Cría y procesado de insectos como solución sostenible para la alimentación y revalorización de sus subproductos

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR UNIVERSIDAD DE SEVILLA TRABAJO FIN DE MÁSTER UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA E INDUSTRIA ALIMENTARIA. Cría y procesado de insectos como solución sostenible para la alimentación y revalorización de sus subproductos. Autora: Isabel María Fernández Mancera. Tutoras: Dra. Manuela Sebastiana Ruiz Domínguez. Dra. María Luisa López Castejón. Octubre 2024. Universidad de Sevilla. ÍNDICE Páginas RESUMEN ABSTRACT ALCANCE TEÓRICO Y LIMITACIONES DEL MODELO 1.INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1 1.1. Contexto y situación global. Problemática con la agricultura y ganadería. Búsqueda de alternativas no convencionales ................................................. 1 1.2. Introducción histórica de la cría de insectos. Usos, propiedades, beneficios y desventajas. ................................................................................ 2 2. ESTUDIO PREVIO ......................................................................................... 6 2.1. Marco legislativo actual ............................................................................ 6 2.2. Análisis de diferentes especies, características, condiciones de cría, ciclos de vida e interés industrial. .................................................................... 8 2.3. Alimentación humana o animal .............................................................. 10 3. DESARROLLO DE LA EXPLOTACIÓN DE INSECTOS............................. 11 3.1. Diseño de proyecto de explotación industrial de Acheta domesticus (Instalaciones, acondicionamiento, materias primas y auxiliares) ................ 11 3.2. Diagrama de flujo y equipos utilizados ................................................... 19 3.3. Descripción de fases de cría, reproducción, selección y procesado primario ......................................................................................................... 20 4. OBTENCIÓN DE PRODUCTOS PROCESADOS DERIVADOS Y FORMAS DE COMERCIALIZACIÓN ............................................................................... 26 4.1. Producción de harinas (Obtención, características, usos y comercialización) ......................................................................................... 26 4.2. Producción de snacks (Obtención, características, usos y comercialización) ......................................................................................... 29 5. ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN ANUAL………………………..….……33 5.1 Estimación de requerimientos alimentarios……………………….……...36 6. REVALORIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS COMO FERTILIZANTES ORGÁNICOS ................................................................................................... 40 7. SOSTENIBLIDAD SOCIAL………………………………………………………43 6.1. Creación de oportunidades, formación y concienciación…………………43 6.1. Condiciones laborales, impacto económico local y economía circular.…43 8. CONCLUSIONES ........................................................................................ 45 Universidad de Sevilla. 9. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 46 Universidad de Sevilla. RESUMEN Este trabajo aborda y estudia la problemática actual en seguridad alimentaria por la creciente demanda de alimentos, así como la crisis ambiental y presenta la cría industrial de insectos como una solución sostenible. En base a la legislación vigente, Acheta domesticus (grillo común) destaca por su potencial en la producción de alimentos para consumo humano y animal, gracias a su bajo impacto ambiental y alta eficiencia. Se propone un modelo de producción teórico y se incluye la elaboración de productos transformados como harinas y snacks y la revalorización de los subproductos como fertilizantes orgánicos para la mejora de la sostenibilidad ambiental. Además, se proponen medidas de sostenibilidad social, consolidando la cría de insectos como una alternativa prometedora para enfrentar la inseguridad alimentaria y el cambio climático. Palabras clave: Seguridad alimentaria; Cría de insectos; Acheta domesticus; Producción; Nuevos alimentos; Sostenibilidad; Subproductos. ABSTRACT This work addresses and studies the current problems in food security due to the growing demand for food, as well as the environmental crisis and presents industrial insect farming as a sustainable solution. Based on current legislation, Acheta domesticus (the common cricket) stands out for its potential in the production of food for human and animal consumption, thanks to its low environmental impact and high efficiency. A theoretical production model is proposed, including the processing of products such as flour and snacks, and the revaluation of by-product such as organic fertilizers to enhance environmental sustainability. Additionally, social sustainability measures are proposed, reinforcing insect farming as a promising alternative to address food insecurity and climate change. Key words: Food security; Insect farming; Acheta domesticus; Production; Novel foods; Sustainability; By-products. Universidad de Sevilla. ALCANCE TEÓRICO Y LIMITACIONES DEL MODELO. Los modelos propuestos en este trabajo, como el diagrama de flujo, el dimensionado y distribución de espacios, metodología y equipos descritos, producciones y necesidades nutricionales tienen como objetivo desarrollar un modelo realista basado en referencias bibliográficas donde se apliquen los conocimientos adquiridos. No obstante, es importante señalar que estas propuestas son de carácter teórico y no han sido validadas en situaciones reales. Por lo tanto, no deben tomarse como una referencia definitiva. Universidad de Sevilla. 1 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN. 1.1 Contexto y situación global en la agricultura y ganadería, problemática del cambio climático y búsqueda de nuevas alternativas para la alimentación animal y humana. La agricultura y ganadería son la base de la alimentación humana y uno de los mayores retos en la actualidad es garantizar la seguridad alimentaria, es decir, permitir el acceso físico y económico a las principales fuentes de alimentos para la población, así como garantizar su calidad e inocuidad. Según la ONU (Organización de las Naciones Unidas), se estima que la población mundial en 2050 alcanzará los 9.700 millones de personas (UNITED NATIONS 2024) (Figura 1.1), cifras para la cual los estudios de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura), calcula que la producción mundial de alimentos deberá incrementarse hasta en un 54% para abastecer la demanda, respecto a las producciones de 2012 en los escenarios más comunes y un aumento más moderado de un 40% en los escenarios más sostenibles (FAO 2023a). Figura 1.1. Crecimiento demográfico mundial hasta 2100. (UNITED NATIONS 2024). La producción mundial de alimentos, durante los últimos 100 años, ha experimentado un gran aumento como consecuencia de los grandes avances tecnológicos que han permitido optimizar los recursos y maximizar las explotaciones agrícolas y ganaderas, pero hoy en día se encuentran diversos factores que amenazan este crecimiento. Universidad de Sevilla. 2 El cambio climático es el principal factor. En noviembre de 2023 se registró la temperatura media global más alta hasta la fecha superando los 2ºC respecto a los niveles preindustriales (Copernicus EU 2023) Esto conlleva graves consecuencias como la alteración de los patrones de lluvia, los grandes periodos de sequía y un aumento en los últimos años de los fenómenos meteorológicos extremos, los cuales producen desequilibrios y ponen en riesgo las cosechas anualmente, reduciendo su productividad, favoreciendo la proliferación de plagas y fomentando la degradación de los suelos (FAO 2017). Es urgente la toma de medidas efectivas para reducir el aumento del cambio climático, pero paradójicamente, uno de los mayores contribuidores de éste son la agricultura y ganadería actuales. Éstos aportan hasta el 20% de los gases de efecto invernadero, provocado por los modelos super intensivos de producción y fertilización de tierras. De los cuales, según ha determinado recientemente la FAO, “Las emisiones directas, que incluyen el metano procedente de la fermentación entérica de los rumiantes y el óxido nitroso de los sistemas de gestión del estiércol, representan el 60 % de las emisiones totales del sector, mientras que el resto procede de la fabricación de fertilizantes y plaguicidas para la producción de piensos y de la producción de piensos en sí misma, así como de la elaboración y el transporte de piensos, animales vivos y productos ganaderos y de los cambios en el uso de la tierra relacionados con la producción de piensos” (FAO 2023). En este marco actual, cabe plantear, la búsqueda no sólo de soluciones para ofrecer cierto equilibrio entre aumento de producción y desaceleración del cambio climático, sino también de alternativas que dependan menos de los factores externos, sean más sostenibles y ayuden a cubrir los aumentos de demanda en alimentación humana. Es en esta intersección, donde encaja a la perfección la insecticultura. 1.2. Introducción histórica de la cría de insectos. Usos para el consumo humano y animal, propiedades, beneficios y desventajas. Tendencias. La cría de insectos, también conocida como insecticultura, tiene una larga historia que se remonta a miles de años. Se estima que la práctica comenzó en diferentes culturas alrededor del mundo de forma independiente, como una forma de obtener diferentes recursos, medicinas y productos para uso alimentario (Dobermann et al. 2017). Los aborígenes australianos consumían larvas de polillas witchetty (Endoxyla leucomochla) desde hace más de 40.000 años (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (Australia).Division of Entomology 1991). Un ejemplo más cercano, en las pinturas rupestres de las cuevas de Altamira del norte de España, se pueden observar representaciones de nidos abejas que datan aproximadamente del 30.000 al 9.000 a. C.. Se piensa que, en esta época, los seres humanos ya se alimentaban de pupas y larvas endulzadas con miel (Gómez-Pajuelo 2004) Universidad de Sevilla. 3 La práctica de comer insectos, definida como entomofagia, aunque se encuentra presente en la historia del ser humano desde hace miles de años, no ha sido la base principal de su alimentación. No obstante, se ha conservado en mayor o menor medida sobre todo en zonas de Asia, África y América, donde el consumo de insectos, como por ejemplo saltamontes (Acridium peregrinum) en Latinoamérica y grillos (Acheta domesticus) en Asia, son prácticas culturalmente aceptadas y arraigadas (Zaragozano 2018). En el siglo XX, la entomofagia experimentó un crecimiento en la zona de Asia con el gusano de la harina (Tenebrio molitor) y la mosca soldado-negra (Hermetia ilucens). Pero es a partir del siglo XXI, cuando comienza a tener un mayor impulso a nivel mundial como alternativa alimentaria viable. Hasta entonces, en muchas zonas donde predominaba una cultura más occidental e industrializada, esta práctica se llegaba a considerar repugnante y propia de pueblos menos civilizados. El cambio de mentalidad e interés se ha visto impulsado por las investigaciones científicas que destacaron los beneficios nutricionales y ambientales de los insectos, por la creciente preocupación por la seguridad alimentaria y la búsqueda de alternativas sostenibles para la obtención de proteínas (Ramos-Elorduy et al. 2007). Según la FAO, la ganadería convencional es responsable del 14,5% de los gases de efecto invernadero de origen humano (FAO 2021), sin embargo, estas emisiones y otros contaminantes como el amoníaco (Ford 2021), se ven drásticamente reducidos en la cría de insectos y a su vez, es una opción que promueve el consumo circular ya que pueden alimentarse de subproductos o residuos alimentarios, lo que contribuye en su conjunto a una mayor eficiencia y sostenibilidad. Los insectos contienen entre un 30 - 75% de proteínas respecto su peso seco (Kim et al. 2019) y éstas son uno de los macronutrientes esenciales para el ser humano, desempeñando funciones estructurales, energéticas, reguladoras y reparadoras en nuestro organismo. La cantidad diaria recomendada varía en función de la edad, sexo y actividad física, pero se encuentra entre 0,8 y 2 gramos por kg de peso corporal (Ford 2021). Esta propiedad le confiere especial interés ya que otros alimentos como la carne y el pescado contienen sólo entre un 20-30% de proteínas (Tobar-Bächle 2023). A su vez, para la producción de 1kg de proteína a partir de insectos en comparación con la ganadería tradicional, los insectos necesitan un 40-60% menos de espacio (Tabla 1.2), un 50% menos de cantidad de agua, emiten un 60% menos de gases de efecto invernadero y consumen menos energía, lo que se traduce en una menor huella ambiental (Ros-Baró et al. 2022) Universidad de Sevilla. 4 Tabla 1.2. Comparación de recursos necesarios para la producción de diferentes especies. (Guerrero-Vall 2022) Además, hay estudios recientes que destacan beneficios probados de la ingesta de insectos en la salud humana, como la reducción de niveles de colesterol, triglicéridos y glucosa en sangre, y mejora la microbiota intestinal. Los insectos también son ricos en proteínas de alta calidad, ácidos grasos insaturados y micronutrientes esenciales como el hierro y el zinc, lo que los convierte en una fuente nutricionalmente valiosa y sostenible (Ros-Baró et al. 2022). Una de las grandes barreras que ha de superar la industria de la insecticultura y entomofagia, es la aceptación social. Cada vez son más las personas que están abiertas a probar nuevos alimentos y que reconocen los beneficios de la entomofagia, pero, aun así, la gran mayoría no están acostumbradas al consumo de insectos y muchos tienen sentimientos o emociones negativas hacia ellos lo que dificulta su aceptación. Una de las formas más sencillas para abordar este rechazo inicial, es comenzar a introducirlos como procesados en harinas o formando parte de los ingredientes de otros alimentos. Este es un proceso gradual, pero acabará normalizándose, así como ya se ha observado recientemente con otras prácticas y productos. Un claro ejemplo, el consumo de pescado crudo (sushi), práctica muy común en las zonas asiáticas pero que actualmente en occidente, se ha popularizado y convertido en un alimento habitual y además muy valorado por la población general, la cual ha superado ese primer rechazo al consumo de este producto sin procesar. La Unión Europea regularizó el consumo de insectos para alimentación humana a partir del 1 de enero de 2018, cuando entró en vigor el Reglamento (UE) 2015/2283 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 25 de noviembre de 2015, Universidad de Sevilla. 11 3.DESARROLLO DE LA EXPLOTACIÓN DE INSECTOS. 3.1 Diseño de Proyecto de explotación industrial de Acheta domesticus (Grillo común). Instalaciones, acondicionamiento, materias primas y materiales auxiliares. Acheta domesticus presenta tres fases de vida claramente diferenciadas. Se requiere que las instalaciones se adecúen a ello y a sus condiciones óptimas de desarrollo, ya que diferencias en las mismas pueden provocar retrasos en el crecimiento y, en consecuencia, que la producción sea inferior a la esperada. Por lo tanto, es fundamental definir sus características principales (Tabla 3.1). Tabla 3.1 Características generales de Acheta domesticus. (Cruz Fagua et al. 2021) Universidad de Sevilla. 12 La densidad poblacional recomendada según bibliografías es de 5.000 a 10.000 grillos por metro cuadrado (Cruz Fagua et al. 2021), por lo que para este trabajo se considerará una densidad poblacional media adecuada de 7.500 grillos/m², en base a ello se propone un ejemplo teórico de diseño de la actividad para un total de 400 m², lo que permitirá una producción de mediana escala, una adecuada distribución de los espacios necesarios para las diferentes fases del ciclo de producción y una producción eficiente que satisfaga las necesidades locales, con posibilidades de expansión de mercado. La distribución de espacios de la granja se ha diseñado teniendo en cuenta las recomendaciones extraídas de estudios sobre la cría de insectos (Huis et al. 2014) y normativas aplicables a instalaciones agroindustriales (OIT (Organización Internacional del Trabajo) 2011), con el fin de garantizar un desarrollo adecuado de la actividad, un uso eficiente del espacio y cumplir con los requerimientos en cuanto a higiene y seguridad necesarios. Para ello se propone la siguiente distribución teórica: • Área de oficina (30 m²); dedicada a la gestión administrativa y gestión de la granja, recepción de clientes y ventas. Equipada con escritorios, archivadores, ordenadores y pequeña recepción de clientes. Funcionalidad: Administración, control de la producción y gestión comercial. • Aseos y vestuario (20 m²); Vestuarios con aseos femenino y masculino para los trabajadores. Equipados con duchas, sanitarios y taquillas. Funcionalidad: mantener la higiene personal, facilitar el cambio de ropa de trabajo y guardado de objetos personales. • Área de Incubación (40 m²); Con estanterías y bandejas para la incubación de huevos en ambiente controlado con humedad y temperatura óptimas. Funcionalidad: Monitoreo y manejo de huevos hasta la eclosión. • Área de cría y reproducción (160 m²); Espacio de ambiente controlado para la cría de grillos jóvenes hasta su edad adulta y posterior reproducción, con pasillos provistos de estanterías y contenedores organizados para maximizar el uso del espacio y sistemas de control y monitoreo de la temperatura y humedad. Funcionalidad: Corazón de la granja, alimentación, cuidado de grillos, recolección de huevos. • Área de limpieza (10 m²); Pequeña estancia con utensilios necesarios para la limpieza y desinfección de equipos, además de almacenamiento de productos de limpieza. Funcionalidad: Este espacio garantiza que todos los equipos y áreas de trabajo se mantengan limpios y desinfectados, cumpliendo con los estándares de higiene necesarios para la producción de alimentos. Universidad de Sevilla. 13 • Área de procesado (60 m²); Dedicada al procesamiento de grillos adultos, incluyendo equipos para la congelación, escaldado, horneado, deshidratación, molienda y empaquetado de harina de grillo. Funcionalidad: Procesado, controles de calidad y empaquetado. • Área de almacén de producto terminado (30 m²); Almacenamiento del producto terminado y envasado antes de su distribución. Con estanterías. Funcionalidad: Almacén seguro y controlado, control de inventario, asegurar método FIFO. • Área de almacén de materias primas y auxiliares (20 m²); Para el almacenamiento de alimento, materiales de cría y utensilios para reposición. Con refrigeradores para los alimentos perecederos. Funcionalidad: Almacenamiento de insumos. • Pasillos y zonas comunes (30 m²); Espacios para la circulación y conectar todas las áreas. Funcionalidad: Facilitar el acceso y movilidad dentro de la granja y asegurar un flujo de trabajo eficiente. Para asegurar el correcto desarrollo y producción, el área de incubación y cría debe de mantener siempre una temperatura constante y humedad para agilizar la eclosión de los huevos comprendida entre los 28-30ºC de temperatura y 50% de humedad. Para ello se propone un aislamiento de ambas áreas para que sean lo más energéticamente eficiente posible, la utilización de sistemas de control centralizado con humidificadores industriales y sistemas de calefacción/refrigeración por aerotermia (Figura 3.2). Los equipos de aerotermia usan la energía del aire exterior (70-80%) y sólo utilizan un (20-30%) de electricidad, dando lugar a un alto coeficiente de rendimiento (COP), en torno 4 o 5, es decir, por cada 1kWh de electricidad se producen 4-5kWh de calor, valores muy superiores a la calefacción convencional eléctrica con un COP 1. Por lo tanto, se empleará una energía más limpia, eficiente y con menor coste, lo que harán más sostenible el producto final. La iluminación se mantendrá de forma natural dentro de la medida posible con ventanales respetando los ciclos de luz-oscuridad diarios, en el caso de no ser suficiente, se optará por iluminación programada utilizando paneles solares como fuente de energía (Figura 3.2). Universidad de Sevilla. 14 Figura 3.2 ¹Equipo de aerotermia industrial Fuente: https://bserenovables.com/aerotermia-industrial/. ²Humidificador industrial Fuente: https://es.trotec.com. ³Foco alimentado por luz solar. Fuente: https://www.amazon.es/SIGRILL -Las materias primas de la granja son todas aquellas que serán directamente utilizadas o transformadas por los individuos para su crecimiento, se incluirían los huevos y su sustrato, así como sus aportes alimenticios e hidratación necesarios para su crecimiento y desarrollo. • Huevos y sustrato: Los huevos son la fuente primaria para la cría de nuevas generaciones, éstos necesitan de un sustrato que retenga la humedad como la turba o vermiculita (2-5 cm) de espesor preferiblemente, donde la hembra pueda depositarlos y posteriormente eclosionen. En la fase inicial del proyecto, los huevos se adquirirán de proveedores externos, sin embargo, a medida que la población crezca, éstos serán producidos internamente y reincorporados al proceso productivo. • Aportes alimenticios: Al ser insectos omnívoros pueden alimentarse de un amplio rango de alimentos, éstos siempre deben de ser de alta calidad para garantizar un producto final seguro, pudiéndose utilizar cereales y derivados, hortalizas y frutas que son descartadas de las líneas comerciales de ventas por irregularidades estéticas o defectos siempre y cuando el alimento no se encuentre en mal estado y se asegure su higiene y trazabilidad así como cumpla todos los mismos requisitos que son necesarios para la alimentación animal general (IPIFF 2022) . Los productos perecederos se almacenan en un refrigerador y se cortan antes de aportarlas a los insectos. • Aporte para la hidratación: Estos insectos consumen gran parte del agua que necesitan a través de las frutas y hortalizas de su dieta, no obstante, siempre se les proporcionará agua para su correcta hidratación. Universidad de Sevilla. 15 • Especias de aderezo: Especias para el aderezo y marinado de los grillos como ajo, pimentón, comino, sal, pimienta, aceite... -Los materiales auxiliares comprenderán todos aquellos que no serán transformados por los insectos, pero sí son necesarios para el desarrollo de estos y la actividad ganadera. • Recipientes y material interno: Para su crecimiento y desarrollo, se aconsejan contenedores o cajas de superficie lisa como el plástico, una buena proporción como 60x40x30 es recomendada para mayor facilidad de manejo y almacenamiento en estanterías, con tapa superior de malla para evitar fugas y facilitar el flujo de aire (Figura 3.3). Dentro de las mismas y para aumentar la superficie útil se incorporan maples de huevos (Figura 3.4) donde puedan alojarse los individuos en posición vertical para que los excrementos caigan al fondo de la caja, así como comederos de plástico donde insertar los alimentos para poder limpiarlos con mayor facilidad y no se esparzan por toda la superficie. Figura 3.3. Estanterías con cajones para la cría. Fuente: https://www.facebook.com/aminsecta/?locale=es_LA. Universidad de Sevilla. 16 Figura 3.4. Maples de huevo para aumentar la superficie útil en el interior de los cajones. Fuente: https://efe.com/economia/2023-03-01/la-mayor-granja-de-insectos-del-mundo- abrira-en-salamanca-en-2024/ • Comederos: Recipientes de plástico insertados en los cajones, para depositar los alimentos, útiles para una mejor limpieza y para que la comida no se esparza por toda la superficie. • Recipientes para la puesta de huevos: Para la puesta de huevos se utilizan bandejas de poca profundidad dentro de las cajas, cubiertas de malla metálica para evitar que los adultos escarben y se coman los huevos (Figura 3.5). Éstas son extraíbles para separarlas cuando sea necesario y llevarlas a la sala de incubación donde se introducirán en cajas limpias con mayor altura de pared para evitar fugas una vez eclosionen los huevos. Figura 3.5. Recipiente con turba para la puesta de huevos, cubierto de malla protectora. Fuente: https://www.blapticas.com/fichas-de-cria/grillos/fichagryllus-assimilis/ • Depósitos para la hidratación: la hidratación se puede realizar con tiras de celulosa conectadas a pequeños depósitos de agua, las cuales aseguran que no haya derrames ni ahogamientos y es un sistema limpio y fácil de cambiar o mediante depósitos con agua en gel. Universidad de Sevilla. 17 • Sustratos: El fondo de las cajas estará cubierto por serrín o salvado de trigo o avena formando una fina capa para absorber humedades. • Materiales de limpieza y manipulación: Necesarios para asegurar una buena higiene de las instalaciones y seguridad y calidad del producto final; -Desinfectantes y detergentes: Soluciones biodegradables y seguros para las zonas de cría y utensilios. Como el hipoclorito de sodio y detergentes para uso alimentario. -Rociadores y pulverizadores: para la aplicación de productos de limpieza. -Trapos, esponjas y cepillos industriales: Para la limpieza de superficies, cajas y utensilios. -Escobas, recogedores, fregonas: Para la limpieza de suelos. -Aspiradoras industriales: Para eliminar de forma rápida y limpia las partículas finas o polvo. -Otros utensilios accesorios como cubos, bolsas de basura y guantes. • Equipos de aclimatación y monitoreo de las instalaciones: Las condiciones climáticas se regulan con el equipo descrito anteriormente de aerotermia para el control de la temperatura y humidificadores industriales para la humedad, así como aporte si es necesario de luz mediante focos conectados a paneles solares. Todo ello se integra en un sistema de control automatizado a través de sensores de temperatura e higrómetros y sistema informático que procesa la información y mantiene los valores proporcionados constantes (Figura 3.6.). Figura 3.6. Equipo de integración y control digital de las condiciones climáticas. Fuente: https://iaase.com.mx/servicios/sistemas-de-control-digital-de- temperatura-y-humedad-programables-para-industrias/ Universidad de Sevilla. 18 • Equipos de procesado y almacenamiento: Productos necesarios para el procesado, envasado y almacenamiento, los cuales se detallarán en el apartado 3.3 de este trabajo. - Refrigerador. - Congelador criogénico. - Escaldadora. - Liofilizadora. - Molino y tamiz. - Horno. - Envasadora al vacío. - Envasadora de atmósfera modificada. - Loteadora. - Envases. - Etiquetas. - Estanterías, palets, cajas y flejes. Universidad de Sevilla. 19 Limpieza de cajas Limpieza de cajas Limpieza de cajas 3.2 Diagrama de flujo. INCUBACIÓN DE HUEVOS CRÍA DE ADULTOS PURGA Y SEPARACIÓN DE INDIVIDUOS ADULTOS (Cosecha) SACRIFICIO CONGELACIÓN (-18ºC) Subproductos biodegradables (sustrato y restos biológicos) Agua y Alimentos Eclosión de larvas Reproducción de adultos MARINADO PREVIO ESCALDADO (90ºC – 10MIN) MOLIENDA Y TAMIZADO LIOFILIZACIÓN ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN Sustrato de huevos Sustrato de cría, cajones y maples ETIQUETADO/LOTEADO Control de calidad. ENVASADO DE HARINA AL VACÍO Agua Agua residual Sala de procesado Sala de Incubación. Sala de Almacenamiento HORNEADO (120ºC) 15-20min SEGUNDO ADEREZO ENVASADO DE GRILLOS. ENVASADO AL VACÍO Sala de cría Especias Especias Universidad de Sevilla. 20 3.3 Descripción de fases cría, reproducción, selección y procesado primario. En este apartado se describirán las fases fundamentales, así como la línea de procesado primario, a través de la cual se obtiene un primer producto destinado a la venta al por mayor para su posterior transformación por parte de las industrias alimentarias, o al por menor para ser cocinado por el consumidor final. 1. Incubación de huevos. Los huevos, previamente depositados por la hembra en el sustrato acondicionado para ello, se separan de los adultos para evitar el canibalismo. A continuación, son incubados en un área dedicada con temperatura y humedad controlada hasta su eclosión, la cual generalmente ocurre entre los 10-13 días (Cruz Fagua et al. 2021) . Las ninfas jóvenes permanecen en este ambiente durante unos días antes de ser separadas del sustrato y trasladadas a la siguiente sala. 2. Cría y reproducción. En el área de cría y reproducción, las ninfas se colocan con su sustrato y maples de huevo en los cajones apilados en estanterías, donde serán alimentadas e hidratadas hasta alcanzar su madurez, lo que sucede a las seis semanas aproximadamente. En este momento, se colocan las cajas con vermiculita o turba en los cajones donde se desea que se reproduzcan, proporcionando un medio adecuado para la deposición de huevos a través del órgano ovopositor de la hembra. El tiempo entre los apareamientos y la puesta de huevos suele ser de 8 a 10 días. Los cajones con los huevos recolectados se envían al área de incubación mencionada anteriormente. 3. Purga y separación de individuos adultos. Una vez alcanzada la madurez y habiéndose reproducido, o en su caso descartados para la reproducción, los individuos se purgan durante 24h, manteniéndolos en ayuno para limpiar su sistema digestivo. Posteriormente se cosechan y separan del medio cuidadosamente antes de pasar a las fases de procesado. Antes de proceder, se realizan análisis de calidad aleatorios para asegurar la calidad y seguridad de los individuos, descartando cualquier anomalía. Los desechos de sustratos y restos biológicos producidos se almacenan como subproductos, ya que son de gran interés como fertilizantes orgánicos en la agricultura y aportan un valor extra tanto económico como ambiental a la industria. Los demás elementos del interior de la caja como comederos, bebederos y la propia caja son limpiados y desinfectados para su posterior reutilización. Universidad de Sevilla. 27 Figura 4.2. Harina de grillo. Fuente: https://insecma.com/producto/harina-de- grillo/ Figura 4.3. Molino de harina Omas Faribon 600. Fuente: https://www.agrieuro.es/molino-de-harina-omas-faribon-600-trifasico- profesional-motor-4-hp-kw-3-p- 13935.html?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_campaign=217668428 41&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw3624BhBAEiwAkxgTOtu33HYg02X8rbqNu9WE zKfycuW-cNgSWfntFdu77pk8Ume8nQ5LYhoCimYQAvD_BwE 12. Envasado de harina al vacío. La harina obtenida se envasa al vacío para asegurar su conservación en condiciones óptimas de calidad y baja humedad ya que las harinas son más propensas a la absorción de humedad al tener mayor área superficial. Este tipo de envasado asegura que la harina esté lista para ser añadida a otros productos y la protege de la oxidación. Se contempla tanto el envasado al por mayor, dirigido a las industrias, como en envases más pequeños para el consumidor final. Se utilizará la misma envasadora ya mencionada en la figura 3.10. Capacidad de producción: 80g/min Potencia nominal: 3.000W Dimensiones (L x An x Al): 44 x 31 x 90 cm Peso: 80kg Tamices intercambiables para cribado. Regulador del flujo del producto. Regulación de granulometría. Universidad de Sevilla. 28 13. Etiquetado, almacenamiento y distribución. Se etiquetan conforme a la legislación vigente, regulada por el Reglamento (UE) 1169/2011. Art. 9 (La comisión Europea 2011b). Al igual que en el etiquetado de grillos enteros, se realizará con envases previamente serigrafiados y utilizando la loteadora anteriormente mencionada para incluir el lote y fecha de consumo preferente. La información obligatoria que debe aparecer es la anteriormente mencionada ajustándose a las características actuales. Asimismo, el almacenamiento y distribución de la harina se regirán por los principios ya descritos. Este producto, una vez envasado, no necesita de unas condiciones diferentes, al igual que su distribución tanto al por mayor como al por menor. Se muestra un ejemplo de formato y etiqueta del producto final para su comercialización y venta al público (Figura 4.4). Figura 4.4. Ejemplo de envasado y etiquetado para producto de venta al público de grillos al natural liofilizados. (Elaboración propia). Información nutricional de la fuente: https://www.insectnutrition.com.mx/MLM-890439239-harina-de-grillo-_JM Universidad de Sevilla. 29 4.2 Producción de Snacks. (Obtención, características, usos, comercialización y etiquetado). El consumo de grillos en forma de snack es una alternativa saludable y sostenible. Tras ser horneados, mantienen un bajo contenido graso, combinado con una textura crujiente y sabor que puede ser realzado y potenciado con multitud de especias, permitiendo así una amplia gama de sabores. Estos snacks tienen una alta aceptación, siendo reconocidos como un alimento exótico e innovador que suscita un alto interés y expectación, sobre todo en la población más joven e innovadora. Pueden ser consumidos directamente o incorporados como toppings para ensaladas y otros platos, añadiendo un valor extra, gracias a su rico contenido en proteínas, vitaminas y minerales. El procesamiento de los grillos para su consumo como snack se realiza a partir del producto ya escaldado, siguiendo las fases que se describen a continuación: 14. Marinado previo. Antes de su horneado, los grillos pueden ser sometidos, de forma opcional, a un marinado con especias, hierbas y aceite para mejorar su sabor, como sal, pimienta, pimentón, ajo en polvo, comino, tomillo, orégano y romero dependiendo del sabor final del producto deseado. En el aceite se integran las diferentes especias según las proporciones y se vierte sobre una bandeja removiéndose para asegurar que la mezcla se haya repartido de forma homogénea, se cubre con papel film y se dejan reposar durante 1h para que absorban los sabores y aromas. 15. Horneado. El horneado es una técnica muy común en el procesamiento de insectos, ya que ayuda a la eliminación de patógenos, transforma los nutrientes dando lugar a una mejor digestibilidad y mejora la textura del producto final. La temperatura empleada se encuentra entre los 120ºC, durante un periodo de 15 a 20 minutos, dependiendo del tamaño de los grillos, los cuales se extienden en una capa uniforme sobre las bandejas, según varias referencias bibliográficas. Ejemplo de horno con capacidad de 10 bandejas a utilizar (Figura 4.5). Universidad de Sevilla. 30 Figura 4.5. Horno eléctrico de convección HC10BEOL. Fuente: https://maquinariahosteleriatienda.es/comprar/horno-electrico-conveccion-10- bandejas/?gad_source=1&gclid=CjwKCAjw3624BhBAEiwAkxgTOnPLifS9jWWltHtkl7yY lOOfHsYUFTuTwVQkaZWK7jOPXDVZpYYsEhoC--wQAvD_BwE 16. Segundo Aderezo. Después del horneado, los grillos se sacan del horno en sus bandejas, momento en el que se le puede espolvorear manualmente y sazonar según el grado e intensidad de sabor final que se quiera obtener diversas especias como sal, ajo, cebolla, pimentón o comino entre otros dependiendo del sabor final que se desee obtener (Figura 4.6). Se dejan reposar durante al menos 10 minutos y se procede al envasado. Figura 4.6. Ejemplo de grillos horneados y especiados listos para su consumo. (Prensa Libre: HemerotecaPL 2021) Universidad de Sevilla. 31 17. Envasado. El envasado se realiza en frascos de plástico o vidrio introduciendo atmósferas modificadas (MAP), que sustituyen el aire por una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. Esto retrasa el crecimiento microbiano y previene la oxidación, lo que asegura la calidad y seguridad alimentaria del producto. A su vez, se ve complementado por el marinado inicial y segundo aderezo de especias que gracias a sus propiedades antimicrobianas contribuirán a inhibir el crecimiento de hongos y bacterias, ya que especias como el ajo, comino o pimentón han demostrado tener efectos antimicrobianos, así como prolongar la vida útil del mismo (Melguizo- Rodríguez et al. 2022). Ejemplo de envasadora a utilizar (Figura 4.7). Figura 4.7. Envasadora en atmósfera modificada (MAP) KBT-450. Fuente: https://es.kbtfoodpack.com/vertical-map-modified-atmosphere-packaging-machine- kbt450-series/ 18. Etiquetado y distribución. Los snacks se etiquetan conforme a la legislación vigente, regulada por el Reglamento (UE) 1169/2011. Art. 9 (La comisión Europea 2011b). La información obligatoria que debe aparecer es la anteriormente mencionada y ajustándose a las características actuales del producto. Ejemplo (Figura 4.8). Al igual que en el caso de las harinas, el almacenamiento y distribución se rigen por los mismos principios ya descritos, ya que el producto no necesita de unas condiciones diferentes una vez ya envasado. Universidad de Sevilla. 32 Figura 4.8. Ejemplo de envasado y etiquetado para producto de venta al público de grillos horneados y especiados. (Elaboración propia). Universidad de Sevilla. 33 5. ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN ANUAL. Para estimar la producción anual de Acheta domesticus para esta explotación, se ha estimado una capacidad de 672 cajas de 60x40x30cm en el área de sala de cría, dejando espacio suficiente para la circulación del personal y manejo de estas con la siguiente distribución en sala (Figura 5.1). Cajas apiladas en estanterías de railes de hasta 4 alturas dejando 20 cm desde el suelo a la primera bandeja y espacios superior y lateral entre ellas de 10 cm y llegando a una altura máxima de 170cm de alto para que su manejo sea sencillo. Dos estanterías simples a cada lado de la sala y dos centrales dobles con cajas a cada lado del pasillo, siendo éstos de 1,8m de ancho y 2,0m el pasillo central para facilitar las operaciones de limpieza y manipulación. Cada estantería lateral simple con capacidad de 28 cajas x 4 alturas = 112 cajas y cada estantería central doble con capacidad de 56 cajas x 4 alturas= 224 cajas, hacen el total de 672. Figura 5.1. Esquema de distribución de estanterías de bandejas en el área de cría. Plano de la sala. (Elaboración propia). Universidad de Sevilla. 34 Con esta distribución como referencia y la densidad óptima de cría manejada en este proyecto, podemos estimar la capacidad máxima de producción por ciclo de grillos en nuestras instalaciones: Superficie de caja 60x40=0,24 m² Área total= 0,24m² x 672 cajas= 161,28m² 161,28 m² x 7.500 grillos/metro²= 1.209.600 grillos por ciclo de capacidad máxima. El ciclo de vida completo de Acheta domesticus, ya descrito con anterioridad, puede llegar a alcanzar los 60 días, por tanto, se estima que durante un año de producción se pueden realizar en las mejores condiciones 6 ciclos. El cronograma anual del manejo de individuos sería el siguiente (Figura 5.2). Figura 5.2. Cronograma anual de las fases y ciclos de Acheta domesticus. (Elaboración propia). Basándonos en estos datos y teniendo en cuenta que la tasa de supervivencia para esta especie se encuentra entorno al 85-90% (Huis et al. 2014), se describirán tres posibles escenarios para la producción anual, escenario pesimista (tasa de supervivencia 80%), escenario neutral (tasa de supervivencia 85%) y escenario optimista (tasa de supervivencia 90%). Huevos Ninfa-Adultos Periodo de reproducción. DIC JUN JUL AGO SEP OCT NOV ENE FEB MAR ABR MAY Universidad de Sevilla. 35 • Escenario pesimista: 1.209.600 grillos/ciclo x 0,80 (tasa supervivencia) = 967.680 grillos por ciclo. Suponiendo 6 ciclos por año obtendríamos una producción de 5.806.080 grillos anuales. • Escenario neutral: 1.209.600 grillos/ciclo x 0,85 (tasa supervivencia) = 1.028.160 grillos por ciclo. Suponiendo 6 ciclos por año obtendríamos una producción de 6.168.960 grillos anuales. • Escenario optimista: 1.209.600 grillos/ciclo x 0,90 (tasa supervivencia) = 1,088.640 grillos por ciclo. Suponiendo 6 ciclos por año obtendríamos una producción de 6.531.840 grillos anuales. Como se puede observar, la producción anual puede variar según los factores de cría que afecten e la tasa de supervivencia, después de observar los tres posibles escenarios para este proyecto se ha estimado una producción entre los 5,8 y los 6,5 millones de grillos anuales, lo que ofrece un buen punto de partida. El peso medio según diferentes estudios de un grillo adulto (Acheta domesticus) es de 0,40 gramos por individuo (Bernad González 1019), lo que se traduce que el peso medio fresco en grillos que podría obtenerse anualmente es de 6,168.960 individuos x 0,40 g/individuo = 2.467.584g o lo que es igual 2.467,58kg Para estimar la cantidad de productos derivados de la producción de grillos en diferentes formas, como harina de grillos, grillo liofilizado y grillos horneados, se tomarán de base las cifras anuales del escenario neutral planteado. Aunque las proporciones finales de producción de cada uno de los derivados se efectuarán en base a las demandas del mercado. Harina de Grillo: La harina de grillo que se obtiene mediante la deshidratación por liofilización y molienda, se obtiene un producto de alrededor del 4-6% de humedad (Rojo Gonzalez 2023) frente a un 70% de humedad en su peso fresco, por lo que reducirán su humedad en un 65%. Realizando cálculos, tomando como valor de referencia el escenario neutral, la máxima cantidad de harina producida anual mente podrán ser: 2.467,58kg de grillos x 0,35% de peso seco a obtener = 863,653 kg de harina de grillo. Grillos liofilizados: En este producto se encuentra en una situación similar a la harina ya que, aunque no se moltura, el proceso de liofilización es el mismo reduciendo la humedad del producto a los mismos valores, por lo cual se puede llegar a obtener la misma cantidad máxima de producto, 863,653 kg de grillo entero liofilizado. Grillos horneados sabor barbacoa: En esta ocasión, el marinado puede añadir inicialmente algo de humedad al producto, pero tras el horneado gran parte de la humedad se evapora dejándolos con una textura crujiente e impidiendo el crecimiento microbiano, esta humedad final se encontrará Universidad de Sevilla. 36 por debajo del 10%, por lo que se considerará que el producto final conservará un 40% de su peso. 2.467,58kg de grillos x 0,4% de peso neto a obtener = 987,032 kg de grillos horneados. Estas estimaciones proporcionan unos datos iniciales útiles para planificar la producción en función de la demanda del mercado, ya que las cantidades finales de cada producto dependerán de las preferencias del consumidor y los ajustes y repartición de la producción hacia las diferentes variantes del procesado. Los precios de venta al público actuales en España varían según el formato y tipo de producto. Podemos ver algunas referencias. • Harina de grillo: 80-150 €/kg dependiendo del formato y pureza. Es uno de los productos más caros por su procesado, versatilidad y alta concentración de proteínas. • Grillos desecados: 50-100 €/kg. • Grillos horneados y especiados: 60-120€/kg. Aunque los precios pueden variar considerablemente a valores superiores en productos con envases de menor tamaño y gourmets. Es importante también considerar la cantidad de subproducto generado de excrementos de grillos. Según bibliografías la proporción es aproximadamente 2:1, lo que quiere decir que, por cada kilo de grillo fresco producido, se generarán 0,5 kg de excrementos (D Cruz Fagua et al. 2021). Partiendo esta premisa en el escenario neutral en el cual se obtienen 2.467,58kg de grillos, se obtendrían 1.233,79kg de este subproducto. 5.1. Estimaciones de requerimientos alimentarios. El consumo energético de los grillos varía según el estado de desarrollo de este, calidad de vida, entorno… pero podemos determinar que para producir 1kg de grillos vivo es necesario proporcionar 1,7kg de alimento (Bernad González 1019). Su buena tasa de factor de conversión del alimento (FCR) de 1,7 es gracias a su alta eficiencia energética, ya que al ser ectotermos no dedican energía al mantenimiento de la temperatura corporal, lo que aumenta aún más su eficiencia. Partiendo del escenario neutral, se realizan las siguientes estimaciones orientativas. Universidad de Sevilla. 43 7. SOSTENIBILIDAD SOCIAL. 7.1. Creación de oportunidades, formación y concienciación. La sostenibilidad no involucra sólo el medioambiente y la vertiente económica, sino también el bienestar de las personas involucradas y afectadas por esta actividad. En este sentido, la creación de una granja para la cría y procesado de Acheta domesticus, tiene la posibilidad de ofrecer un impacto social positivo en la población local, especialmente en zonas rurales donde la oferta de empleo es más limitada. La implantación de una granja conduce a la creación de empleos directos necesarios como especialistas para la cría y procesado, personal para limpieza de las instalaciones, administración y ventas. Por otro lado, también se generan empleos de manera indirecta en los que se engloban proveedores de materias primas y auxiliares, servicios de mantenimiento de instalaciones y servicios de transporte. Estas opciones pueden ser de gran ayuda ofreciendo nuevas posibilidades a la población rural, reduciendo la migración de estas zonas a las grandes ciudades, cuya población se ha visto reducida en un 7,1% de 2011 a 2020 en España (Ministerio de Agricultura 2021). A su vez, la cría de insectos requiere de conocimientos específicos para el manejo de éstos y de sus ciclos de vida, además de técnicas y control de maquinaria especializada para el procesado y obtención de los productos derivados, así como en seguridad e higiene general. Es por tanto que la empresa creará programas de formación continua para su personal en estos ámbitos, contribuyendo por tanto al desarrollo profesional de sus trabajadores y mejorando su empleabilidad. La granja de insectos puede ofrecer talleres abiertos, así como las granjas tradicionales llevan años realizando, ofreciendo a la población una visión general, conocimiento del proceso y la especie en sí, fomentando la importancia de los insectos en la alimentación humana y animal. 7.2. Condiciones laborales, impacto económico local y economía circular. La sostenibilidad laboral implica garantizar unas condiciones laborales justas y seguras para los empleados, que garanticen su salud mental y física. Salarios dignos, horarios razonables y planificados para permitir una buena conciliación familiar y equilibrio laboral-personal. Beneficios adicionales por objetivos, así como promover un ambiente laboral positivo son medidas que favorecen la implicación de los empleados en la empresa, ayudan a la motivación y productividad y reducen el absentismo laboral, lo que impacta positivamente en el éxito general de la granja. La creación de una granja impacta a su vez en la demanda de productos y servicios locales como alquiler o compra de terrenos, adquisición de materiales y consumo de suministros estimulando el crecimiento económico de la zona y promoviendo el desarrollo de negocios en la zona. Universidad de Sevilla. 44 Este modelo de negocio, al integrar prácticas sostenibles, promover la reutilización de los recursos para la alimentación de insectos y la minimización de los desechos convirtiéndolos en fertilizantes orgánicos, aporta un valor a la comunidad local ofreciendo una salida sostenible al desperdicio alimentario y ofreciendo una alternativa a los fertilizantes químicos tradicionales, contribuyendo así al fomento de una economía circular y sus valores. Universidad de Sevilla. 45 8. CONCLUSIONES. Este trabajo explora la viabilidad y potencial de la cría de forma industrial de Acheta domesticus como una forma alternativa y sostenible a los modelos tradicionales de producción ganadera y agrícola, la cual pueda contribuir a garantizar la seguridad alimentaria. Se han abordado los aspectos legislativos, técnicas de cría, producción, alimentación, transformados, aprovechamiento de subproductos e impacto social y económico de la actividad. Analizando todos los aspectos en su conjunto se puede concluir que la cría de Acheta domesticus se presenta como una solución efectiva hacia la creciente demanda de alimentos y productos con alta concentración de proteínas, además de ser una alternativa sostenible y altamente eficiente para reducir el impacto ambiental y avanzar hacia un modelo de producción más circular. La producción de snacks y harinas a partir de grillos abre múltiples opciones comerciales y un abanico de posibilidades donde poder incluir la harina de grillo en productos habituales y proporcionarles un valor proteico añadido. En cuanto a los subproductos, la importancia del frass (excrementos de grillos), como fertilizante orgánico maximiza la sostenibilidad de la explotación suponiendo una fuente importante de ingresos a parte de contribuir a la sostenibilidad ambiental. Este proyecto a su vez genera un impacto económico positivo en las zonas circundantes y crea nuevas oportunidades laborales, especialmente en zonas rurales donde se pone el foco en la creación de empleo, formación y concienciación. Con todo ello, es importante reconocer que es un sector aún emergente y con mucho camino por recorrer, en el cual uno de los desafíos más importantes es el marco legislativo, que, aunque ha avanzado mucho en los últimos años, sigue careciendo de una base sólida y universal sobre todo en la alimentación humana que favorezca un desarrollo completo de este sector y una educación social del consumidor que permita romper las barreras culturales y tener mayor aceptación. Universidad de Sevilla. 46 BIBLOGRAFÍA AGENCIA ESPAÑOLA DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y NUTRICIÓN (AESAN), 2024. Situación de los insectos en la alimentación humana. Nota informativa [en línea]. 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