¿Qué mezcladores de especias permiten una aplicación amplia, una calidad de mezcla ideal, una solicitación mínima de las partículas y un cambio de producto muy rápido?
Para mezclas de especias con un amplio espectro de productos, alta homogeneidad, baja solicitación de las partículas y cambios de producto rápidos no existe una forma constructiva universalmente óptima. En la práctica, los mezcladores convectivos de marcha lenta de uno o dos ejes con un diseño higiénico bien accesible suelen ser la solución por lotes más versátil. Los tambores de recubrimiento son especialmente adecuados cuando se recubren snacks frágiles, frutos secos, hierbas o extrudidos con aceite, slurry o especias secas. Los sistemas de contenedores intercambiables resultan especialmente atractivos cuando predominan los cambios frecuentes de variedad, un elevado riesgo de alérgenos y la paralelización de la pesada, el mezclado, la limpieza y la preparación.
Mezcladores por lotes universales
Los mezcladores de marcha lenta de uno o dos ejes con herramientas helicoidales, de cinta helicoidal o de paletas de gran superficie pueden procesar una amplia gama de mezclas secas de especias, hierbas, polvos para salsas, sales condimentadas, polvos para marinar y recetas humedecidas. Lo decisivo es que la herramienta genere una recirculación convectiva tridimensional e incorpore todo el volumen del lote al intercambio de producto. Así pueden distribuirse de forma comparativamente uniforme incluso componentes con distintas densidades aparentes, tamaños de partícula y formas de grano.
Para lograr una baja solicitación de las partículas, estos mezcladores se operan con velocidades periféricas bajas. Las herramientas grandes, romas y de forma favorable al flujo generan la recirculación mediante el transporte del producto en lugar de zonas marcadas de golpeo, impacto o molienda. Esto puede limitar la rotura, la formación de finos y la generación de polvo, y ayuda a preservar hojas de hierbas, partículas de verdura, recubrimientos de azúcar, extrudidos frágiles o componentes de especias sensibles. No obstante, la solicitación debe comprobarse con producto original: precisamente las hierbas muy secas, las partículas liofilizadas, los chips o los frutos secos pueden dañarse ya a velocidades bajas por las alturas de caída, los contactos con la pared o la descarga.
Para los cambios frecuentes de producto, el vaciado residual, la accesibilidad y la limpiabilidad suelen ser más importantes que el mero tiempo de mezclado. Una salida grande y con pocos espacios muertos, trayectos de producto cortos, superficies interiores lisas y bien soldadas, herramientas de mezclado fácilmente accesibles, uniones de junta y de tornillo minimizadas en la cámara de producto, así como grandes puertas de inspección, acortan la limpieza en seco o en húmedo. En recetas críticas por alérgenos, el proceso de limpieza debe validarse para la receta real, las superficies de contacto críticas y el alérgeno relevante. Las superficies lisas por sí solas no son suficientes para ello; deben incluirse especialmente las armaduras de descarga, las tapas, los puntos de dosificación, los filtros, las juntas y los puntos de transferencia. El diseño higiénico evalúa en particular las superficies, las soldaduras, la capacidad de vaciado, el concepto de juntas, la accesibilidad y la evitación de rendijas y espacios muertos.
Tambores de recubrimiento
Los tambores de recubrimiento o de condimentado (seasoning) son la solución preferida cuando el producto debe someterse a la menor solicitación mecánica posible durante el proceso. En un tambor que gira lentamente, el producto se eleva y vuelve a deslizarse o rodar hacia abajo. El aceite, el condimento líquido, el slurry o el condimento seco se aplican mediante boquillas de pulverización, esparcidores o sistemas de dosificación. El tambor se encarga entonces de distribuir el recubrimiento con una solicitación de cizalla comparativamente baja.
Esta forma constructiva es especialmente adecuada para chips, snacks, frutos secos, extrudidos, cereales, productos de panadería recubiertos, dados de carne o verdura y hierbas enteras o gruesas. Para productos sensibles son decisivos la altura de caída, la velocidad de giro del tambor, la inclinación del tambor, los elementos internos, el grado de llenado, el tiempo de permanencia, la temperatura y el orden de adición de aceite y polvo. Un tambor puede ser muy cuidadoso si está diseñado correctamente; sin embargo, una velocidad de giro inadecuada o un movimiento de caída demasiado intenso también puede provocar rotura y abrasión.
En los polvos de especias secos con una cohesividad marcada o aglomerados firmes, un tambor solo es adecuado de forma limitada. Los sistemas de caída libre por lo general no generan suficiente efecto de cizalla para romper los aglomerados de forma fiable. También con grandes diferencias en el tamaño de partícula o la densidad aparente puede producirse segregación durante el mezclado en tambor, y en especial durante el vaciado. Por ello, estos sistemas son adecuados sobre todo para aplicaciones de recubrimiento, mezclas de especias con buena fluidez o componentes ya suficientemente desaglomerados y compatibles en cuanto a sus propiedades de partícula.
Con una elevada frecuencia de cambio, pueden resultar razonables los tambores con cuerpos de tambor extraíbles o intercambiables. Para aplicaciones de condimentado existen sistemas en los que el tambor y los componentes de dosificación están diseñados para un cambio de sabor rápido y sin herramientas. Esto puede limitar los tiempos de preparación y limpieza, pero no sustituye la necesaria validación de limpieza basada en riesgo en el caso de los alérgenos.
Contenedores y líneas
Los sistemas de mezclado basados en contenedores son especialmente adecuados para mezclas de especias secas y con buena fluidez, así como para plantas con cambios frecuentes de lote y de receta. El contenedor puede emplearse para la pesada, el transporte interno, el almacenamiento y el mezclado. Con ello disminuye el número de transferencias de producto abiertas, lo que puede reducir las emisiones de polvo y las posibles contaminaciones cruzadas. Varios contenedores permiten paralelizar los procesos: mientras se mezcla un lote, pueden prepararse, limpiarse o liberarse otros envases.
No obstante, la idoneidad depende del principio de mezclado. Los mezcladores de contenedor de caída libre puros o los mezcladores basculantes son adecuados para especias con buena fluidez, en gran medida libres de aglomerados y compatibles en sus propiedades de partícula. En polvos condimentados cohesivos, adiciones de humedad, aceites esenciales, grandes diferencias de densidad o componentes minoritarios críticos, debería preferirse un contenedor con cabezal de mezclado activo o un mezclador dinámico estacionario. Así puede proporcionarse el efecto de mezclado convectivo necesario sin renunciar a las ventajas de una logística de contenedores cerrada.
Para líneas continuas de snacks y alimentos convenience, los tambores de recubrimiento, los recubridores de banda y los sistemas de condimentado en máquina suelen ser más razonables que los mezcladores por lotes. El producto se transporta en un espesor de capa controlado, se rocía primero de forma selectiva con aceite o aglutinante y a continuación se espolvorea con condimento seco. Unas estaciones de volteo suaves o un tambor de recubrimiento rotativo distribuyen el condimento. Estas instalaciones permiten altos rendimientos, tiempos de permanencia definidos y una buena integración en línea. Su punto fuerte reside en el recubrimiento reproducible de productos en pieza, no en la homogeneización de recetas complejas de polvo seco.
Selección en la práctica
La tecnología adecuada se orienta, en primer lugar, según lo que exactamente se mezcla. Si se trata de una receta de polvo de especias seco con sal, azúcar, pimentón, componentes de hierbas y componentes minoritarios, un mezclador por lotes dinámico de marcha lenta, bien vaciable y bien accesible suele ser la opción más robusta. Si se trata solo de recubrir productos en pieza sensibles con aceite y especias, un tambor de recubrimiento o un recubridor de banda suele ser más cuidadoso con el producto. Con cambios muy frecuentes, lotes pequeños a medianos y una logística de alérgenos estricta, una solución de contenedores puede aportar ventajas económicas, siempre que la tarea de mezclado sea compatible con el principio de contenedor elegido.
Los puntos de diseño decisivos son la sensibilidad del producto, la forma y el tamaño de partícula, la cohesividad, la humedad, el recubrimiento deseado, el tamaño de lote, la proporción de componentes minoritarios, la frecuencia de cambio, el perfil de alérgenos, la capacidad de vaciado y el concepto de limpieza disponible. La calidad de mezcla debería evaluarse mediante un método adecuado y específico del producto, por ejemplo el coeficiente de variación de un componente marcador, el análisis de sal o de colorante, la distribución de humedad o una evaluación sensorial y óptica validada. La tasa de rotura, la proporción de finos, la generación de polvo, la uniformidad del recubrimiento, el vaciado residual y el tiempo real de limpieza también forman parte de la comparación.
Mezclar con suavidad, cambiar con rapidez
Para especias, hierbas, té, café, productos instantáneos y otros productos a granel sensibles, amixon® ofrece sistemas de mezclado que combinan una alta homogeneidad con una baja solicitación mecánica. En ello, lo decisivo no es únicamente el tiempo de mezclado, sino el movimiento controlado del producto: los componentes deben distribuirse de forma fiable sin que las hojas frágiles, los aglomerados, los cristales, los recubrimientos o las partículas secadas por atomización se rompan innecesariamente, generen polvo o alteren su estructura.
Para ello, los mezcladores amixon® trabajan con una velocidad periférica de herramienta comparativamente baja, a partir de aproximadamente 0,8 m/s. Según la tarea de mezclado, la forma constructiva y el producto, puede ajustarse hasta aproximadamente 3,5 m/s. La cinta helicoidal SinConvex® genera una recirculación forzada tridimensional. El producto a mezclar se transporta hacia arriba en la periferia, fluye de nuevo hacia abajo en el centro por efecto de la gravedad y se reincorpora a la zona de mezclado activa. El efecto de mezclado se basa así en una recirculación continua del producto y no en movimientos marcados de proyección, impacto o aplastamiento. Esto favorece una homogeneización cuidadosa con un aporte de energía mecánica y térmica limitado.
Para los productos de especias y hierbas sensibles, esta forma de mezclado puede ofrecer ventajas. Las hojas de hierbas secas, el té, las partículas de especias enteras o gruesas, los aglomerados instantáneos secados por atomización y los ingredientes recubiertos suelen tener que conservar su distribución del tamaño de partícula, su aspecto óptico, su solubilidad o sus propiedades sensoriales. En cambio, una velocidad de giro demasiado alta, alturas de caída grandes, herramientas de cantos vivos o tiempos de mezclado largos pueden favorecer la formación de finos, polvo y rotura de partículas. Por ello, el cuidado real del producto debe comprobarse con material original. Resulta razonable un análisis del tamaño de partícula antes y después del ensayo de mezclado, complementado con la evaluación de la tasa de rotura, la proporción de finos, la generación de polvo, el color, la integridad del recubrimiento y la calidad sensorial.
En amixon®, la intensidad de mezclado puede adaptarse a la tarea correspondiente. Para una homogeneización pura se trabaja con la corriente base suave. Si es necesario desintegrar de forma dirigida polvos de especias fuertemente cohesivos, ingredientes apelmazados o componentes secundarios difíciles de dispersar, pueden conectarse rotores de corte de forma local y por un tiempo definido. Así, la desaglomeración puede concentrarse en la fase realmente necesaria, mientras que la mayor parte del lote se sigue recirculando de forma cuidadosa. El tiempo de mezclado, la velocidad de giro de la herramienta, el tiempo de funcionamiento del rotor, el orden de dosificación y, en su caso, las adiciones de líquido pueden guardarse como programa de receta en el PLC y ejecutarse de forma reproducible lote a lote.
El escalado a lotes grandes requiere especial atención, porque con el tamaño del recipiente, el grado de llenado y la masa de producto también cambian las trayectorias del producto, los pares de arranque y las solicitaciones mecánicas. Una velocidad periférica de herramienta similar puede ayudar a trasladar la solicitación del producto del centro de ensayos a la escala de producción, pero por sí sola no garantiza una calidad de mezcla o un cuidado de partícula idénticos. Para los mezcladores verticales y de doble eje como el VM y el HM son posibles tamaños específicos de proyecto de hasta aproximadamente 50 m³. El Gyraton® GM está diseñado para lotes grandes de hasta aproximadamente 100 m³ y puede ajustarse, en función del producto y de la ejecución, a una potencia consumida especialmente baja o a tiempos de mezclado cortos. Si la calidad de mezcla deseada es alcanzable con grados de llenado de entre aproximadamente el 10 y el 100 % del volumen útil se determina mediante ensayo para la receta concreta.
Para productos especialmente frágiles resultan razonables formas constructivas especializadas. El mezclador de esfera hueca SpherHelics® SH posee una cámara de mezclado esférica y puede favorecer así una recirculación especialmente uniforme y respetuosa con el producto. Para esta forma constructiva están previstos tamaños de aproximadamente 400 a 5.000 litros. El mezclador KoneSlid® KS también es adecuado para productos sensibles, secados por atomización, granulados en lecho fluidizado o secados en banda. Gracias a su recirculación tridimensional activa, el volumen de producto puede quedar recirculado por completo una vez tras aproximadamente cuatro revoluciones de la herramienta. La calidad de mezcla deseada puede alcanzarse, según el producto, tras aproximadamente 20 a 30 revoluciones de la herramienta. Un vaciado rápido a través de una salida central de gran superficie puede además acortar el tiempo de lote. Sin embargo, la rapidez, la integridad y el bajo nivel de segregación con que se realiza realmente la descarga dependen de la fluidez, la cohesividad, la humedad, la estructura de partícula y la ejecución del aparato elegida.
Para los cambios frecuentes de receta, además del cuidado del producto, son decisivos sobre todo el vaciado residual, la accesibilidad y la limpieza. Un vaciado extenso reduce la proporción de restos de especias que quedan y disminuye así el riesgo de arrastre de sabor o de contaminación cruzada relevante para alérgenos. Las cámaras de mezclado bien accesibles, las grandes puertas de inspección, las superficies lisas en contacto con el producto, las armaduras de salida con pocos espacios muertos y un órgano mezclador de diseño favorable a la limpieza facilitan la limpieza en seco o en húmedo. El tipo de limpieza necesario y el grado de limpieza que debe demostrarse resultan de la receta, el perfil de alérgenos, los aceites esenciales, los colorantes, las proporciones de azúcar y la estrategia operativa de cambio. En productos críticos, el proceso de limpieza debe validarse para el cambio de producto más desfavorable.
El Gyraton® GM también puede homogeneizar especias, té y café en lotes grandes. Para estas aplicaciones no solo es relevante la calidad de mezcla, sino la combinación de una baja solicitación mecánica, un tamaño de lote adecuado, un vaciado residual rápido y una limpieza fácilmente planificable. Especialmente con aromas intensos, aceites esenciales o componentes que contienen alérgenos, la selección del mezclador debería realizarse conjuntamente con todo el concepto de higiene, la logística de envasado y la estrategia de limpieza prevista.
Antes de una inversión, amixon® puede realizar ensayos de mezclado con producto original. En el centro de ensayos de la sede central en Paderborn hay disponibles más de 30 instalaciones de prueba en distintos tamaños; complementariamente existen centros de ensayos en Japón, India, Tailandia, China, Corea del Sur y Estados Unidos. Los ensayos pueden realizarse con grados de llenado reales, tamaños de lote y las condiciones de temperatura y presión previstas. Se evalúan la calidad de mezcla, el tiempo de mezclado, el cuidado de las partículas, el aporte de energía, la desaglomeración, el vaciado residual, la limpiabilidad y la reproducibilidad. Los resultados se documentan y constituyen una base sólida para la selección técnica y económica de la instalación.