Quali sono le portate e gli intervalli di dimensione dei lotti tipici dei miscelatori a container nell'industria alimentare?
Spettro di impiego e grandezze di influenza
I miscelatori a container vengono impiegati nell'industria alimentare in un ampio campo di prestazioni – dallo sviluppo di ricette alla produzione in grande serie. Le dimensioni di lotto e le portate effettivamente realizzate dipendono essenzialmente dalle proprietà del prodotto (per esempio densità apparente, comportamento di scorrimento, distribuzione granulometrica) nonché dai requisiti richiesti di omogeneità e di igiene.
Dimensioni di lotto tipiche (volume del container)
La dimensione del lotto è determinata in primo luogo dal volume lordo del container standard impiegato (IBC – Intermediate Bulk Container) e dal grado di riempimento ammesso.
Scala di laboratorio e del centro prove: circa 5–50 litri
Impiego per lo sviluppo di prodotti e di ricette, la produzione di campioni, la validazione di processo o miscele di additivi ad alta concentrazione.
Produzione pilota e di piccola serie: circa 50–300 litri
Tipica per prodotti di nicchia, integratori alimentari, miscele di spezie o miscele premium e speciali in quantità limitate.
Taglie di produzione medie: circa 300–1.500 litri
Utilizzate spesso per miscele da forno, prodotti istantanei, polveri per bevande istantanee, basi per zuppe e salse nonché miscele alimentari funzionali.
Grande produzione: circa 1.500–4.000 litri
Per applicazioni a forte volume come miscele di alimenti di base, premiscele per alimenti zootecnici o miscele di base orientate al bulk.
In casi speciali, in particolare nell'ambito farmaceutico e alimentare ad alte prestazioni, sono possibili anche volumi di container maggiori (diverse migliaia di litri).
Il grado di riempimento utilizzabile è tipicamente pari al 40–70 % del volume del container, per garantire spazio libero sufficiente (headspace) per il movimento del prodotto e un'omogeneizzazione sicura. La massa di lotto effettivamente disponibile in kg dipende direttamente dalla densità apparente del prodotto.
Portate e tempi tipici
La portata risulta dalla dimensione del lotto, dal tempo di miscelazione e dal tempo di ciclo complessivo per lotto (compresi i processi di movimentazione).
Tempi di miscelazione (tempo di miscelazione puro)
Di norma 2–15 minuti per lotto; con le polveri e i granulati asciutti tipici molte applicazioni si collocano nel campo di 3–8 minuti, a seconda della ricetta, delle proprietà di scorrimento, del requisito di omogeneità e della tecnica di miscelazione impiegata (pura caduta libera rispetto a utensili di miscelazione aggiuntivi o miscelatori intensivi).
Tempi di ciclo compresa la movimentazione
Nella pratica circa 10–30 minuti per lotto, a seconda dell'aggancio, del bloccaggio, del sollevamento e ribaltamento, del carico, dello svuotamento, di eventuali pulizie intermedie e del grado di automazione della movimentazione dei container.
Frequenza dei lotti
- Impianti parzialmente automatizzati: tipicamente 4–7 lotti all'ora.
- Sistemi completamente automatizzati con trasporto automatico dei container (per esempio AGV) e sistemi di bloccaggio rapido: possibili fino a 10–12 lotti all'ora.
Portate in massa pratiche (valori indicativi):
- impianti piccoli: circa 100–500 kg/h
- impianti più grandi: circa 500–3.000 kg/h
Esempio di calcolo
Con un container standard da 1.000 litri, un grado di riempimento utile di circa il 70 % (circa 700 litri) e una densità apparente media di 0,6 kg/l risulta una massa di lotto di circa 420 kg. Se si eseguono 6 lotti all'ora, la portata teorica è di circa 2,5 t/h.
Fattori che influenzano dimensionamento e portata
La portata specifica di un impianto di miscelazione a container è determinata da diversi fattori tecnici e organizzativi.
Proprietà del prodotto
Densità apparente (con le polveri alimentari tipicamente 0,3–1,2 kg/l), proprietà di scorrimento (fluidità; le polveri a scorrimento difficile o coesive richiedono spesso tempi di miscelazione più lunghi oppure l'impiego di chopper ovvero di utensili di miscelazione intensivi per dissolvere gli agglomerati), distribuzione granulometrica e sensibilità alla sollecitazione meccanica.
Requisiti di qualità di miscelazione
Omogeneità richiesta, per esempio un coefficiente di variazione (CV) spesso inferiore al 5 % per le applicazioni tipiche del settore alimentare; quota di componenti aggiunti in piccola quantità (aromi, vitamine, coloranti, additivi funzionali), che possono richiedere un tempo di miscelazione più lungo o una conduzione di processo particolare.
Complessità di ricetta e di processo
Le fasi a monte e a valle (pesatura, dosaggio, etichettatura, campionamento) influenzano la cadenza con cui possono essere alimentati al miscelatore nuovi lotti; così come il numero di componenti per ricetta e la frequenza dei cambi di ricetta.
Prescrizioni di igiene e di pulizia
Requisiti di hygienic design (per esempio esecuzione conforme EHEDG); strategia di pulizia: nei miscelatori a container la pulizia principale del container avviene fuori dalla macchina, in impianti di lavaggio per container. L'apparecchio di miscelazione stesso viene pulito a umido agganciando un container di lavaggio, che si occupa anche dell'essiccazione.
Grado di automazione nella movimentazione dei container
Movimentazione manuale (transpallet, carrello elevatore), movimentazione semiautomatica con sistemi di aggancio meccanici oppure movimentazione completamente automatica con AGV, aggancio, bloccaggio e identificazione automatici dei container.
Il miscelatore a container COM di amixon®: miscelare direttamente nel contenitore, senza travaso
I miscelatori a container tipici dell'industria alimentare e dei miglioratori da forno lavorano in un campo di lotto da circa 500 a 3.000 litri e sono concepiti per potersi integrare in sistemi logistici basati sugli IBC. I miscelatori di precisione con utensile di miscelazione mosso dinamicamente, che controlla tutto il volume, possono omogeneizzare composizioni di componenti fino a circa 1:100.000 – anche con densità apparenti e dimensioni delle particelle differenti e con la partecipazione di componenti umidi o liquidi – e sono quindi nettamente più prestanti dei semplici miscelatori a caduta libera o oscillanti.
Negli impianti completamente automatizzati i container vengono movimentati in orizzontale da un sistema di trasporto senza conducente e consegnati a trasportatori verticali; riempimento, dosaggio del lotto, miscelazione nel container e svuotamento o confezionamento procedono disaccoppiati nel tempo, così che sono raggiungibili portate in massa molto elevate. Un esempio pratico dal programma amixon®: un miscelatore a container COM da 3 m³ necessita di circa 5 minuti per posizionamento, ingresso, miscelazione, immissione di sostanze liquide ed estrazione dell'organo miscelante e può quindi produrre – presupposta la periferia corrispondente – teoricamente fino a 36 m³ di prodotto omogeneo all'ora.