Prakondisioner umumnya digunakan dalam pembuatan pelet dan ekstrusi pakan aqua. Dalam proses prakondisioner, uap bertekanan rendah ditambahkan ke bahan campuran pakan dan meningkatkan kelembapan (kadar air) bahan campuran pakan. Dalam proses pelleting, kadar air maksimum yang dapat dicapai tanpa menyebabkan proses terhambat  (jumping) adalah 17 persen. Sebaliknya, dalam proses ekstrusi, tingkat kelembapan bisa mencapai 20 persen dan jika dimasukkan secara paksa ke dalam ekstruder, kelembapannya bisa lebih tinggi lagi.

Proses ekstrusi lebih fleksibel dalam jumlah air yang dapat ditampungnya, sehingga lebih mudah untuk meningkatkan kelembapan bahan campuran pakan dan tingkat kematangan ke tingkat yang diinginkan.

Proses pengkondisian awal

Untuk memahami proses prakondisioner, penting untuk memahami perpindahan panas dan massa antara komponen-komponennya, campuran uap dan bahan tepung. Media dalam prakondisioner adalah sistem tiga fase yaitu gas (uap), cair (air) dan padatan (campuran bahan pakan). Uap mentransfer energi ke dalam partikel melalui kondensasi. Partikel tepung menjadi lebih dingin dan uap mengembun di atasnya, membentuk lapisan tipis air di sekitar partikel. Dengan demikian, partikel bahan pakan dikelilingi oleh uap jenuh panas sehingga menyebabkan peningkatan suhu (perpindahan panas) dan kelembapan.

Seberapa cepat perpindahan panas dan penyerapan air akan bergantung pada dua faktor. Yang pertama adalah ketahanan film pada permukaan partikel. Semakin banyak kontak padat-ke-fluida, semakin rendah resistensi film. Dengan kata lain, semakin banyak suatu bahan terkena uap maka akan semakin banyak terjadi kontak antar partikel. Hal ini dapat dicapai dengan pencampuran yang tepat dalam prakondisioner.

Faktor kedua adalah seberapa cepat panas dan kelembapan berpindah ke bagian dalam partikel (tepung tumbuk/after grinding). Bahan atau adonan pakan terdiri dari partikel-partikel yang memiliki ketahanan internal berbeda terhadap panas dan kelembapan. Oleh karena itu, dengan mengetahui koefisien difusivitas kita dapat menerapkan hukum fisika untuk memperkirakan waktu yang tepat (waktu tinggal) untuk memanaskan dan melembabkan partikel secara homogen.  Secara umum, semakin tinggi difusivitas (kemampuan berpindah) panas dan air, semakin cepat panas dan uap air mengalir ke dalam partikel.

Relevansi pati

Kebanyakan pakan aqua mengandung tepung terigu atau produk sampingan gandum dalam jumlah tinggi, dan salah satu komponen utamanya adalah pati. Pada suhu kamar, pati memiliki koefisien difusivitas termal 10-7 m2/s. Sebaliknya, difusivitas air adalah 10-5 m2/s atau 100 kali lebih kecil dibandingkan difusivitas termal. Dengan kata sederhana, perpindahan panas lebih cepat daripada internalisasi kelembapan.

Dalam sebagian besar skenario prakondisoner, dimungkinkan untuk memanaskan bahan pakan hingga mencapai suhu target, namun akan membutuhkan waktu lebih lama untuk meningkatkan kelembapan bahan. Hal terakhir ini adalah salah satu alasan mengapa penting untuk memiliki waktu tinggal yang cukup dalam pra-kondisioner, agar kelembapan dapat menembus partikel secara memadai. Kelembapan dan suhu merupakan elemen kunci untuk menghasilkan aquafeeds dengan stabilitas air (Water stability/WS) yang tinggi.

Aspek penting lainnya dalam pakan akuatik adalah hidrasi (proses dimana ion dikelilingi oleh molekul-molekul air yang tersusun dalam keadaan tertentu) partikel lain, khususnya fraksi protein gandum yaitu gluten. Ini terdiri dari dua fraksi protein dan memerlukan hidrasi dan pencampuran untuk membentuk matriks gluten. Gluten gandum dianggap sebagai pengikat alami, dan dalam banyak kasus merupakan pengikat terbaik ketika hidrasi dan pencampuran yang tepat disediakan selama proses pembuatan aquafeeds.

Resistensi film

Resistensi film di sekitar partikel dapat diukur dengan menggunakan bilangan Biot (Bi) yang tidak berdimensi. Ketika resistansi berada pada lapisan film di sekitar partikel, seperti halnya pra-kondisioner dengan pencampuran yang buruk, bilangan Biot menjadi sangat kecil (<0,1). Pada prakondisioner dengan aksi pencampuran yang baik, hambatan utama adalah difusi air ke partikel dan bilangan Biotnya besar (>10). Berdasarkan angka ini, kita dapat mengklasifikasikan sebagian besar pra-kondisioner yang tersedia untuk pelet ke dalam kategori menengah dalam hal efisiensi pencampuran dengan angka Biot kira-kira 1. Lapisan film dan resistansi internal mempunyai dampak langsung pada laju hidrasi ke dalam partikel.

Ukuran partikel dan hidrasi

Ukuran partikel bahan mempunyai pengaruh besar terhadap laju hidrasi (keterserapan air) dalam pra-kondisioner. Partikel yang lebih besar (>400 mikron) memerlukan waktu hidrasi dua kali lebih lama dibandingkan partikel yang lebih kecil (<200 mikron). Rumus berikut, berdasarkan radiusnya, digunakan untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk menghidrasi partikel bahan:

Seiring bertambahnya ukuran partikel, waktu yang diperlukan untuk menghidrasinya semakin lama. Oleh karena itu, ukuran partikel tidak hanya perlu cukup kecil untuk meningkatkan kecernaan pakan, namun juga untuk meningkatkan laju hidrasi yang dapat menghasilkan stabilitas air yang lebih tinggi pada produk akhir pakan air. Jika ukuran partikel lebih seragam, laju hidrasi pada sebagian besar partikel akan sama. Ini adalah alasan bagus lainnya untuk mempertimbangkan pasca-penggilingan untuk mencapai ukuran partikel yang lebih seragam, dan karenanya tingkat hidrasi yang lebih baik dalam mixer dan pra-kondisioner.

Distribusi waktu tinggal

Distribusi Waktu Tinggal (Retention RTD) berbeda dengan Waktu Tinggal (RT). Yang terakhir ini dapat ditentukan dengan menggunakan penanda warna, melalui waktu yang diperlukan penanda untuk muncul pada saat keluar dari pra-kondisioner. RTD adalah waktu tinggal rata-rata material dalam pra-kondisioner, dan memiliki karakteristik kurva berbentuk lonceng. Semakin pendek distribusinya, maka pra-kondisioner akan semakin seragam dan efisien dalam menghidrasi dan memanaskan partikel secara lebih seragam.

Rasio pengisian

Rasio pengisian mewakili volume yang ditempati oleh bahan pakan dibandingkan dengan total volume pra-kondisioner. Volume bahan pakan diukur ketika pra-kondisioner dihentikan. Kebanyakan pra-kondisioner yang digunakan dalam industri pelet saat ini memiliki rasio pengisian yang sangat rendah (~ 30 persen). Memiliki rasio pengisian yang kecil berarti pra-kondisioner memiliki lebih banyak ruang kosong. Karena steam merupakan gas, maka akan cenderung mengisi kekosongan pada pra-kondisioner. Jika hal ini terjadi, diharapkan lebih sedikit uap yang bersentuhan dengan campuran untuk memanaskan dan menghidrasinya. Oleh karena itu, meningkatkan rasio pengisian tidak hanya meningkatkan waktu tinggal tetapi juga suhu dan keseragaman hidrasi campuran.

Pewarnaan tidak teratur

Permasalahan yang umum terjadi pada proses pelet pakan udang adalah munculnya warna pelet yang tidak beraturan. Dalam kebanyakan kasus, hal ini disebabkan oleh distribusi kelembapan yang tidak memadai di pra-kondisioner. Hal ini dapat lebih mudah dijelaskan dengan memahami waktu tinggal. Dalam kasus khusus ini, beberapa partikel menghabiskan waktu yang singkat di pra-kondisioner, sehingga menerima kelembapan yang tidak mencukupi. Masalah ini tidak hanya terkait dengan tingkat pengisian yang tidak memadai, tetapi juga ukuran partikel yang tidak merata. Meskipun pra-kondisioner dioptimalkan dengan benar, ukuran distribusi partikel yang luas dapat mengakibatkan distribusi kelembapan yang tidak merata antar partikel. Kadar air yang besar akan lebih sedikit, sedangkan yang kecil akan memiliki kadar air yang lebih tinggi. Oleh karena itu, ukuran partikel harus seragam.

Kesimpulan

Prakondisioner (preconditioning) merupakan langkah penting dalam proses pembuatan pakan aqua, karena hal ini meningkatkan suhu dan kadar air bahan (partikel tepung pakan). Hal ini penting untuk mencapai pakan aqua yang sudah jadi, mendapatkan stabilitas air (WS) yang diinginkan.