Mélangeur hygiénique industriel d’aliments pour bébés – Partie 1

Il existe un vaste marché d’aliments industriels pour bébés produits à partir de dérivés secs du lait. La demande est très élevée en Asie, en particulier pour les produits de qualité fabriqués en Europe. Les producteurs d'aliments pour bébés ont une grande responsabilité ayant l’obligation d’être sains et 100 % purs. Ces exigences élevées de qualité ne peuvent être satisfaites que si les composants des matières premières sont préparés avec des procédés sécurisés.

L'étape du mélange est décisive pour la qualité du produit. C'est là que les microcomposants tels que les probiotiques ou les prébiotiques, les minéraux et les oligo-éléments tels que le zinc, le cuivre, le sélénium ou le chrome doivent être mélangés précisément avant que la marchandise ne soit emballée. Le processus de mélange est également très important car il doit se dérouler avec un apport énergétique minimal afin de maintenir la structure des particules des matières premières.

Les aliments pour bébés doivent être exempts de poussière, rapidement dispersables, fiablement humidifiables, rapidement solubles et homogènes. À cet égard, ce sont les "propriétés instantanées" et la composition nutritionnelle qui déterminent la qualité d'un aliment pour bébé.

Les qualités techniques de nos mélangeurs

Une machine moderne de remplissage et d'emballage peut traiter des débits volumétriques de 20 m³ par heure, soit environ 10 tonnes par heure. Cela nécessite des conceptions logistiques à la hauteur, pour la fourniture des différents composants impliqués, leur dosage et la technologie de mélange appropriée. D'une part, des mélangeurs de précision avec des volumes de lots de 10 m³ et plus sont utilisés pour alimenter plusieurs lignes de remplissage simultanément. D'autre part, des mélangeurs plus petits avec des volumes de lots d'environ 1 m³ à 2 m³ sont utilisés s'ils sont affectés à une seule ligne de remplissage et fonctionnent avec une conception End-of-Line.

Toutefois, les exigences de base pour la centrale de mélange sont les suivantes : Une qualité de mélange idéale dans des temps de séjour courts, une manipulation particulièrement douce des marchandises en ce qui concerne la préservation de la structure des particules, l’absence optimale de poussière, une bonne submersibilité et une solubilité rapide, ainsi qu’une vidange rapide et complète. Dans la mesure du possible, une excellente hygiène et une conception autorisant des révisions sont aussi importantes que le nettoyage automatique pour permettre un nettoyage à sec ergonomique approfondi.

Le mélangeur à deux arbres illustré ci-dessous est une solution optimale, car il offre un fonctionnement particulièrement doux et d'excellentes qualités de mélange.

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amixon® mélangeur à double arbre et principe d'écoulement

La cuve de mélange est constituée de deux cylindres qui s'emboîtent l'un dans l'autre. Deux outils de mélange en hélice tournent dans le même sens au centre de la chambre de mélange. Les hélices sont fabriquées selon la conception SinConvex® et inclinées d'environ 30°. La largeur de cette hélice est dimensionnée de telle manière qu'en une seule rotation, un quart du volume total du mélange est déjà transporté. Le ressort hélicoïdal recueille le mélange à la périphérie de la chambre de mélange et le transporte vers le haut. Une fois qu'il atteint le sommet, le mélange s'écoule vers le bas dans les deux centres du récipient.

  • L'effet de mélange se produit en trois dimensions dans les zones frontalières entre les deux macros courantes. De manière simplifiée, le processus peut être décrit comme suit :
  • L’élévation des mélanges est forcée par l'outil de mélange à courroie hélicoïdale, l'écoulement vers le bas est effectué naturellement par l'action de la gravité.
  • Dans la zone limite qui les sépare, le changement de localisation a lieu au sein du système de particules.
  • Grâce à un écoulement sans espace mort, on obtient ainsi des qualités de mélange techniquement idéales après environ 20 à 90 rotations du mélangeur.

Le procédé de mélange peut être caractérisé comme particulièrement doux et efficace sur le plan énergétique. La vitesse circonférentielle de l'outil de mélange est généralement réglable entre 0,5 m/s et 3 m/s.

Grâce à la conception de la machine, il est possible d'obtenir des qualités de mélange idéales dès un niveau de remplissage d'environ dix à quinze pour cent, car l'écoulement se produit indépendamment du niveau de remplissage. Un mélangeur du type HM 10 000 peut donc mélanger des préparations de 1 000 à 1 300 litres aussi bien que des préparations de 10 000 litres.

Bild eines Mischer HM 10.000

Mélangeur à double arbre d'un volume utile de 10 m³ avec 4 éléments de décharge sans es-pace mort, qui fonctionnent dans le temps. Le mélangeur dispose de 8 portes d'inspection CleverCut®.

L’alimentation du mélangeur par des composants individuels s’effectue soit consécutivement, soit simultanément, et passe par un ou plusieurs embouts situés au-dessus de la chambre de mélange. Le mélangeur peut soit rester immobile - dans le cas où, monté sur des cellules de pesée, il fonctionne comme balance doseuse - soit tourner - dans le cas où un lot après l'autre doit être mélangé rapidement et sans interruption. Une fois le processus de mélange terminé (environ 1 à 4 minutes), une vanne de fond sans espace mort s'ouvre et le mélange s'écoule vers le bas par un embout de décharge du mélangeur. L’écoulement s’effectue sans ségrégation et la taille du débit volumique est déterminée par les dimensions de l’embout de décharge.

Dans le cas d'une production à grand volume, on peut citer deux avantages importants pour l'utilisateur :

  1. Un seul échantillon par lot doit être analysé et remis en place.
  2. Le mélangeur peut alimenter plusieurs lignes de remplissage. Le remplissage et la production sont désolidarisés l'un de l'autre. Le mélangeur peut être nettoyé alors même que les machines de remplissage sont encore en marche.

La chambre du mélangeur résistante au vide et à la pression

Par exemple, un vide est créé lorsque le mélange est aspiré par un système pneumatique. Dans des cas particuliers, la chambre de mélange est débarrassée de l'oxygène atmosphérique avant d'être alimentée, en appliquant un vide d'environ 50 mbar de pression absolue. La chambre de mélange est ensuite inondée d'azote gazeux. Ce n'est qu'ensuite que le matériau mélangé est introduit. Pendant le mélange et la vidange, une légère surpression d'azote de 50 à 100 mbar est maintenue dans la chambre de mélange afin d'éloigner l'oxygène atmosphérique du mélange.

Dans d'autres cas, la chambre de mélange est alimentée par une pression pneumatique. La chambre de mélange reste étanche aux gaz et aux poussières même en cas de surpression. Cela s'applique en particulier aux éléments de conception complexes tels que la boite d’étanchéité, la valve d’écoulement et la porte d'inspection.

Hygiène et inspection des mélangeurs industriels

Dans une usine de traitement de matériaux en vrac, l'absence totale d'allergènes ne peut être garantie que par un nettoyage humide complet. amixon® assure le nettoyage et le séchage par voie humide automatique grâce au système WaterDragon®.

Plusieurs des appareils sont fixés en permanence sur la chambre de mélange. Dans le cas d'un nettoyage humide, le volet de protection s'ouvre dans la chambre de traitement et libère l'espace pour que l’embout de lavage rotatif puisse se mouvoir. Celui-ci se déplace en translation dans la chambre de mélange. Lorsqu'une pression d'eau d'environ 3,5 bars est appliquée, la tête tourne et trois buses pulvérisent toute la chambre de mélange. Selon la taille et la conception du mélangeur amixon®, 3, 4 et parfois jusqu’à 5 têtes de lavage sont nécessaires pour humidifier toute la chambre de mélange et toutes les zones de l'outil de mélange. Cette opération est suivie d'un séchage, qui s'effectue en introduisant de l'air chaud dans le système WaterDragon®.

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Processus de lavage avec des têtes de lavage rotatives











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WaterDragon® ; mode de lavage à gauche, mode de séchage à droite

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La porte d'inspection CleverCut® équipée d’un joint sans espace mort est en permanence étanche au gaz et à l'eau

En cas de nettoyage à sec manuel, de grandes portes d'inspection permettent au personnel de nettoyage un accès facile. La porte d'inspection est fabriquée selon le procédé CleverCut®. Le joint torique inséré dans la rainure assure une étanchéité au gaz et à la poussière très proche du produit et pratiquement sans espace mort.

Chaque entreprise de traitement de matériaux en vrac a sa propre philosophie de fonctionnement. À cet égard, les exigences relatives à un mélangeur de traitement sont toujours personnalisées.

Pour les essais de procédés, amixon® dispose de plus de 30 mélangeurs d'essai dans ses usines pilotes à Paderborn, aux États-Unis, au Japon, en Chine, en Thaïlande et en Inde. Les ingénieurs de procédés accumulent des connaissances du marché depuis de nombreuses années dans le monde entier. En tant que fabricant sur commande, amixon® met en œuvre les exigences des clients dans les moindres détails grâce à une équipe de 130 employés sur son unique site de production à Paderborn, en Allemagne, qui offre un degré particulièrement élevé d’intégration verticale.


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