Quali miscelatori per spezie consentono un impiego ampio, una qualità di miscelazione ideale, una sollecitazione minima delle particelle e un cambio di prodotto molto rapido?
Per le miscele di spezie con un'ampia gamma di prodotti, elevata omogeneità, bassa sollecitazione delle particelle e cambi di prodotto rapidi non esiste una forma costruttiva universalmente migliore. Nella pratica, i miscelatori convettivi monoalbero o a due alberi a bassa velocità, con hygienic design ben accessibile, sono di norma la soluzione batch più versatile. I tamburi di coating sono particolarmente adatti quando snack fragili, noci, erbe aromatiche o estrusi devono essere ricoperti con olio, slurry o spezie secche. I sistemi a container a cambio rapido sono attraenti soprattutto quando sono prioritari cambi di varietà frequenti, un elevato rischio allergenico e la parallelizzazione di pesatura, miscelazione, pulizia e allestimento.
Miscelatori batch universali
I miscelatori monoalbero o a due alberi a bassa velocità, con utensili a elica, a nastro elicoidale o a paletta di grande superficie, possono lavorare un'ampia gamma di miscele di spezie secche, erbe aromatiche, polveri per salse, sali aromatizzati, polveri per marinate e ricette umidificate. Decisivo è che l'utensile generi un rimescolamento convettivo tridimensionale e coinvolga l'intero volume della charge nello scambio di prodotto. In questo modo anche componenti con densità apparente, dimensione delle particelle e forma granulometrica diverse possono essere distribuiti in modo relativamente uniforme.
Per una bassa sollecitazione delle particelle, questi miscelatori vengono fatti funzionare a basse velocità periferiche. Utensili grandi, smussati e sagomati in modo aerodinamico generano il rimescolamento tramite il trasporto del prodotto anziché tramite zone marcate di urto, impatto o macinazione. Ciò può limitare la rottura, la formazione di fine e lo sviluppo di polvere e aiuta a preservare foglie di erbe aromatiche, particelle di verdura, coating di zucchero, estrusi fragili o componenti di spezie sensibili. Ciò nonostante, la sollecitazione deve essere verificata con il prodotto originale: proprio erbe molto secche, particelle liofilizzate, chip o noci possono danneggiarsi già a basse velocità a causa di altezze di caduta, contatti con la parete o dello scarico.
Per cambi di prodotto frequenti, lo svuotamento residuo, l'accessibilità e la pulibilità sono spesso più importanti del puro tempo di miscelazione. Uno scarico ampio e a basso spazio morto, percorsi di prodotto brevi, superfici interne lisce e ben saldate, utensili di miscelazione facilmente accessibili, guarnizioni e collegamenti a vite ridotti al minimo nella camera di prodotto, nonché ampi sportelli di ispezione, accorciano la pulizia a secco o a umido. Nelle ricette critiche per gli allergeni, il processo di pulizia deve essere convalidato per la ricetta effettiva, le superfici di contatto critiche e l'allergene rilevante. Superfici lisce da sole non sono sufficienti a questo scopo; devono essere considerati in particolare le valvole di scarico, i coperchi, i punti di dosaggio, i filtri, le guarnizioni e i punti di trasferimento. La costruzione igienica valuta in particolare superfici, cordoni di saldatura, svuotabilità, concetto di tenuta, accessibilità e l'assenza di fessure e spazi morti.
Tamburi di coating
I tamburi di coating o di seasoning sono la soluzione preferita quando il prodotto deve essere sollecitato meccanicamente il meno possibile durante il processo. In un tamburo a rotazione lenta il prodotto viene sollevato e scivola o rotola nuovamente indietro. Olio, condimento liquido, slurry o spezie secche vengono applicati tramite ugelli spruzzatori, spargitori o sistemi di dosaggio. Il tamburo assicura poi la distribuzione del coating con una sollecitazione di taglio relativamente bassa.
Questa forma costruttiva è particolarmente adatta per chip, snack, noci, estrusi, cereali, prodotti da forno rivestiti, cubetti di carne o verdura ed erbe aromatiche intere o grossolane. Per i prodotti sensibili sono decisivi altezza di caduta, velocità del tamburo, inclinazione del tamburo, elementi interni, grado di riempimento, tempo di permanenza, temperatura e l'ordine di aggiunta di olio e polvere. Un tamburo può essere molto delicato se dimensionato correttamente; una velocità inadeguata o un movimento di caduta troppo elevato può tuttavia causare anche rottura e abrasione.
Per le polveri di spezie secche con marcata coesività o agglomerati solidi, un tamburo è idoneo solo in misura limitata. I sistemi a caduta libera di norma non generano un'azione di taglio sufficiente per rompere gli agglomerati in modo affidabile. Anche con forti differenze di dimensione delle particelle o di densità apparente, durante la miscelazione a tamburo, e in particolare durante lo svuotamento, può verificarsi segregazione. Tali sistemi sono quindi adatti soprattutto per applicazioni di coating, miscele di spezie ben scorrevoli o componenti già sufficientemente disagglomerati e compatibili per le loro proprietà particellari.
Con un'elevata frequenza di cambio, i tamburi con corpi estraibili o intercambiabili possono essere utili. Per le applicazioni di seasoning sono disponibili sistemi in cui tamburo e componenti di dosaggio sono concepiti per un cambio di gusto rapido senza attrezzi. Ciò può limitare i tempi di allestimento e pulizia, ma non sostituisce la necessaria convalida della pulizia basata sul rischio in presenza di allergeni.
Container e linee
I sistemi di miscelazione basati su container sono particolarmente adatti a miscele di spezie secche e ben scorrevoli, nonché per stabilimenti con frequenti cambi di charge e di ricetta. Il container può essere utilizzato per pesatura, trasporto interno, stoccaggio e miscelazione. Questo riduce il numero di trasferimenti di prodotto aperti, il che può ridurre le emissioni di polvere e le potenziali contaminazioni crociate. Più container consentono di parallelizzare i processi: mentre una charge viene miscelata, altri contenitori possono essere preparati, puliti o rilasciati.
L'idoneità dipende tuttavia dal principio di miscelazione. I miscelatori a container puramente a caduta libera o a ribaltamento sono ben adatti per spezie ben scorrevoli, in gran parte prive di agglomerati e compatibili nelle proprietà particellari. Con polveri aromatiche coesive, aggiunte di umidità, oli aromatici, forti differenze di densità o componenti minori critici, dovrebbe essere preferito un container con testa di miscelazione attiva oppure un miscelatore dinamico stazionario. In questo modo l'effetto di miscelazione convettivo necessario può essere fornito senza rinunciare ai vantaggi di una logistica a container chiusa.
Per le linee continue di snack e convenience food, i tamburi di coating, i coater a nastro trasportatore e i sistemi di seasoning on-machine sono spesso più adatti dei miscelatori batch. Il prodotto viene trasportato con uno spessore di strato controllato, dapprima spruzzato in modo mirato con olio o legante e successivamente cosparso di spezie secche. Stazioni di ribaltamento delicate o un tamburo di coating rotante distribuiscono la spezia. Tali impianti consentono elevate portate, tempi di permanenza definiti e una buona integrazione in linea. Il loro punto di forza risiede nella copertura riproducibile di prodotti a pezzi, non nell'omogeneizzazione di ricette complesse di polveri secche.
Scelta nella pratica
La tecnologia idonea dipende innanzitutto da cosa viene esattamente miscelato. Se si tratta di una ricetta di polvere di spezie secche con sale, zucchero, paprika, quote di erbe aromatiche e componenti minori, un miscelatore dinamico batch a bassa velocità, ben svuotabile e ben accessibile è di norma la scelta più robusta. Se prodotti a pezzi sensibili devono essere semplicemente ricoperti con olio e spezie, un tamburo di coating o un coater a nastro è in genere più delicato sul prodotto. In caso di cambi molto frequenti, charge piccole o medie e una rigorosa logistica degli allergeni, una soluzione a container può offrire vantaggi economici, a condizione che il compito di miscelazione sia compatibile con il principio di container scelto.
I punti di dimensionamento decisivi sono la sensibilità del prodotto, la forma e la dimensione delle particelle, la coesività, l'umidità, il coating desiderato, la dimensione della charge, la quota di componenti minori, la frequenza di cambio, il profilo allergenico, la svuotabilità e il concetto di pulizia disponibile. La qualità di miscelazione dovrebbe essere valutata con un metodo idoneo e specifico per il prodotto, ad esempio tramite il coefficiente di variazione di un componente marcatore, l'analitica del sale o del colorante, la distribuzione dell'umidità o una valutazione sensoriale e ottica convalidata. Tasso di rottura, quota di fine, sviluppo di polvere, uniformità del coating, svuotamento residuo e tempo di pulizia reale rientrano ugualmente nel confronto.
Miscelare in modo delicato, cambiare rapidamente
Per spezie, erbe aromatiche, tè, caffè, prodotti instant e altri prodotti sfusi sensibili, amixon® offre sistemi di miscelazione che uniscono un'elevata omogeneità a una bassa sollecitazione meccanica. Decisivo non è solo il tempo di miscelazione, ma il movimento controllato del prodotto: i componenti devono distribuirsi in modo affidabile senza che foglie fragili, agglomerati, cristalli, coating o particelle essiccate per atomizzazione si rompano inutilmente, formino polvere o modifichino la propria struttura.
A questo scopo i miscelatori amixon® lavorano con una velocità periferica dell'utensile relativamente bassa, a partire da circa 0,8 m/s. A seconda del compito di miscelazione, della forma costruttiva e del prodotto, può essere impostata fino a circa 3,5 m/s. Il nastro elicoidale SinConvex® genera un rimescolamento forzato tridimensionale. Il prodotto viene convogliato verso l'alto in periferia, fluisce al centro nuovamente verso il basso sotto l'effetto della gravità e viene ricondotto nella zona di miscelazione attiva. L'azione di miscelazione si basa quindi su un ricircolo di prodotto continuo e non su movimenti marcati di lancio, urto o schiacciamento. Ciò favorisce un'omogeneizzazione delicata con un apporto energetico meccanico e termico limitato.
Per i prodotti sensibili a base di spezie ed erbe aromatiche, questa modalità di miscelazione può offrire vantaggi. Foglie di erbe aromatiche essiccate, tè, particelle di spezie intere o grossolane, agglomerati instant essiccati per atomizzazione e ingredienti rivestiti devono spesso conservare la propria distribuzione granulometrica, il proprio aspetto visivo, la propria solubilità o le proprie proprietà sensoriali. Un numero di giri troppo elevato, grandi altezze di caduta, utensili a spigoli vivi o tempi di miscelazione lunghi possono invece favorire fine, polvere e rottura delle particelle. La delicatezza sul prodotto effettiva deve quindi essere verificata con il materiale originale. È utile un'analisi granulometrica prima e dopo la prova di miscelazione, integrata dalla valutazione di tasso di rottura, quota di fine, sviluppo di polvere, colore, integrità del coating e qualità sensoriale.
L'intensità di miscelazione può essere adattata al compito specifico nei miscelatori amixon®. Per una pura omogeneizzazione si lavora con il flusso di base delicato. Se polveri di spezie fortemente coesive, ingredienti agglomerati o componenti secondari difficili da disperdere devono essere disgregati in modo mirato, è possibile inserire rotori di taglio in modo localizzato e per un tempo definito. In questo modo la disagglomerazione può essere concentrata nella fase effettivamente necessaria, mentre la maggior parte della charge continua a essere rimescolata in modo delicato. Tempo di miscelazione, numero di giri dell'utensile, tempo di funzionamento del rotore, ordine di dosaggio ed eventuali aggiunte di liquido possono essere memorizzati come programma di ricetta nel PLC ed eseguiti in modo riproducibile per ogni charge.
La scalatura a grandi charge richiede particolare attenzione, perché con la dimensione del recipiente, il grado di riempimento e la massa di prodotto cambiano anche i percorsi del prodotto, le coppie di avviamento e le sollecitazioni meccaniche. Una velocità periferica dell'utensile simile può aiutare a trasferire la sollecitazione del prodotto dal centro prove alla scala di produzione, ma da sola non garantisce una qualità di miscelazione o una delicatezza sulle particelle identiche. Per i miscelatori verticali e a due alberi come VM e HM sono possibili, in base al progetto, taglie fino a circa 50 m³. Il Gyraton® GM è dimensionato per grandi charge fino a circa 100 m³ e può essere orientato, a seconda del prodotto e dell'esecuzione, verso un assorbimento di potenza particolarmente basso o verso tempi di miscelazione brevi. Se la qualità di miscelazione desiderata sia raggiungibile con gradi di riempimento tra circa il 10 e il 100 per cento del volume utile viene determinato nella prova per la ricetta concreta.
Per i prodotti particolarmente fragili sono indicate forme costruttive specializzate. Il miscelatore a sfera cava SpherHelics® SH possiede una camera di miscelazione sferica e può quindi favorire un rimescolamento particolarmente uniforme e delicato sul prodotto. Per questa forma costruttiva sono previste taglie da circa 400 a 5.000 litri. Anche il miscelatore KoneSlid® KS è adatto a prodotti sensibili, essiccati per atomizzazione, granulati a letto fluido o essiccati su nastro. Grazie al suo rimescolamento attivo e tridimensionale, il volume di prodotto può essere rimescolato completamente una volta dopo circa quattro giri dell'utensile. La qualità di miscelazione desiderata può essere raggiunta, a seconda del prodotto, dopo circa 20-30 giri dell'utensile. Uno svuotamento rapido tramite un'ampia sezione di scarico centrale può inoltre ridurre il tempo di charge. Quanto rapidamente, completamente e con quanta poca segregazione avvenga effettivamente lo scarico dipende tuttavia dalla scorrevolezza, dalla coesività, dall'umidità, dalla struttura delle particelle e dall'esecuzione dell'apparecchio scelta.
Per cambi di ricetta frequenti, oltre alla delicatezza sul prodotto, sono decisivi soprattutto lo svuotamento residuo, l'accessibilità e la pulizia. Uno svuotamento estensivo riduce la quota di residui di spezie rimasti e abbassa così il rischio di trascinamento di sapore o di contaminazione crociata rilevante per gli allergeni. Camere di miscelazione ben accessibili, ampi sportelli di ispezione, superfici a contatto con il prodotto lisce, organi di scarico a basso spazio morto e un organo miscelante concepito in modo favorevole alla pulizia facilitano la pulizia a secco o a umido. Il tipo di pulizia richiesto e il grado di pulizia da dimostrare derivano dalla ricetta, dal profilo allergenico, dagli oli aromatici, dai coloranti, dalle quote di zucchero e dalla strategia di cambio aziendale. Per i prodotti critici, il processo di pulizia deve essere convalidato per il cambio di prodotto più sfavorevole.
Il Gyraton® GM può omogeneizzare spezie, tè e caffè anche in grandi charge. Per queste applicazioni non è rilevante solo la qualità di miscelazione, ma la combinazione di bassa sollecitazione meccanica, dimensione di charge idonea, svuotamento residuo rapido e pulizia ben pianificabile. In particolare con aromi intensi, oli essenziali o componenti contenenti allergeni, la scelta del miscelatore dovrebbe avvenire insieme all'intero concetto igienico, alla logistica di riempimento e alla strategia di pulizia prevista.
Prima di un investimento, amixon® può eseguire prove di miscelazione con il prodotto originale. Nel centro prove presso la sede principale di Paderborn sono disponibili oltre 30 impianti di prova in diverse taglie; a completamento esistono centri prove in Giappone, India, Thailandia, Cina, Corea del Sud e negli Stati Uniti. Le prove possono svolgersi con gradi di riempimento reali, dimensioni di charge nonché le condizioni di temperatura e pressione previste. Vengono valutate qualità di miscelazione, tempo di miscelazione, delicatezza sulle particelle, apporto di energia, disagglomerazione, svuotamento residuo, pulibilità e riproducibilità. I risultati vengono documentati e costituiscono una base solida per la scelta tecnica ed economica dell'impianto.