粉乳への香料、プレバイオティクス、ビタミン、微量元素の配合には、製品にやさしく、同時に再現性のある混合技術が求められます。とりわけ凝集または即溶化された粉乳では、流動性、濡れ性、復元性、粒子構造を保つ必要があります。同時に、繊細な成分を熱、水分、酸素、機械的な負荷から保護しなければなりません。

決定的に重要なのは、ミキサーの種類そのものだけではなく、混合原理、充填率、回転数、混合時間、エネルギー投入、製品供給、計量量の相互作用です。理想的な設備は、高いせん断力による不要な摩耗や有意な発熱を引き起こすことなく、粉体全体を確実に循環させます。混合時間、温度上昇、エネルギー投入に関する一律の限界値はあまり信頼できません。これらは、実際の粉乳品質、レシピ、バッチサイズ、望ましい最終製品に基づいて定める必要があります。

香料は、乾燥状態、カプセル化、油結合、あるいは液状で存在します。液状香料は主混合機において、多くの場合、微量計量スプレーランスまたはノズルを通じて直接投入されます。ノズルは強く動いている製品ゾーンに配置し、液体が多数の粒子に迅速に分布するようにすべきです。液滴が大きすぎたり、局所的な計量出力が高すぎたり、ノズル位置が不適切であったりすると、付着や望ましくない凝集体を招く可能性があります。吸湿性の粉乳では、水分やその他の望ましくない液体成分の投入をとりわけ制限しなければなりません。

イヌリン、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖などのプレバイオティクスは、通常ビタミンよりもはるかに多い量で使用されます。粒度と嵩密度が十分に似通っていれば、多くの場合、本バッチに直接計量投入できます。プレミックスが原則として必要というわけではありません。しかし、添加量が少ない場合、プレバイオティクスが粉じんを発生しやすい場合、嵩密度や粒度に大きな差がある場合、あるいはとりわけ高い計量精度が求められる場合には有効なことがあります。

ビタミンや微量元素の状況は異なります。これらはしばしば非常に少量で計量投入され、粒度や密度の分布が不利な場合に分離を起こすことがあります。そのため通常、適切な担体、あるいは粉乳の一部を用いて標準化されたプレミックスとして準備されます。プレミックスはその後、本バッチに投入されます。ビタミンミックスを本バッチに混合する前に粉乳で段階的に希釈することは、均一性を高めるための実証されたアプローチです。

本混合には複数の混合システムが候補となります。垂直二軸ミキサーは、効率的で三次元的な製品運動と、繊細な粉体に対する比較的やさしい取り扱いを兼ね備えています。世界中で、粉乳、栄養成分、香料、その他の機能性原料を扱う高度な混合課題に用いられています。高い循環能力により、混合原料全体を確実に捉えることができます。適切な設計であれば、少量成分、乾燥原料、そしてノズルを通じて投入される液体を、繊細な凝集構造を不必要に損なうことなく均一に分布させることができます。特定の成分にプレミックスが必要かどうかは、主にその計量量、そして粒度、嵩密度、流動挙動の違いによって決まります。

二軸パドルミキサーは迅速な撹拌混合を可能にします。より大きなバッチ、直接計量投入されたプレバイオティクスの分布、そして液体香料の制御された添加に適しています。その回転数、工具形状、充填率は、繊細な凝集体が過度に負荷を受けないように設計しなければなりません。

水平プラウシェアミキサーは強力な循環を提供し、少量成分と液体を良好に分布させることができます。粒子構造の保持がそれほど重要でない場合にとりわけ適しています。ただし、プラウシェアミキサーが自動的にせん断の少ないものであるわけではありません。高い回転数や粉砕工具を使用すると、エネルギー投入が著しく増大することがあります。したがって、即溶化粉乳への適合性は、摩耗、温度上昇、復元性に基づいて確認する必要があります。

垂直コーンスクリューミキサーは低い回転数で作動し、繊細な粒子にとりわけやさしいものです。乾燥した粉乳混合物、カプセル化された香料、そして繊細な成分を含むレシピに適しています。比較的長い混合時間は、酸化や水分に敏感な成分にとっては不利になり得ます。低用量のビタミンや微量元素では、このタイプのミキサーではプレミックスがとりわけ重要になるのが通常です。

コンテナミキサーおよびフリーフォールミキサーは、機械的な負荷がわずかであるため、繊細な乾燥混合物に適しています。成分が類似した粒子特性を持ち、液体添加が不要な場合にとりわけ適しています。ただし、計量量が非常に少ない場合や、密度・粒度に明確な差がある場合は、より長い混合時間やプレミックスが必要になることがあります。

混合システムの選定には、混合品質に加えて衛生特性も決定的に重要です。粉乳は粉じんが発生しやすく、水分に敏感です。製品の堆積や洗浄残渣は、後続バッチの品質を損なう可能性があります。したがって、製品接触面はアクセスしやすく、滑らかで、できる限り堆積箇所のないものであるべきです。乾燥粉体設備では、水分の混入を避けるために乾式洗浄が多く行われます。湿式洗浄が必要な場合は、設備、特にアクセスしにくい箇所を確実に乾燥させなければなりません。EHEDGは、乾燥粉粒体を扱う設備向けに特別なハイジェニックデザインの原則を示しています。

光や酸素に敏感なビタミン、とりわけビタミンAやβ-カロテンでは、閉鎖的で酸素の少ないプロセス管理が有効な場合があります。開放された製品経路を短くすること、適切な包装、そして必要に応じた窒素による不活性化は、酸化による損失を抑える助けとなり得ます。ただし、その保護効果はレシピ、保管期間、包装について検証されなければなりません。