Per raggiungere, nelle miscele da forno con estratti da forno, lecitina, grasso e diversi additivi funzionali in polvere, un RSD inferiore al 5 per cento con tempi di miscelazione brevi, l'aggiunta di liquido, la distribuzione degli additivi in polvere e la cinematica di miscelazione devono essere progettate come un unico processo integrato. Il punto critico non è la premiscelazione di oligoelementi, bensì l'incorporazione uniforme e priva di grumi di più componenti liquidi e polveri funzionali, senza generare sovrabbagnatura locale, grumi di grasso o una successiva segregazione.

Valutare correttamente il punto di partenza

Le miscele da forno possono contenere numerosi componenti in polvere funzionali, ad esempio frazioni di farina, amido, zucchero, agenti lievitanti, agenti acidificanti, emulsionanti, polveri di latte o uovo, cacao, aromi, sale, enzimi, fibre alimentari, idrocolloidi, coloranti ed estratti da forno. Inoltre possono essere introdotti lecitina, grassi liquidi o fusi, oli, aromi, estratti o altri additivi liquidi. Questi componenti differiscono spesso notevolmente per dimensione delle particelle, densità apparente, bagnabilità, contenuto di grasso, coesività e sensibilità all'umidità.

Una qualità di miscelazione molto elevata significa quindi più di una distribuzione uniforme di un singolo marcatore. I liquidi devono trovarsi possibilmente in una distribuzione sottile e uniforme sul letto di polvere in movimento. Al tempo stesso, gli additivi in polvere funzionali devono essere distribuiti senza formazione di agglomerati e senza sovraconcentrazioni locali. Anche piccole quantità di un liquido distribuito male possono generare nidi appiccicosi ai quali si attacca la polvere. Tali agglomerati compromettono le proprietà ottiche e funzionali del successivo prodotto da forno. Le aggiunte di sostanze liquide possono causare agglomerati negli agenti da forno; per questo una distribuzione uniforme del liquido nella polvere è particolarmente importante.

Prima la premiscela secca

Prima dell'aggiunta di liquido, la ricetta principale secca dovrebbe essere prima omogeneizzata. Questo riguarda in particolare gli additivi in polvere funzionali, che differiscono notevolmente dalla matrice principale per dimensione granulometrica, densità apparente o coesività. Una breve fase di miscelazione a secco definita genera una distribuzione di partenza uniforme e impedisce che, dopo l'inizio della bagnatura, restino isole secche o additivi funzionali localmente molto concentrati.

Per componenti in polvere particolarmente coesivi, grassi o fini può essere utile una premiscelazione mirata con una quota idonea della matrice principale. Non si tratta di una classica diluizione di oligoelementi, bensì della disgregazione di agglomerati, del miglioramento della dosabilità e della pre-distribuzione uniforme dei componenti funzionali. La premiscela viene poi introdotta nella charge principale in movimento. Un ordine adeguato di aggiunta delle polveri riduce il rischio che componenti fini restino aderenti a pareti, guarnizioni o zone poco attraversate dal flusso.

Introdurre finemente i liquidi

Lecitina, grasso, olio, estratti da forno e altri additivi liquidi non dovrebbero essere versati come getto, ondata o singole grandi gocce su un letto di polvere fermo. Decisiva è un'aggiunta finemente atomizzata, esattamente dosata e distribuita su una superficie ampia in una zona di miscelazione attiva. Gli ugelli bifluido o ugelli spruzzatori idonei generano uno spettro di gocce controllato e possono distribuire meglio i liquidi più viscosi sul prodotto, a condizione che temperatura del liquido, viscosità, pressione e geometria dell'ugello siano impostate correttamente. Per gli agenti da forno si raccomanda l'uso di ugelli bifluido, perché il liquido deve essere distribuito il più possibile in modo uniforme sulle particelle.

Il dosaggio avviene preferibilmente durante un rimescolamento del prodotto tridimensionale stabile. Ogni fase liquida dovrebbe essere introdotta in una zona in cui scorre continuamente polvere fresca. Ciò riduce la sovrabbagnatura locale e impedisce che grasso o lecitina aderiscano a pareti, utensili o grumi già formati. Il quadro di spruzzatura non deve colpire la parete del recipiente o zone di prodotto ferme. La durata della spruzzatura dovrebbe essere sufficientemente lunga da distribuire la quantità di liquido sull'intero volume di prodotto; un'aggiunta troppo rapida aumenta il rischio di grumi. Dopo l'aggiunta è necessaria una fase di miscelazione successiva definita, affinché il liquido possa continuare a distribuirsi. Anche le linee guida tecniche per l'aggiunta di liquidi raccomandano una premiscelazione a secco a monte, una fase di spruzzatura sufficientemente lunga nel prodotto in movimento, nonché un successivo tempo di miscelazione a umido.

In presenza di più liquidi, non tutto deve necessariamente essere aggiunto contemporaneamente. Spesso è utile un dosaggio graduato. Ad esempio, una parte del grasso o dell'olio può servire prima a legare determinate frazioni di polvere o a regolare la bagnabilità della matrice principale. La lecitina può essere, a seconda della sua forma di somministrazione e della ricetta, disciolta o diluita in un grasso o olio portante idoneo e quindi finemente spruzzata. Nelle miscele alimentari secche la lecitina viene impiegata sia come polvere sia diluita in olio, per rivestire le particelle con un sottile strato fosfolipidico. L'ordine ammissibile deve tuttavia essere stabilito tramite prove di ricetta, perché influenza scorrevolezza, instantizzazione, agglomerazione, assorbimento d'acqua e le successive proprietà di cottura.

Tecnica di miscelazione idonea

Per tempi di miscelazione brevi con più additivi liquidi e in polvere è necessario un miscelatore che convogli continuamente l'intero volume della charge in una zona di miscelazione attiva. Un miscelatore convettivo con rimescolamento del prodotto tridimensionale intensivo è in linea di principio idoneo a questo scopo. Rotori di taglio, chopper o utensili ad alto taglio integrativi possono essere impiegati per suddividere in modo mirato gli agglomerati generati dall'aggiunta di liquido. Questo stadio intensivo dovrebbe tuttavia essere fatto funzionare solo per un tempo limitato e solo con l'intensità necessaria. Altrimenti possono insorgere una formazione di fine indesiderata, riscaldamento o un'alterazione delle proprietà del prodotto sfuso.

La tecnica di miscelazione ottimale dipende dal rapporto tra quantità di polvere e di liquido, dalla viscosità degli additivi, dalla temperatura di fusione del grasso, dal coating richiesto, dalla sensibilità dei componenti funzionali e dalla struttura delle particelle desiderata. Con quantità di liquido basse, la bagnatura uniforme è al centro dell'attenzione. Con quote di grasso o legante più elevate può verificarsi una transizione verso stati di prodotto agglomeranti o pastosi. In tal caso utensile di miscelazione, riserva di coppia, controllo della temperatura, concetto degli ugelli ed eventualmente uno stadio di disagglomerazione separato devono essere dimensionati per questo stato.

Temperatura e conduzione del processo

La temperatura è spesso una leva decisiva per lecitina e grasso. Influenza viscosità, pompabilità, atomizzazione, dimensione delle gocce e distribuibilità del liquido. Se il grasso è troppo freddo, può risultare viscoso, parzialmente cristallino o difficile da atomizzare. Se è troppo caldo, può penetrare troppo rapidamente nella polvere, alterare la superficie desiderata delle particelle o causare perdite di qualità nei componenti sensibili alla temperatura. La temperatura di miscelatore, liquido, tubazioni e ugelli dovrebbe quindi essere definita e monitorata.

Un mantello del miscelatore termoregolabile o tubazioni per liquidi termoregolate possono aiutare a mantenere stabile la viscosità della fase liquida. La termoregolazione, tuttavia, dovrebbe essere impostata solo al livello necessario per un processo di spruzzatura stabile. Per i grassi che cristallizzano nuovamente dopo l'aggiunta, anche la curva di raffreddamento può influenzare lo stato di scorrimento successivo e la stabilità di stoccaggio della miscela da forno.

Il tempo di miscelazione dovrebbe essere determinato tramite uno studio di cinetica di miscelazione. Dapprima si esamina il tempo di miscelazione a secco, poi la durata di spruzzatura ottimale per ogni liquido e infine il tempo di miscelazione a umido necessario dopo la fine dell'aggiunta di liquido. L'obiettivo è la sequenza di processo robusta più breve, con cui l'RSD desiderato, la distribuzione di grasso e lecitina desiderata nonché la scorrevolezza libera richiesta vengano raggiunti in modo affidabile. Un tempo di miscelazione a umido inutilmente lungo può portare a ulteriore agglomerazione, imbrattamento di grasso, accumulo sulla parete o a un'alterazione della struttura delle particelle.

Dimostrare correttamente l'omogeneità

Un RSD inferiore al 5 per cento deve essere dimostrato per le caratteristiche di ricetta effettivamente critiche. Un singolo marcatore di sale o colorante può valutare la miscelazione secca generale, ma non dimostra automaticamente la distribuzione uniforme di lecitina, grasso, estratto da forno o polveri funzionali. Per questo dovrebbero essere combinate più analisi. Sono idonee, ad esempio, la determinazione del grasso, la determinazione dell'umidità, l'analisi specifica dei singoli additivi funzionali, l'analitica degli estratti, l'analisi d'immagine di agglomerati visibili, l'analisi granulometrica per il controllo dei grumi, nonché verifiche sensoriali e tecnologiche di cottura.

Il campionamento deve avvenire sull'intera charge e sullo scarico. Sono utili campioni da diverse zone della camera di miscelazione, nonché campioni di scarico scaglionati nel tempo dall'inizio, dal centro e dalla fine dello svuotamento. Da almeno dieci campioni singoli si possono calcolare valore medio, deviazione standard e RSD:

RSD=s/x̄×100%

Oltre a RSD e valore medio dovrebbero essere considerati massimo, minimo, intervallo, distribuzione di grasso o lecitina, quota di grumi, scorrevolezza libera e stabilità dopo lo stoccaggio. Una miscela può essere omogenea subito dopo la miscelazione e modificarsi ulteriormente per cristallizzazione del grasso, vibrazioni, percorsi di trasporto o stoccaggio prolungato.

Sequenza di processo pratica

Una sequenza di processo robusta inizia con il dosaggio controllato e la breve omogeneizzazione dei componenti principali secchi e degli additivi in polvere funzionali. Successivamente le fasi liquide – estratti da forno, lecitina, grasso, olio o aromi – vengono introdotte in un ordine definito, termoregolate e finemente atomizzate, nel prodotto attivamente in movimento. Dopo ogni aggiunta segue una fase di miscelazione successiva sufficientemente lunga, ma non eccessivamente lunga. Se si formano grumi o se additivi coesivi devono essere disgregati, uno stadio di miscelazione intensiva locale viene attivato solo per il tempo necessario. Successivamente il prodotto viene scaricato e riempito, per quanto possibile, senza lunghi tempi di attesa, grandi altezze di caduta o forti vibrazioni.