Espectro de aplicación y magnitudes de influencia

En la industria alimentaria, los mezcladores de contenedores se emplean en un amplio rango de prestaciones, desde el desarrollo de formulaciones hasta la producción en gran serie. Los tamaños de lote y los rendimientos realmente empleados dependen esencialmente de las propiedades del producto (por ejemplo densidad aparente, comportamiento de flujo, distribución granulométrica) así como de las exigencias de homogeneidad y de higiene.

Tamaños de lote habituales (volumen del contenedor)

El tamaño de lote se determina primordialmente por el volumen bruto del contenedor estándar empleado (IBC – Intermediate Bulk Container) y por el grado de llenado admisible.

Escala de laboratorio y de centro de ensayos: aprox. 5–50 litros

Empleo para el desarrollo de productos y de formulaciones, la producción de muestras, la validación de procesos o las mezclas de aditivos muy concentradas.

Producción piloto y de series pequeñas: aprox. 50–300 litros

Habitual para productos de nicho, complementos alimenticios, mezclas de especias o mezclas premium y especiales en cantidades limitadas.

Tamaños de producción medios: aprox. 300–1.500 litros

Utilizados con frecuencia para mezclas de panificación, productos instantáneos, polvos para bebidas secas, bases de sopas y salsas así como mezclas alimentarias funcionales.

Gran producción: aprox. 1.500–4.000 litros

Para aplicaciones de gran volumen como mezclas de alimentos básicos, premezclas de piensos o mezclas base orientadas al granel.

En casos especiales, en particular en el ámbito farmacéutico y alimentario de alto rendimiento, son posibles también volúmenes de contenedor mayores (varios miles de litros).

El grado de llenado utilizable se sitúa habitualmente en el 40–70 % del volumen del contenedor, para garantizar suficiente espacio libre (headspace) para el movimiento del producto y una homogeneización segura. La masa de lote realmente disponible en kg depende directamente de la densidad aparente del producto.

Rendimientos y tiempos habituales

El rendimiento resulta del tamaño de lote, del tiempo de mezclado y del tiempo total de ciclo por lote (incluidos los procesos de manipulación).

Tiempos de mezclado (tiempo de mezclado puro)

Habitualmente de 2 a 15 minutos por lote; con los polvos y granulados secos típicos, muchas aplicaciones se sitúan en el rango de 3 a 8 minutos, según la formulación, las propiedades de flujo, la exigencia de homogeneidad y la técnica de mezclado empleada (caída libre pura frente a herramientas de mezclado adicionales o mezcladores intensivos).

Tiempos de ciclo incluida la manipulación

En la práctica, unos 10 a 30 minutos por lote, según el acoplamiento, el apriete, la elevación y el volteo, la carga, el vaciado, las posibles limpiezas intermedias y el grado de automatización de la manipulación de contenedores.

Frecuencia de lotes

• Instalaciones semiautomatizadas: habitualmente de 4 a 7 lotes por hora.
• Sistemas totalmente automatizados con transporte automático de contenedores (por ejemplo AGV) y sistemas de apriete rápido: son posibles hasta 10–12 lotes por hora.

Rendimientos másicos prácticos (valores orientativos):

• Instalaciones pequeñas: aprox. 100–500 kg/h
• Instalaciones mayores: aprox. 500–3.000 kg/h

Ejemplo de cálculo

Con un contenedor estándar de 1.000 litros, un grado de llenado útil de en torno al 70 % (aprox. 700 litros) y una densidad aparente media de 0,6 kg/l resulta una masa de lote de unos 420 kg. Si se procesan 6 lotes por hora, el rendimiento teórico se sitúa en unas 2,5 t/h.

Factores que influyen en el dimensionado y en el rendimiento

El rendimiento específico de una instalación de mezclado con contenedor se determina por varios factores técnicos y organizativos.

Propiedades del producto

Densidad aparente (en los polvos alimentarios habitualmente de 0,3 a 1,2 kg/l), propiedades de flujo (fluidez; los polvos de mala fluidez o cohesivos requieren a menudo tiempos de mezclado más largos o el empleo de trituradores o de herramientas de mezclado intensivas para disolver los aglomerados), distribución granulométrica y sensibilidad frente a la solicitación mecánica.

Exigencias de calidad de mezcla

Homogeneidad exigida, por ejemplo un coeficiente de variación (CV) con frecuencia inferior al 5 % para las aplicaciones alimentarias habituales; proporción de aditivos minoritarios (aromas, vitaminas, colorantes, aditivos funcionales) que pueden requerir un tiempo de mezclado más largo o una conducción especial del proceso.

Complejidad de la formulación y del proceso

Los pasos previos y posteriores (pesaje, dosificación, etiquetado, toma de muestras) influyen en la cadencia con la que se pueden alimentar nuevos lotes al mezclador; asimismo, el número de componentes por formulación y la frecuencia de los cambios de formulación.

Requisitos de higiene y de limpieza

Exigencias de diseño higiénico (por ejemplo una ejecución conforme a EHEDG); estrategia de limpieza: en los mezcladores de contenedores, la limpieza principal del contenedor se realiza fuera de la máquina, en instalaciones de lavado de contenedores. El propio aparato de mezclado se limpia en húmedo acoplando un contenedor de lavado que se encarga también del secado.

Grado de automatización en la manipulación de contenedores

Manipulación manual (transpaleta, carretilla elevadora), manipulación semiautomática con sistemas mecánicos de acoplamiento o manipulación totalmente automática con AGV y con acoplamiento, apriete e identificación automáticos de los contenedores.