Sachverhalt:
A. Das Kreisgericht Rheintal bestrafte X._ am 1. Dezember 2011 wegen vorsätzlicher Übertretung des Tierschutzgesetzes mit einer Busse von Fr. 350.--. Von den Vorwürfen der vorsätzlichen Tierquälerei und der Übertretung des Lebensmittelgesetzes durch Nichteinhalten der Hygienevorschriften sprach es ihn frei.
B. Das Kantonsgericht St. Gallen erklärte X._ am 5. September 2012 auf Berufung der Staatsanwaltschaft hin der mehrfachen vorsätzlichen Tierquälerei und der vorsätzlichen Widerhandlung gegen <ref-law> schuldig. Es verurteilte ihn zu einer bedingten Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 80.-- und einer Busse von Fr. 400.--.
X._ liess am 11. Januar 2011 zwei Kühe aus seinem Betrieb schlachten. Das Kantonsgericht hält für erwiesen, dass die Tiere bei der Anlieferung im Schlachthof starke und längerwährende Verschmutzungen in Form von Mistrollen an den Vorderknien, den Hintergliedmassen sowie am Bauch aufwiesen.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das Urteil des Kantonsgerichts vom 5. September 2012 aufzuheben, ihn von den Vorwürfen der mehrfachen Tierquälerei und der vorsätzlichen Widerhandlung gegen <ref-law> freizusprechen und wegen vorsätzlicher Übertretung des Tierschutzgesetzes zu einer Busse von Fr. 350.-- zu verurteilen.
D. Die Staatsanwaltschaft beantragt die Abweisung der Beschwerde. Das Kantonsgericht verzichtete auf eine Stellungnahme.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer verlangt, die Eingabe der Staatsanwaltschaft vom 14. Februar 2012 sei aus dem Recht zu weisen, da sie nicht sachdienlich sei und reiner Stimmungsmacherei diene (Rechtsbegehren Ziff. II. 1.; Beschwerde Ziff. 8 S. 14).
1.2 Die Staatsanwaltschaft erklärte am 30. Januar 2012 fristgerecht Berufung und reichte am 14. Februar 2012 ein Gutachten des Departements für klinische Veterinärmedizin vom 13. Februar 2012 zu den Akten (kant. Akten, Urk. B/3 und B/4). Das Gutachten wurde in einem Strafverfahren eingeholt, das nicht den Beschwerdeführer betraf. Die schriftliche Berufungsbegründung der Staatsanwaltschaft datiert vom 8. März 2012.
1.3 Neue Beweismittel sind im Berufungsverfahren zulässig, soweit nicht ausschliesslich Übertretungen Gegenstand des erstinstanzlichen Hauptverfahrens bildeten (vgl. Art. 398 Abs. 3 und 4 StPO; NIKLAUS SCHMID, Schweizerische Strafprozessordnung, Praxiskommentar, 2009, N. 7 zu <ref-law>; DERS., Handbuch des schweizerischen Strafprozessrechts, 2009, N. 1534 S. 702; MARKUS HUG, Kommentar zur Schweizerischen Strafprozessordnung, Donatsch/Hansjakob/Lieber [Hrsg.], 2010, N. 17 zu <ref-law>). <ref-law> sieht zudem ausdrücklich vor, dass die Staatsanwaltschaft und die Gerichte Akten anderer Verfahren beiziehen können, wenn dies für den Nachweis des Sachverhalts erforderlich ist.
1.4 Das Gutachten vom 13. Februar 2012 ist kein rechtswidrig erlangter Beweis im Sinne von <ref-law>. Für eine Entfernung des Schriftstücks aus den Akten besteht kein Anlass. Bei dessen Würdigung ist allerdings zu berücksichtigen, dass es nicht in Anwendung von <ref-law> eingeholt wurde. Das Gutachten betrifft ein anderes Strafverfahren und einen anderen Sachverhalt, weshalb es vorliegend - wenn überhaupt - nur von sehr beschränkter Aussagekraft ist. Da die Vorinstanz das Gutachten nicht erwähnt und demnach darauf nicht abstellt, kann ihr nicht vorgeworfen werden, sie habe dies verkannt.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer rügt eine bundesrechtswidrige Anwendung von Art. 26 Abs. 1 lit. a des Tierschutzgesetzes vom 16. Dezember 2005 (TSchG; SR 455) und eine Verletzung des Anspruchs auf Gleichbehandlung (<ref-law>). Der Tierhändler habe ihm anders als üblich kurzfristig mitgeteilt, dass er am Morgen des 11. Januar 2011 drei Kühe bei ihm abholen werde, was ihm verunmöglicht habe, die beiden verschmutzten Tiere vor der Schlachtung zu striegeln. Die Tiere seien zwar nicht gänzlich sauber gewesen. Die Verschmutzungen seien hingegen nicht erheblich bzw. gravierend gewesen und hätten nicht die Intensität einer Tierquälerei erreicht. Davon sei auch der Veterinärdienst des Kantons Solothurn ausgegangen, der sich vor Ort ein Bild der Verunreinigungen gemacht habe und lediglich einen Verdacht der Widerhandlung gegen die Tierschutzverordnung, nicht jedoch der Tierquälerei geäussert habe. Die Fotografien des Veterinärdiensts seien mosaikartige Nahaufnahmen und würden die Gesamtsituation nicht objektiv wiedergeben (Beschwerde S. 4-15). Starke und langwährende Verschmutzungen, die das Wohlergehen der Tiere beeinträchtigt hätten, seien nicht bewiesen (Beschwerde Ziff. 16 S. 11). Er sei nie negativ aufgefallen. Sämtliche Stallkontrollen, sowohl vor als auch nach der Anlieferung der beiden Kühe, seien reibungslos verlaufen. Die dritte Kuh, welche am gleichen Tag mit den beiden betroffenen Kühen geschlachtet worden sei, habe keinerlei Verschmutzungen aufgewiesen (Beschwerde Ziff. 17 S. 11).
2. 2.1 Der Beschwerdeführer rügt eine bundesrechtswidrige Anwendung von Art. 26 Abs. 1 lit. a des Tierschutzgesetzes vom 16. Dezember 2005 (TSchG; SR 455) und eine Verletzung des Anspruchs auf Gleichbehandlung (<ref-law>). Der Tierhändler habe ihm anders als üblich kurzfristig mitgeteilt, dass er am Morgen des 11. Januar 2011 drei Kühe bei ihm abholen werde, was ihm verunmöglicht habe, die beiden verschmutzten Tiere vor der Schlachtung zu striegeln. Die Tiere seien zwar nicht gänzlich sauber gewesen. Die Verschmutzungen seien hingegen nicht erheblich bzw. gravierend gewesen und hätten nicht die Intensität einer Tierquälerei erreicht. Davon sei auch der Veterinärdienst des Kantons Solothurn ausgegangen, der sich vor Ort ein Bild der Verunreinigungen gemacht habe und lediglich einen Verdacht der Widerhandlung gegen die Tierschutzverordnung, nicht jedoch der Tierquälerei geäussert habe. Die Fotografien des Veterinärdiensts seien mosaikartige Nahaufnahmen und würden die Gesamtsituation nicht objektiv wiedergeben (Beschwerde S. 4-15). Starke und langwährende Verschmutzungen, die das Wohlergehen der Tiere beeinträchtigt hätten, seien nicht bewiesen (Beschwerde Ziff. 16 S. 11). Er sei nie negativ aufgefallen. Sämtliche Stallkontrollen, sowohl vor als auch nach der Anlieferung der beiden Kühe, seien reibungslos verlaufen. Die dritte Kuh, welche am gleichen Tag mit den beiden betroffenen Kühen geschlachtet worden sei, habe keinerlei Verschmutzungen aufgewiesen (Beschwerde Ziff. 17 S. 11).
2.2 2.2.1 Der Veterinärdienst des Kantons Solothurn traf in seiner Beanstandung anlässlich der Schlachtung der beiden Kühe folgende Feststellung: "Stark verschmutzte Tiere mit Rollen an Vorderknie, Brust-Bauch und Hintergliedmassen". Er erklärte die Schlachttierkörper für geniessbar. In der Strafanzeige vom 15. Februar 2011 führte er aus, die Verschmutzung der Tiere sei in lebensmittelrechtlicher Hinsicht problematisch. Da es sich mit Sicherheit um eine langwährende und extreme Verschmutzung gehandelt habe, liege auch ein Verstoss gegen Art. 3 Abs. 3 der Tierschutzverordnung vom 23. April 2008 (TSchV; SR 455.1) vor. Aufgrund des hohen Verschmutzungsgrades der Tiere sei davon auszugehen, dass die Haltung derselben auf dem Herkunftsbetrieb nicht den Tierschutzvorschriften entsprochen haben könne. Von einer angemessenen Pflege der Tiere könne keine Rede sein. Der Beschwerdeführer sei wegen Widerhandlung gegen die Tierschutzverordnung schuldig zu sprechen (zum Ganzen kant. Akten, Urk. B/18).
2.2.2 Die Vorinstanz erwägt, der Veterinärdienst des Kantons Solothurn sei von einer starken bzw. extremen Verschmutzung der Tiere ausgegangen. Auch die Fotoblätter (namentlich das Bild in act. F. 1.2) belegten, dass die beiden Tiere stark verschmutzt waren. Sodann bestehe kein Grund an der Feststellung des Veterinärdiensts zu zweifeln, wonach es sich um eine "langwährende" Verschmutzung gehandelt habe. Zusammenfassend sei von einer starken Verschmutzung in Form von Mistrollen an den Vorderknien, Hintergliedmassen und am Bauch der beiden Tiere auszugehen, die "jedenfalls nicht kurzfristig entstanden seien". Angesichts des klaren Beweisergebnisses sei vom beantragten Beizug eines Sachverständigen abzusehen (Urteil E. 3b S. 7 f.).
Die Vorinstanz führt weiter aus, in rechtlicher Hinsicht sei festzuhalten, dass starke und "längerwährende" Verschmutzungen, wie sie vorliegend zufolge Vernachlässigung der gesetzlich vorgeschriebenen Pflege (<ref-law>) gegeben seien, das Wohlergehen der Tiere beeinträchtigten und als Missachtung der Würde des Tieres zu qualifizieren seien (Art. 3 lit. a und b TSchG). Entsprechend sei der objektive Tatbestand der Tierquälerei gemäss <ref-law> erfüllt. Von einer Widerhandlung mit Bagatellcharakter, welche nur nach <ref-law> zu ahnden wäre, könne nicht mehr gesprochen werden. Nachdem die Mistrollen offensichtlich gewesen seien, habe der Beschwerdeführer die Beeinträchtigung des Wohlergehens der beiden Kühe bzw. die Missachtung deren Würde zumindest in Kauf genommen. Daran vermöge nichts zu ändern, dass als Folge einer Meldung des Veterinärdiensts des Kantons Solothurn knapp drei Monate nach dem Vorfall eine unangemeldete Betriebskontrolle durchgeführt worden sei. Aus der Bemerkung "Sauberkeit der Tiere i.O., gut geführte Tierhaltung" im Kontrollrapport vom 6. April 2011 lasse sich nichts zugunsten des Beschwerdeführers ableiten. Dass dies bei den zur Diskussion stehenden Kühen anders gewesen sei, sei dargelegt worden (Urteil E. 3c S. 8 f.).
2.3 Die Staatsanwaltschaft argumentiert in ihrer Vernehmlassung, sie verfüge aufgrund der seit über zehn Jahren bei ihr zentral geführten Strafverfahren im Bereich der Tierschutzgesetzgebung über besondere Kenntnisse, um anhand von Bildern beurteilen zu können, in welcher Zeitspanne die Stall- und Fellreinigung an Tieren der Rindergattung nicht oder zumindest ungenügend erfolgt sein müsse. Bezüglich der beiden Kühe des Beschwerdeführers geht sie mit Verweis auf das Gutachten vom 13. Februar 2012 davon aus, die Mistrollen hätten sich nur bilden können, wenn den Tieren während mindestens zwei Wochen kein sauberer Stallboden und/oder trockener Liegebereich zur Verfügung stand (act. 12 S. 2).
3. 3.1 Den Tatbestand der Tierquälerei im Sinne von <ref-law> erfüllt, wer ein Tier misshandelt, vernachlässigt, es unnötig überanstrengt oder dessen Würde in anderer Weise missachtet.
3. 3.1 Den Tatbestand der Tierquälerei im Sinne von <ref-law> erfüllt, wer ein Tier misshandelt, vernachlässigt, es unnötig überanstrengt oder dessen Würde in anderer Weise missachtet.
3.2 3.2.1 Der Begriff des Vernachlässigens im Sinne von <ref-law> ergibt sich indirekt aus <ref-law>. Diese Norm verpflichtet jenen, der ein Tier hält oder betreut, es angemessen zu nähren, zu pflegen und ihm die für sein Wohlergehen notwendige Beschäftigung und Bewegungsfreiheit sowie soweit nötig Unterkunft zu gewähren (Urteile 6B_653/2011 vom 30. Januar 2012 E. 3.2; 6B_660/2010 vom 8. Februar 2011 E. 1.2.1).
Eine arge bzw. starke Vernachlässigung des Tieres, wie dies in Art. 264 aStGB bzw. Art. 27 Abs. 1 lit. a aTSchG noch verlangt wurde, ist seit Inkrafttreten von Art. 26 Abs. 1 lit. a des revidierten Tierschutzgesetzes vom 16. Dezember 2005 keine Tatbestandsvoraussetzung mehr. Die frühere Rechtsprechung, wonach eine Tierquälerei durch Vernachlässigung nur vorlag, wenn von einem beträchtlichen oder erheblichen Leiden des Tieres bzw. einer erheblichen Beeinträchtigung seines Wohlbefindens auszugehen war (vgl. <ref-ruling> E. 2; <ref-ruling> E. 2; Urteil 2A.429/1990 vom 17. September 1991 E. 3b), hat unter dem revidierten Tierschutzgesetz keine Gültigkeit mehr. Dennoch muss auch eine strafrechtlich relevante Vernachlässigung im Sinne von <ref-law>, wie die übrigen Tatbestandsvarianten der Bestimmung (Misshandlung, Überanstrengung), mit einer Missachtung der Würde des Tieres einhergehen, ansonsten nicht von einer Tierquälerei durch Vernachlässigung gesprochen werden kann. Von einer Missachtung der Würde ist auszugehen, wenn das Wohlergehen des Tieres beeinträchtigt ist, weil Schmerzen, Leiden, Schäden oder Angst nicht vermieden werden (vgl. Art. 3 lit. a und b Ziff. 4 TSchG; siehe auch <ref-law>). Ob der Tatbestand der Tierquälerei durch Vernachlässigung erfüllt ist, beurteilt sich bei der unterlassenen Pflege eines kranken Tieres in erster Linie nach dem Krankheitsbild (zum Ganzen Urteil 6B_653/2011 vom 30. Januar 2012 E. 3.3).
3.2.2 Vorliegend geht es nicht um kranke, sondern um verschmutzte Tiere. Auch insofern kommt ein Schuldspruch wegen Tierquälerei nur in Betracht, wenn die Verschmutzungen auf eine Verletzung der Vorschriften über die Tierhaltung zurückzuführen sind und aufgrund derselben von einem Leiden des Tieres bzw. von einer Beeinträchtigung seines Wohlergehens ausgegangen werden muss. Anderweitige Widerhandlungen gegen die Bestimmungen über die Tierhaltung sind als Übertretung nach <ref-law> zu ahnden und werden bei vorsätzlicher Tatbegehung mit einer Busse bis zu Fr. 20'000.-- bestraft (<ref-law>). Entgegen einer in der Literatur vertretenen Lehrmeinung (vgl. BOLLIGER/RICHNER/RÜTTIMANN, Schweizer Tierschutzstrafrecht in Theorie und Praxis, 2011, S. 114 f.) ist die Tierquälerei durch Vernachlässigung im Sinne von <ref-law> nicht ein abstraktes Gefährdungsdelikt, sondern - wie bereits unter altem Recht (vgl. oben E. 3.2.1) - ein Erfolgsdelikt.
Nicht jede verspätete Reinigung eines verschmutzten Tieres oder jedes Unterlassen der Stallreinigung führt zu einem Schuldspruch wegen Tierquälerei. Die Vernachlässigung nach <ref-law> setzt eine Pflichtverletzung von einer gewissen Schwere voraus. Dies steht im Einklang mit den parlamentarischen Beratungen zur Revision des Tierschutzgesetzes vom 16. Dezember 2005. Das Erfordernis einer starken Vernachlässigung des Tieres, wie dies in Art. 4 Abs. 2 Satz 2 und Art. 25 Abs. 1 lit. a des bundesrätlichen Entwurfs entsprechend der früheren Rechtslage noch vorgesehen war, wurde auf Antrag der Kommission des Ständerats gestrichen. Die Kommissionssprecherin bemerkte dazu, mit dem Tatbestand der Tierquälerei werde im Prinzip die Bestimmung des früheren Gesetzes wieder aufgenommen (AB 2004 S 615). Durch die Streichung des Wortes "stark" solle der Grad der Vernachlässigung zugunsten der Tiere etwas relativiert werden. Da die gemäss <ref-law> verbotenen Handlungen als Tierquälerei mit Gefängnis oder Busse bestraft würden, sei davon auszugehen, dass es sich nicht um Bagatellfälle handelt (AB 2004 S 602 f.).
3.3 Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie willkürlich ist (<ref-law>; <ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 1.4.1; zu den Begründungsanforderungen vgl. <ref-law> sowie <ref-ruling> E. 1.4.1 mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer wendet ein, es lasse sich nicht mit Sicherheit sagen, dass es sich bei den Tieren auf den Fotografien in den Verfahrensakten tatsächlich um seine Kühe handelt (Beschwerde Ziff. 11 S. 7). Darauf ist nicht einzutreten, da Willkür weder dargetan noch begründet wird. Fehl geht zudem der Vorwurf, die Vorinstanz habe das Gleichbehandlungsgebot von <ref-law> verletzt (Beschwerde S. 13 f.). Gemäss der Rechtsprechung besteht kein Anspruch auf "Gleichbehandlung im Unrecht" (<ref-ruling> E. 3.3). Die Vorinstanz legt zudem dar, dass der vom Beschwerdeführer angerufene kantonale Entscheid unter dem alten Tierschutzgesetz erging, das noch ein beträchtliches oder erhebliches Leiden des Tieres bzw. eine erhebliche Beeinträchtigung seines Wohlbefindens verlangte (Urteil E. 3b S. 6; oben E. 3.2.1).
3.3 Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie willkürlich ist (<ref-law>; <ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 1.4.1; zu den Begründungsanforderungen vgl. <ref-law> sowie <ref-ruling> E. 1.4.1 mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer wendet ein, es lasse sich nicht mit Sicherheit sagen, dass es sich bei den Tieren auf den Fotografien in den Verfahrensakten tatsächlich um seine Kühe handelt (Beschwerde Ziff. 11 S. 7). Darauf ist nicht einzutreten, da Willkür weder dargetan noch begründet wird. Fehl geht zudem der Vorwurf, die Vorinstanz habe das Gleichbehandlungsgebot von <ref-law> verletzt (Beschwerde S. 13 f.). Gemäss der Rechtsprechung besteht kein Anspruch auf "Gleichbehandlung im Unrecht" (<ref-ruling> E. 3.3). Die Vorinstanz legt zudem dar, dass der vom Beschwerdeführer angerufene kantonale Entscheid unter dem alten Tierschutzgesetz erging, das noch ein beträchtliches oder erhebliches Leiden des Tieres bzw. eine erhebliche Beeinträchtigung seines Wohlbefindens verlangte (Urteil E. 3b S. 6; oben E. 3.2.1).
3.4 3.4.1 Die in <ref-law> genannten Pflichten werden in <ref-law> näher umschrieben (BOLLIGER/RICHNER/RÜTTIMANN, a.a.O., FN 612 S. 114). Fütterung und Pflege sind angemessen, wenn sie nach dem Stand der Erfahrung und den Erkenntnissen der Physiologie, Verhaltenskunde und Hygiene den Bedürfnissen der Tiere entsprechen (<ref-law>). Gemäss <ref-law> müssen Böden im Liegebereich ausreichend trocken sein.
3.4.2 Unklar bleibt bei der Lektüre des angefochtenen Entscheids, welche konkrete Unterlassung dem Beschwerdeführer im Zusammenhang mit der gesetzlich vorgeschriebenen Pflege vorgeworfen wird. Nicht gefolgt werden kann der Staatsanwaltschaft, wenn sie gestützt auf das Gutachten vom 13. Februar 2012 sinngemäss ausführt, der Beschwerdeführer habe den Stall der beiden Kühe während mindestens zwei Wochen nicht gereinigt. Die Verschmutzungen der beiden Kühe, wie sie sich aus den Fotografien in den Verfahrensakten ergeben (kant. Akten, Urk. F. 1.1-1.5), sind mit dem Verschmutzungsgrad und dem Zustand der im Gutachten vom 13. Februar 2012 beurteilten Tiere (kant. Akten, Urk. B/4) nicht vergleichbar. Die Schlussfolgerung aus diesem Gutachten kann bereits deshalb nicht auf den vorliegenden Fall übertragen werden. Soweit die Staatsanwaltschaft auf ihr besonderes Sachwissen verweist, verkennt sie zudem, dass sie als Anklägerin die Verletzung der Vorschriften über die Tierhaltung zu beweisen hat und nicht gleichzeitig als Sachverständige amten kann.
3.4.3 Der Beschwerdeführer machte in seiner Stellungnahme zuhanden des kantonalen Untersuchungsamtes vom 10. Juni 2011 geltend, da er einen Laufstall mit Tiefstreu (ohne Liegeboxen) habe, liessen sich Mistrollen trotz zweimaligen Einstreuens am Tag nicht vermeiden (kant. Akten, Urk. S. 1.5). In seiner Beschwerde an das Bundesgericht erhebt er keinen entsprechenden Einwand mehr. Er erwähnt zwar am Rande, die Verschmutzungen müssten in der Nacht entstanden sein (Beschwerde Ziff. 18 S. 12). Er focht das erstinstanzliche Urteil jedoch nicht an und verlangt nunmehr selber eine Verurteilung wegen Übertretung gegen das Tierschutzgesetz. Damit braucht der Frage nicht weiter nachgegangen zu werden, ob Mistrollen unter gewissen Umständen auch bei strikter Einhaltung der Vorschriften über die Tierhaltung nicht vermieden werden können.
3.5 Zu prüfen ist hingegen, ob das Wohlergehen der beiden Kühe beeinträchtigt war. Die Vorinstanz schliesst von den "starken und längerwährenden Verschmutzungen" ohne weitere Begründung und ohne Beizug von Sachverständigen auf eine Beeinträchtigung des Wohlergehens der Tiere. Damit verletzt sie <ref-law>, da der Schuldspruch nicht nachvollziehbar ist. Eine Beeinträchtigung des Wohlergehens der Tiere wäre beispielsweise anzunehmen, wenn es bei den Tieren aufgrund der Verschmutzungen zu Hautreizungen kam. Dies dürfte bei Mistrollen nicht per se der Fall sein und wurde von der Vorinstanz zudem nicht festgestellt. Anzeichen für Hautreizungen oder eine anderweitige Beeinträchtigung des Wohlergehens der Tiere können der Anzeige bzw. der Beanstandung des Veterinärdiensts nicht entnommen werden. Dies ergibt sich auch nicht zwingend aus den Fotografien. Der Beschwerdeführer weist zutreffend darauf hin, dass der Veterinärdienst und die Vorinstanz unter den "starken und lang- bzw. längerwährenden Verschmutzungen" offensichtlich nicht dasselbe verstehen, da Erstere eine Widerhandlung gegen die Vorschriften über die Tierhaltung im Sinne von <ref-law> anzeigte, während Letztere von einer Tierquälerei ausgeht.
Die Rüge des Beschwerdeführers ist begründet. Die Beschwerde ist in diesem Punkt gutzuheissen und die Angelegenheit zur neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
4. Der Beschwerdeführer wendet sich gegen den Schuldspruch wegen Widerhandlung gegen das Lebensmittelgesetz.
4.1 Nach <ref-law> macht sich u.a. strafbar, wer vorsätzlich Lebensmittel so herstellt, dass sie den Anforderungen des Lebensmittelgesetzes nicht entsprechen. Die Lebensmittelherstellung nach <ref-law> erfasst bei Fleischerzeugnissen auch den Schlachtprozess (Urteile 6B_652/2011 vom 30. Januar 2012 E. 1 und 6B_653/2011 vom 30. Januar 2012 E. 4).
Gemäss der bundesrätlichen Botschaft soll nicht jede Missachtung einer Verordnungsbestimmung als Übertretung im Sinne von <ref-law> bestraft werden, sondern nur solche, welche im Hinblick auf die Durchsetzung des materiellen Lebensmittelrechts von Bedeutung sind (BBl 1989 960 f.). <ref-law> bezieht sich auf Widerhandlungen gegen die Bestimmungen des Lebensmittelgesetzes ("dieses Gesetzes"). <ref-law> verlangt, dass Tiere, soweit sie zum Herstellen von Lebensmitteln verwendet werden, so beschaffen sind, dass die entsprechenden Lebensmittel die menschliche Gesundheit nicht gefährden. Für die Beurteilung massgeblich sind die Fütterung und Pflege (<ref-law>). Zur Pflege von Tieren gehört auch die Reinigung. Gemäss Art. 9 Abs. 1 lit. c der Verordnung vom 23. November 2005 über das Schlachten und die Fleischkontrolle (VSFK; SR 817.190) müssen Tiere ohne offensichtliche Verunreinigungen zum Schlachten gebracht werden. Die amtliche Kontrolle entbindet den Tierhalter nicht von der Pflicht zur Selbstkontrolle (Urteil 6B_652/2011 vom 30. Januar 2012 E. 1.3). Art. 9 Abs. 1 lit. c VSFK soll einen hygienischen Umgang mit Schlachttierkörpern sicherstellen. Die Bestimmung konkretisiert <ref-law>. Das Schlachten von stark verschmutzten Tieren kann eine Gesundheitsgefährdung des Konsumenten zur Folge haben und verstösst gegen Art. 48 Abs. 1 lit. g i.V.m. <ref-law>.
4.2 Der Schuldspruch wegen Widerhandlung gegen <ref-law> ist bundesrechtskonform. Der Beschwerdeführer verkennt mit seinen Rügen (Beschwerde S. 15 ff.), dass er nicht gestützt auf <ref-law>, sondern auf die Generalklausel von <ref-law> schuldig gesprochen wurde. Das Bundesgericht ging im Urteil 6B_652/2011 vom 30. Januar 2012 nicht davon aus, lebende Tiere seien "Lebensmittel" im Sinne von Art. 48 Abs. 1 lit. a oder <ref-law>. Es betonte lediglich, dass auch der Schlachtprozess unter den Begriff der "Lebensmittelherstellung" nach <ref-law> zu subsumieren ist.
Eine Verurteilung im Sinne von <ref-law> kommt sodann nur in Betracht, wenn Bestimmungen des Lebensmittelgesetzes verletzt wurden. Im Vordergrund stehen hier Hygienevorschriften (Art. 7 Abs. 1 und 2 lit. a LMG). Das Bundesgericht deutete nie an, jede Missachtung von Vorschriften über die Tierhaltung (betreffend beispielsweise die Boxengrösse) sei als Verstoss gegen das Lebensmittelgesetz zu ahnden (vgl. Beschwerde Ziff. 9 f. S. 17 f.).
5. Die Beschwerde ist teilweise gutzuheissen. Im Übrigen ist sie abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann.
Der Beschwerdeführer wird im Umfang seines Unterliegens kostenpflichtig (<ref-law>). Soweit er obsiegt, sind keine Kosten zu erheben (<ref-law>). Der Kanton St. Gallen hat ihm für das bundesgerichtliche Verfahren eine angemessene Parteientschädigung auszurichten (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der angefochtene Entscheid wird in Bezug auf den Schuldspruch wegen Tierquälerei aufgehoben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückgewiesen. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Dem Beschwerdeführer werden Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- auferlegt.
3. Der Kanton St. Gallen hat den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 1'500.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht St. Gallen, Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 14. März 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld