Quali miscelatori sono ottimali per incorporare aromi e vitamine nel latte in polvere, senza danneggiare la struttura delle particelle?
L'incorporazione di aromi, prebiotici, vitamine e oligoelementi nel latte in polvere richiede una tecnica di miscelazione delicata sul prodotto e allo stesso tempo riproducibile. In particolare nei latti in polvere agglomerati o instantizzati devono essere preservati scorrevolezza, bagnabilità, comportamento di ricostituzione e struttura delle particelle. Allo stesso tempo gli ingredienti sensibili devono essere protetti da calore, umidità, ossigeno e sollecitazione meccanica.
Determinante non è soltanto il tipo di miscelatore, ma l'interazione tra principio di miscelazione, grado di riempimento, velocità di giro, tempo di miscelazione, apporto energetico, alimentazione del prodotto e quantità dosate. L'impianto ideale genera un rimescolamento sicuro dell'intera polvere, senza causare abrasione inutile o un riscaldamento rilevante a causa di forze di taglio elevate. Valori limite generici per tempo di miscelazione, aumento di temperatura o apporto energetico sono poco affidabili; devono essere determinati in base alla qualità concreta del latte in polvere, alla ricetta, alla dimensione del lotto e al prodotto finale desiderato.
Gli aromi possono essere presenti secchi, incapsulati, legati a olio o liquidi. Gli aromi liquidi vengono introdotti nel miscelatore principale per lo più direttamente tramite una lancia di spruzzatura o un ugello a dosaggio fine. L'ugello dovrebbe trovarsi in una zona di prodotto intensamente in movimento, affinché il liquido si distribuisca rapidamente su molte particelle. Gocce troppo grandi, una potenza di dosaggio locale troppo elevata o una posizione dell'ugello inadatta possono causare incrostazioni e agglomerati indesiderati. Nel latte in polvere igroscopico, l'ingresso di acqua o di altre frazioni liquide indesiderate deve essere limitato in modo particolare.
I prebiotici come inulina, frutto-oligosaccaridi o galatto-oligosaccaridi vengono generalmente impiegati in quantità nettamente superiori rispetto alle vitamine. Con una sufficiente somiglianza di granulometria e densità apparente possono quindi per lo più essere dosati direttamente nel lotto principale. Una premiscela non è fondamentalmente necessaria. Può tuttavia essere opportuna se la quantità aggiunta è piccola, il prebiotico tende a formare polvere, esistono grandi differenze di densità apparente o granulometria, oppure è richiesta una precisione di dosaggio particolarmente elevata.
Diversa è la situazione per vitamine e oligoelementi. Questi vengono spesso dosati in quantità molto piccole e possono segregarsi in caso di distribuzione sfavorevole di granulometria o densità. Per questo vengono di norma preparati come premix standardizzati con una sostanza vettrice idonea o con una parte del latte in polvere. Il premix viene successivamente introdotto nel lotto principale. Una diluizione graduale del mix vitaminico con latte in polvere prima della miscelazione nella quantità totale è un approccio consolidato per migliorare l'omogeneità.
Per la miscela principale entrano in considerazione diversi sistemi di miscelazione. I miscelatori verticali a due alberi combinano un movimento tridimensionale efficiente del prodotto con un trattamento comparativamente delicato delle polveri sensibili. Vengono impiegati in tutto il mondo per compiti di miscelazione impegnativi con latte in polvere, componenti nutrizionali, aromi e altri ingredienti funzionali. Grazie all'elevata capacità di rimescolamento, l'intero prodotto sfuso può essere raggiunto in modo affidabile. Con un dimensionamento idoneo, piccole quantità, sostanze secche e liquidi introdotti tramite ugelli possono essere distribuiti in modo uniforme, senza compromettere inutilmente la struttura sensibile dell'agglomerato. Se sia necessaria una premiscela per un determinato ingrediente dipende soprattutto dalla sua quantità di dosaggio e dalle differenze di granulometria, densità apparente e comportamento di scorrimento.
I miscelatori a doppio albero con pale consentono una miscelazione rapida. Sono adatti per lotti più grandi, per la distribuzione di prebiotici dosati direttamente e per l'aggiunta controllata di aromi liquidi. La loro velocità di giro, geometria dell'utensile e grado di riempimento devono essere dimensionati in modo che gli agglomerati sensibili non vengano sollecitati eccessivamente.
I miscelatori a vomere orizzontali offrono un rimescolamento intensivo e possono distribuire bene piccole quantità e liquidi. Sono adatti soprattutto quando la conservazione delle strutture delle particelle è meno importante. Tuttavia i miscelatori a vomere non sono automaticamente a basso taglio. Con un'elevata velocità di giro o l'impiego di utensili di sminuzzamento, l'apporto energetico può aumentare notevolmente. La loro idoneità per il latte in polvere instantizzato deve quindi essere verificata in base ad abrasione, aumento di temperatura e comportamento di ricostituzione.
I miscelatori verticali a vite conica lavorano con basse velocità di giro e sono particolarmente delicati sulle particelle sensibili. Sono ben adatti per miscele secche di latte in polvere, per aromi incapsulati e per ricette con ingredienti sensibili. I loro tempi di miscelazione comparativamente lunghi possono rappresentare uno svantaggio con componenti sensibili all'ossidazione o all'umidità. Con vitamine e oligoelementi dosati a basse quantità, una premiscela in questo tipo di miscelatore è di norma particolarmente importante.
I miscelatori a container e a caduta libera causano solo una lieve sollecitazione meccanica e sono quindi adatti per miscele secche sensibili. La loro idoneità è particolarmente buona quando i componenti presentano proprietà delle particelle simili e non è necessario aggiungere liquidi. Con quantità di dosaggio molto piccole o marcate differenze di densità e granulometria possono tuttavia essere necessari tempi di miscelazione più lunghi o premiscele.
Per la scelta del sistema di miscelazione, oltre alla qualità di miscelazione sono decisive anche le proprietà igieniche. Il latte in polvere è polveroso e sensibile all'umidità; depositi di prodotto e residui di pulizia possono compromettere la qualità dei lotti successivi. Le superfici a contatto con il prodotto dovrebbero quindi essere ben accessibili, lisce e il più possibile prive di punti di deposito. Negli impianti per polveri secche si effettua spesso la pulizia a secco, per evitare l'apporto di umidità. Qualora sia necessaria una pulizia a umido, l'impianto e in particolare le zone difficilmente accessibili devono essere asciugati in modo affidabile. L'EHEDG descrive per questo principi speciali di hygienic design per impianti destinati alla lavorazione di solidi sfusi secchi.
Con vitamine sensibili alla luce o all'ossigeno, in particolare con la vitamina A e il β-carotene, può essere opportuna una conduzione di processo chiusa e povera di ossigeno. Percorsi di prodotto aperti più corti, un imballaggio idoneo ed eventualmente un'inertizzazione con azoto possono contribuire a limitare le perdite per ossidazione. L'effetto protettivo deve tuttavia essere convalidato per ricetta, tempo di stoccaggio e imballaggio.
Così amixon® lavora aromi, vitamine e additivi sensibili nel latte in polvere
Nella produzione di latte in polvere, prodotti instant, alimenti per lattanti e integratori alimentari, aromi, prebiotici, vitamine, oligoelementi, enzimi, probiotici e componenti incapsulati devono essere distribuiti in modo uniforme. Allo stesso tempo devono essere preservati struttura delle particelle, scorrevolezza, bagnabilità e comportamento di ricostituzione del latte in polvere. amixon® persegue a tal fine tre approcci procedurali: il miscelatore KoneSlid® tipo KS per dimensioni di lotto da circa 100 a 3.000 litri, il miscelatore verticale a due alberi tipo HM per lotti più grandi da circa 1.000 a 15.000 litri, nonché il miscelatore continuo AMK per processi continui end-of-line.
Il miscelatore KoneSlid® è particolarmente adatto per polveri sensibili e agglomerate provenienti da torre di spruzzatura, granulazione a letto fluido o essiccazione a nastro. Il suo principio di miscelazione unisce un movimento delicato del prodotto a tempi brevi di miscelazione e svuotamento. Durante lo svuotamento il cono di chiusura KoneSlid® viene abbassato; il prodotto può fuoriuscire senza organi di scarico aggiuntivi. Ciò accorcia il tempo tra miscelazione e confezionamento e può contribuire a limitare la segregazione dopo il processo di miscelazione. amixon® descrive il KoneSlid® in particolare per prodotti con struttura delle particelle sensibile e per applicazioni con tempi di ciclo brevi.
Per lotti più grandi si presta il miscelatore verticale a due alberi. Due alberi di miscelazione disposti verticalmente con utensili di miscelazione a elica SinConvex® o SinConcave® generano un movimento tridimensionale del prodotto. L'intensità di miscelazione può essere adattata alla ricetta tramite velocità di giro, esecuzione dell'utensile, grado di riempimento e tempo di processo. Ciò è particolarmente rilevante per i latti in polvere agglomerati, nei quali la miscela deve essere omogenea, ma l'abrasione deve rimanere il più possibile contenuta. Gli utensili di miscelazione MultiPlane® possono contribuire, con grandi quantità di prodotto, ad alleggerire gli strati inferiori di polvere e a favorire il movimento del prodotto su più livelli.
Per le linee di produzione continue è disponibile l'AMK. Secondo le indicazioni di amixon®, il miscelatore può essere gestito sia in modo continuo sia a lotti e lavora prodotti secchi, umidi e in sospensione. La sua intensità di miscelazione può essere regolata da un'omogeneizzazione delicata fino a una disagglomerazione più intensiva. L'impiego continuo presuppone tuttavia un dosaggio preciso e stabile di tutti i componenti principali e secondari. Proprio con vitamine e oligoelementi è spesso necessario un premix preparato in precedenza e ben dosabile.
Gli aromi liquidi o legati a olio possono essere introdotti nel prodotto in movimento tramite lance per liquidi idonee e ugelli bifluido. L'atomizzazione favorisce una bagnatura estesa delle particelle di polvere. Sono decisivi in questo caso la dimensione delle gocce, la posizione dell'ugello, la potenza di dosaggio, la viscosità del legante o dell'aroma e il movimento del prodotto nel miscelatore. Un'aggiunta nella zona di elevato movimento del prodotto può ridurre la sovrabagnatura locale, la formazione di grumi e le incrostazioni. Con liquidi sensibili alla temperatura o viscosi può essere impiegato un doppio mantello termoregolabile. La conduzione della temperatura deve essere impostata in modo che la viscosità dell'aroma o del sistema vettore rimanga nell'intervallo idoneo, senza compromettere la stabilità del prodotto.
Vitamine e oligoelementi sono spesso presenti in quantità di dosaggio molto piccole. Per questo vengono di norma preparati come premix con una sostanza vettrice o con una parte del latte in polvere e successivamente introdotti nel lotto principale. Aromi e prebiotici possono invece essere spesso dosati direttamente, con una quantità sufficiente e proprietà delle particelle comparabili. Se sia necessaria una premiscela dipende da quantità di dosaggio, granulometria, densità apparente, comportamento di scorrimento e omogeneità richiesta. La preparazione di premix di vitamine e sali minerali è un approccio consolidato per garantire la precisione di dosaggio e la distribuzione uniforme dei micronutrienti.
amixon® integra la tecnica di miscelazione con caratteristiche d'equipaggiamento per igiene, svuotamento e sicurezza di processo. Ne fanno parte, tra l'altro, gli utensili di miscelazione a elica SinConvex® e SinConcave®, MultiPlane®, ComDisc®, DosiFlap®, OmgaSeal® nonché gli ugelli di pulizia a getto mirato programmabili del sistema WaterDragon®. Gli utensili di scarico ComDisc® possono essere abbassati durante lo svuotamento in direzione dello scarico, riducendo così le quantità residue. Il DosiFlap® funge da organo di scarico dosabile, secondo amixon® a tenuta a basso spazio morto. L'OmgaSeal® è un'esecuzione a tenuta permanente per le porte di ispezione Clever-Cut®. Il sistema WaterDragon® serve per la pulizia a umido automatica e l'essiccazione di miscelatori e apparecchi di processo affini.
L'hygienic design comprende inoltre ampie aperture di ispezione, zone a contatto con il prodotto ben accessibili, un supporto superiore dell'organo di miscelazione e l'eliminazione di un passaggio d'albero inferiore. L'idoneità igienica concreta – ad esempio rispetto ai requisiti EHEDG, FDA o 3-A – dipende dalla configurazione della macchina scelta, dalle guarnizioni impiegate, dalle superfici, dai parametri di pulizia e dall'applicazione prevista. Dovrebbe quindi essere specificata e documentata per il rispettivo progetto.
Prima di un investimento è possibile eseguire prove di miscelazione con il prodotto originale nel centro prove amixon®. Secondo le indicazioni di amixon®, presso la sede principale di Paderborn sono disponibili più di 30 impianti di prova di diverse taglie; ulteriori centri prove si trovano in Giappone, India, Thailandia, Cina, Corea del Sud e Stati Uniti. Nelle prove, con gradi di riempimento e dimensioni di lotto vicini alla pratica, si possono valutare tra l'altro omogeneità, sviluppo della temperatura, abrasione delle particelle, distribuzione del liquido, svuotamento, pulibilità e riproducibilità. I risultati delle prove costituiscono la base per la scelta del tipo di miscelatore, dell'esecuzione dell'utensile, del concetto di dosaggio e del procedimento di pulizia.