cambian en el transcurso del
tiempo.
Se realizaron análisis de calidad de producto evaluando materia seca,
proteína cruda, energía metabolizable y pH del producto terminado (Figura 2).
Pese a que en la Figura 2 se presenta un mayor contenido de materia seca en el
producto de semolina sin fermentar se debe a la variabilidad del experimento. No
se encontraron diferencias significativas en la materia seca. Se obtuvo un
promedio de materia seca de 42%. Comparando con los concentrados
comerciales que presentan un porcentaje de 87% este es un producto con mayor
contenido de humedad. Es importante recalcar que la Figura 2 presenta
claramente la relación de C:N. En el producto con mayor cantidad de materia seca
presenta un nivel menor de proteína y viceversa.
Existen diferencias significativas en el porcentaje de proteína cruda entre
semolina fermentada y sin fermentar (Anexo 2). Se obtuvieron mejores resultados
en el caso de semolina fermentada con un porcentaje de proteína cruda de
15.85%. Si comparamos este porcentaje con el de un concentrado comercial que
contiene 15% de proteína cruda vemos que el producto elaborado esta dentro de
los parámetros de concentrados comerciales y por ende suple los requerimientos
nutricionales de los cerdos. De igual manera se encontró una diferencia
significativa con la proteína cruda entre diluciones de EM en semolina fermentada
31
y diluciones de EM en semolina no fermentada. La dilución más adecuada fue la
de 15% de EM obteniendo un mayor porcentaje de proteína cruda (Figura 2).
70
16
65
15
Protiena cruda (%)
Materia Seca (%)
EM
60
55
50
5%
10%
14
15%
13
12
45
11
40
10
5.0
4.5
2200
pH
Energía (kcal kg-1 M.S.)
2400
2000
4.0
1800
3.5
1600
3.0
Fermentada Sin fermentar
Fermentada Sin fermentar
Semolina
Figura 2. Análisis de la calidad del producto de ensilaje.
El pH fue más bajo con semolina fermentada, probablemente debido a que
con la misma se logró una mejor fermentación del producto (Figura 2). Este
resultado fue significativo tanto en semolina fermentada y sin fermentar. De igual
manera la diferencia fue significativa en las tres diluciones de EM. Obteniendo un
pH de 4.0 en el producto de semolina fermentada a 5% de EM (Anexo 3).
En el caso de energía metabolizable, no se encontraron diferencias
significativas entre los tratamientos. Todos presentaron resultados similares,
obteniendo un promedio de 2.05 Mcal de energía por kg materia seca.
32
5.4
PELETIZACIÓN
Si no se tiene una peletizadora o un molino de carne, se puede utilizar una
moledora de maíz, una máquina para hacer fideos entre otros. Es importante
recalcar que esta máquina no ocupa un gran espacio con relación a lo que puede
llegar a procesar. De igual manera este molino de carne requiere de una sola
persona para ser utilizada lo cual ayuda a disminuir los costos de mano de obra
del proceso en caso de que quiera industrializarse.
5.4.1 Secadora de Materia Orgánica
Aunque se uso un horno para secar el producto, también se podría utilizar
un secador solar, abaratando significativamente los costos de esta manera. En el
secador solar deberá permanecer por un período de 3 a 4 días hasta secarse por
completo, pero dependerá del clima de la zona. Los problemas que podrían ocurrir
en el secador solar son ataque por roedores, insectos y niños.
5.4.2 Palatabilidad
Después de secar el producto, se procedió a ofrecérselo a los cerdos, ya
que el aspecto de la palatabilidad es de suma importancia a considerar en este
trabajo. El producto puede ser excelente en calidad, pero si los cerdos no se lo
comen, es inservible.
A la hora de realizar las pruebas de palatabilidad se determinó que el
producto en sí es bien aceptado por parte de los porcinos, ya que se comieron
todo los tratamientos sin dejar residuos. Con respecto a los datos de palatabilidad
también se encontraron diferencias significativas luego del análisis estadístico
tanto entre semolina fermentada y sin fermentar como entre las diferentes
diluciones de EM (Figura 3). El producto con mejor palatabilidad fue el elaborado
con semolina fermentada al 10% de EM (Anexo 3).
33
EM
5%
10%
15%
Palatabilidad (minutos)
24
22
20
18
16
Fermentada
Sin fermentar
Semolina
Figura 3. Palatabilidad del producto con semolina fermentada o semolina sin
fermentación.
Las fortalezas de este proyecto son que su procedimiento no requiere de
mayor destreza para llevarse a cabo. Además es una idea innovadora que logra
un mayor tiempo de almacenamiento de los desechos orgánicos para
alimentación. Es importante mencionar el hecho de que no requiere de mayores
insumos y de que su ingrediente principal son desechos orgánicos.
Cuando ya se haya logrado todo el proceso mencionado anteriormente, se
podrá proyectar o simular lo que se necesitaría y costaría todo el proceso de
fermentación de desechos para alimentación de cerdos a una mayor escala. El
costo de producción debe ser evaluado con respecto al costo de la carne de cerdo
en el mercado, demostrando un concepto de integración entre manejo de
desechos alimenticios y producción porcina.
La conservación que se le da este producto es una forma de valor
agregado, ya que le da durabilidad a los desechos y no requiere de refrigeración.
En la universidad EARTH sería de gran ayuda este procedimiento ya que en los
34
meses de vacaciones, en que baja la población estudiantil y por ende la cantidad
de residuos de comida de la cafetería, se podría dar de alimento este producto
preparado previamente a los cerdos sin tener que recurrir a la compra de
concentrado comercial por falta de alimento a partir de residuos de comida.
35
6
CONCLUSIONES
Se llegó a la conclusión de que es posible crear un suplemento alimenticio
de buena calidad para cerdos, fermentando y peletizando los desechos del
comedor de la Universidad EARTH.
•
Se obtuvo un alimento con una adecuada fermentación debido a la
presencia de un buen olor agridulce y de colonias de bacterias como
actinomicetos, indicadores de una buena fermentación. Además se
obtuvieron pH bajos y se logró un producto de fácil manejo.
•
El tiempo adecuado para lograr la fermentación fue de una semana.
•
El porcentaje de dilución óptimo donde se presentó un producto de calidad
tanto física como química adecuada fue de 10% de EM con semolina
fermentada.
•
Se logró la elaboración de pelets con un molino de carne.
•
Los pelets realizados tuvieron una adecuada textura, consistencia y buen
contenido nutricional.
•
El producto fue aceptado por los cerdos de la Finca Integrada Orgánica
determinando así una adecuada palatabilidad del producto.
36
7
RECOMENDACIONES
Este trabajo es una puerta que se ha abierto a un sin número de
investigaciones
futuras
para
lograr
una
mayor
eficiencia
tanto
en
el
aprovechamiento de los residuos alimenticios como en el mejoramiento de la
calidad del producto elaborado. Debido al corto periodo de investigación se
quedaron muchas incógnitas por resolver que en un futuro se debería dar
seguimiento.
•
Es de suma importancia el lograr homogenizar los residuos de mejor
manera no con respecto a una mezcla sino con respecto a que los
productos ha usar tengan mas o menos un patrón repetitivo cada vez que
se elabore el producto. De esta manera la composición química del
producto se estandarizaría.
•
Elaborar un estudio a seguir donde no se incluyan microorganismos
eficientes como aditivo en la fermentación.
•
Se ve también clara la posibilidad de hacer un estudio químico a los
lixiviados que son residuos secundarios de este ensilaje que se preparó.
Existen investigaciones donde explican que estos lixiviados son muy ricos
en nutrientes y podrían ser utilizados como fertilizantes foliares.
•
Hacer experimentos de producto agregando otros ingredientes al ensilaje
para enriquecerlo, como minerales, y evaluar su calidad.
•
Usar productos adherentes como sábila dentro del ensilaje para mejorar la
consistencia de los pelets.
•
Este producto el cual se llegó a realizar es una base para concentrados no
solo para cerdos se podría estar pensando en otras especies menores
como peces. Se puede usar ingredientes como aceite para darle una
característica flotante al pelet.
37
8
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Universidad EARTH. En preparación.
40
9
ANEXOS
Anexo 1. Valor energético de la comida servida diariamente en el comedor de
la Universidad EARTH
Comida
Valor energético
Desayuno
650 y 670 kcal,
Almuerzo
950 y 1370 kcal
Cena
1000 y 1420 kcal
Promedio
2600 y 3460 kcal
Anexo 2. Análisis de Varianza de Proteína Cruda
Fuente de
Variación
Grados
de
Libertad
Tratamiento
5
Suma de
Cuadrado Medio
Cuadrados
27.0905
5.4181
Valor F
p
4.59
0.0143
Semolina
1
11.8281
11.8281
10.02
0.0081
Dilución EM
2
1.3519
0.6759
0.57
0.5787
Sem.* EM
2
13.9105
6.9553
5.89
0.0165
Error
12
14.1626
Total
17
41.2531
1.1802
CV = 8.25 %
42
Anexo 3. Análisis de Varianza de pH
Fuente de
Variación
Tratamiento
Grados de
Libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado Medio
Valor F
p
5
0.6026
0.1205
5.29
0.0085
Semolina
1
0.2913
0.2913
12.79
0.0038
Dilución EM
2
0.2029
0.1015
4.45
0.0357
Sem.* EM
2
0.1084
0.0542
2.38
0.1348
Error
12
0.2733
Total
17
0.8759
0.0228
CV = 3.45 %
Anexo 4. Análisis de Varianza de Palatabilidad
Fuente de
Variación
Tratamiento
Grados de
Libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado Medio
Valor F
p
5
44.7778
8.9556
2.22
0.1202
Semolina
1
6.7222
6.7222
1.66
0.2215
Dilución EM
2
37.5278
18.7639
4.64
0.0321
Sem.* EM
2
0.5278
0.2639
0.07
0.9371
Error
12
48.5
Total
17
93.2778
4.0417
CV = 10.27 %
43
Anexo 5. Cantidad de Proteína Cruda en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
EM 10%
Repeticiones
1
2
3
N Total
2.1326
2.1516
1.9257
Proteína
Cruda
1
2
EM 15%
3
1
2.1306 2.1061 2.2036 2.5362
2
3
2.4728
2.4716
13.3285 13.4475 12.0358 13.3164 13.1634 13.7726 15.8515 15.4551 15.4474
Anexo 6. Cantidad de Proteína Cruda en los tres tratamientos con semolina
sin fermentar. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
1
Repeticiones
N Total
Proteína
Cruda
1.8011
2
2.3895
EM 10%
3
1
2
EM 15%
3
1
1.9786 2.0989 2.0088 1.9984
1.7260
2
3
1.6573
2.1377
11.2568 14.9341 12.3663 13.1183 12.5548 12.4901 10.7876 10.3581 13.3608
Anexo 7. Resultados de pH en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
EM 10%
Repeticiones
1
2
3
1
2
pH
4.0070
4.0100
4.0400
4.4000
4.3600
EM 15%
3
1
2
3
4.3860 4.3000 4.4000 4.3000
Anexo 8. Resultados de pH en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
EM 10%
Repeticiones
1
2
3
1
2
pH
4.4360
4.7630
4.2070
4.4900
4.6010
44
EM 15%
3
1
2
3
4.7860 4.3100 4.2900 4.6100
Anexo 9. Resultados de Materia Seca en los tres tratamientos con semolina
sin fermentar. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
Repeticiones
1
2
EM 10%
3
1
2
EM 15%
3
1
2
3
Peso Fresco 10.0170 10.2020 10.9250 10.3060 10.0120 10.5070 10.6810 10.6640 10.4360
Peso Seco
5.6400
6.7200
5.7000 6.0000 6.0600 7.5200
5.9400
5.3800 10.2300
Humedad
77.61%
51.82%
91.67% 71.77% 65.21% 39.72% 79.81%
98.22%
2.01%
Materia Seca
56.30%
65.87%
52.17% 58.22% 60.53% 71.57% 55.61%
50.45%
98.03%
Anexo 10. Resultados de Materia Seca en los tres tratamientos con semolina
fermentada. EARTH, 2004
EM 5%
Tratamientos
Repeticiones
1
2
EM 10%
3
1
2
EM 15%
3
1
2
3
Peso Fresco 10.4230 10.0760 10.8700 10.3200 10.0210 10.6720 10.7200 10.5100 10.2600
Peso Seco
6.0000
5.4000
Humedad
73.72%
Materia Seca
57.57%
6.7400 6.3000 5.6600 5.8000
5.7000
7.1000
5.3300
86.59%
61.28% 63.81% 77.05% 84.00% 88.07%
48.03%
92.50%
53.59%
62.01% 61.05% 56.48% 54.35% 53.17%
67.55%
51.95%
45