Чтобы при смесях для выпечки с добавлением экстрактов для выпечки, лецитина, жира и нескольких функциональных порошковых добавок достичь RSD ниже 5 процентов при коротком времени смешивания, добавление жидкости, распределение порошковых добавок и кинематику смешивания необходимо рассчитывать как единый процесс. Критическим моментом является не предварительное смешивание микроэлементов, а равномерное, без комков включение нескольких жидких компонентов и функциональных порошков без локального переувлажнения, жировых комков или последующего расслоения.

Правильная оценка исходной ситуации

Смеси для выпечки могут содержать многочисленные функциональные порошковые компоненты, например фракции муки, крахмал, сахар, разрыхлители, подкислители, эмульгаторы, молочный или яичный порошок, какао, ароматизаторы, соль, ферменты, пищевые волокна, гидроколлоиды, красители и экстракты для выпечки. Дополнительно могут вводиться лецитин, жидкие или расплавленные жиры, масла, ароматизаторы, экстракты или другие жидкие добавки. Эти компоненты часто сильно различаются по размеру частиц, насыпной плотности, смачиваемости, содержанию жира, когезивности и чувствительности к влаге.

Поэтому очень высокое качество смешивания означает больше, чем равномерное распределение одного маркера. Жидкости должны по возможности присутствовать в виде тонкого, равномерного распределения на движущемся слое порошка. Одновременно функциональные порошковые добавки должны быть распределены без образования агломератов и без локальных переконцентраций. Уже небольшие количества плохо распределённой жидкости могут создавать липкие гнёзда, к которым прилипает порошок. Такие агломераты ухудшают оптические и функциональные свойства последующего продукта выпечки. Добавление жидких веществ в средства для выпечки может вызывать агломераты; поэтому равномерное распределение жидкости в порошке особенно важно.

Сначала сухая предварительная смесь

Перед добавлением жидкости сухую основную рецептуру следует сначала гомогенизировать. Это касается прежде всего функциональных порошковых добавок, которые заметно отличаются от основной матрицы по размеру зерна, насыпной плотности или когезивности. Короткая определённая фаза сухого смешивания создаёт равномерное исходное распределение и предотвращает сохранение после начала увлажнения сухих островков или локально высококонцентрированных функциональных добавок.

Для особо когезивных, жирных или тонких порошковых компонентов может быть целесообразна целенаправленная предварительная смесь с подходящей долей основной матрицы. При этом речь идёт не о классическом разбавлении микроэлементов, а о раскрытии агломератов, улучшении дозируемости и равномерном предварительном распределении функциональных компонентов. Предварительная смесь затем вводится в движущуюся основную партию. Подходящий порядок добавления порошков снижает риск того, что тонкие компоненты останутся на стенках, уплотнениях или в слабо обтекаемых зонах.

Тонкое введение жидкостей

Лецитин, жир, масло, экстракты для выпечки и другие жидкие добавки не следует добавлять струёй, потоком или отдельными крупными каплями на неподвижный слой порошка. Решающее значение имеет тонко распылённое, точно дозированное и равномерно распределённое по площади добавление в активную зону смешивания. Двухкомпонентные форсунки или подходящие распылительные форсунки создают контролируемый спектр капель и способны лучше распределять более вязкие жидкости по продукту, если температура жидкости, вязкость, давление и геометрия форсунки настроены соответствующим образом. Для средств для выпечки рекомендуется применение двухкомпонентных форсунок, поскольку жидкость должна распределяться по частицам максимально равномерно.

Дозирование предпочтительно происходит во время стабильной трёхмерной циркуляции продукта. Каждую жидкую фазу следует вводить в зону, где непрерывно проходит свежий порошок. Это снижает локальное переувлажнение и предотвращает прилипание жира или лецитина к стенкам, инструментам или уже образовавшимся комкам. Картина распыления не должна попадать на стенку ёмкости или на неподвижные области продукта. Продолжительность распыления должна быть достаточной для распределения количества жидкости по всему объёму продукта; слишком быстрое добавление повышает риск образования комков. После добавления требуется определённая фаза домешивания, чтобы жидкость могла дополнительно распределиться. Технические руководства по добавлению жидкости также рекомендуют предварительное сухое смешивание, достаточно длительную фазу распыления в движущийся продукт и последующее время мокрого смешивания.

При нескольких жидкостях не обязательно добавлять всё одновременно. Часто целесообразно ступенчатое дозирование. Например, часть жира или масла сначала может служить для связывания определённых пылевых фракций или для настройки смачиваемости основной матрицы. Лецитин — в зависимости от формы поставки и рецептуры — можно растворить или разбавить в подходящем жире-носителе или масле и затем тонко распылить. В сухих пищевых смесях лецитин применяется как в виде порошка, так и разбавленным в масле, чтобы покрыть частицы тонким слоем фосфолипидов. Однако допустимый порядок необходимо определять рецептурными испытаниями, поскольку он влияет на текучесть, инстантизацию, агломерацию, водопоглощение и последующие свойства при выпечке.

Подходящая технология смешивания

Для короткого времени смешивания с несколькими жидкими и порошковыми добавками требуется смеситель, непрерывно переводящий весь объём партии в активную зону смешивания. Конвективный смеситель с интенсивной трёхмерной циркуляцией продукта в принципе подходит для этого. Дополнительные режущие роторы, чопперы или инструменты высокого сдвига можно применять для целенаправленного раскрытия агломератов, возникающих из-за добавления жидкости. Однако эту интенсивную ступень следует применять только на ограниченное время и только с необходимой интенсивностью. В противном случае могут возникать нежелательное образование мелкой фракции, нагрев или изменение свойств сыпучего материала.

Оптимальная технология смешивания зависит от соотношения количества порошка и жидкости, вязкости добавок, температуры плавления жира, требуемого покрытия, чувствительности функциональных компонентов и желаемой структуры частиц. При низких количествах жидкости на первый план выходит равномерное смачивание. При более высоких долях жира или связующего может происходить переход к агломерирующемуся или пастообразному состоянию продукта. Тогда смесительный инструмент, запас крутящего момента, температурное ведение, концепция форсунок и при необходимости отдельная ступень дезагломерации должны быть рассчитаны на такое состояние.

Температура и ведение процесса

Температура при работе с лецитином и жиром часто является решающим рычагом управления. Она влияет на вязкость, перекачиваемость, распыление, размер капель и распределяемость жидкости. Если жир слишком холодный, он может быть вязким, частично кристаллическим или плохо распыляемым. Если он слишком тёплый, он может слишком быстро впитываться в порошок, изменять желаемую поверхность частиц или вызывать потери качества у температурочувствительных компонентов. Поэтому температуру смесителя, жидкости, трубопроводов и форсунок следует определять и контролировать.

Термостатируемая рубашка смесителя или термостатируемые жидкостные трубопроводы могут помочь стабильно удерживать вязкость жидкой фазы. Однако температурный режим следует выбирать не выше, чем это необходимо для стабильного процесса распыления. У жиров, вновь кристаллизующихся после добавления, на последующее состояние текучести и стабильность хранения смеси для выпечки может влиять также кривая охлаждения.

Время смешивания следует определять с помощью исследования кинетики смешивания. Сначала исследуется время сухого смешивания, затем оптимальная продолжительность распыления для каждой жидкости и, наконец, необходимое время мокрого смешивания после окончания добавления жидкости. Цель — кратчайшая надёжная последовательность процесса, обеспечивающая целевую RSD, желаемое распределение жира и лецитина, а также требуемую свободную текучесть. Излишне долгое время мокрого смешивания может приводить к дальнейшей агломерации, размазыванию жира, налипанию на стенки или изменению структуры частиц.

Правильное подтверждение однородности

RSD ниже 5 процентов необходимо подтверждать для фактически критичных признаков рецептуры. Один маркер соли или красителя может оценивать общую сухую смесь, но автоматически не подтверждает равномерное распределение лецитина, жира, экстракта для выпечки или функциональных порошков. Поэтому следует комбинировать несколько анализов. Подходят, например, определение жира, определение влажности, специфичный анализ отдельных функциональных добавок, аналитика экстрактов, анализ изображений видимых агломератов, ситовой анализ для контроля комков, а также сенсорные и хлебопекарно-технологические испытания.

Отбор проб должен охватывать всю партию и выгрузку. Целесообразны пробы из разных зон смесительной камеры, а также разнесённые во времени пробы выгрузки из начала, середины и конца опорожнения. Из минимум десяти отдельных проб можно рассчитать среднее значение, стандартное отклонение и RSD:

RSD=sxˉ×100%

Помимо RSD и среднего значения следует учитывать максимум, минимум, размах, распределение жира или лецитина, долю комков, свободную текучесть и стабильность после хранения. Смесь может быть однородной сразу после смешивания и ещё изменяться из-за кристаллизации жира, вибраций, транспортных путей или длительного хранения.

Практическая последовательность процесса

Надёжная последовательность процесса начинается с контролируемого дозирования и короткой гомогенизации сухих основных компонентов и функциональных порошковых добавок. Затем жидкие фазы — экстракты для выпечки, лецитин, жир, масло или ароматизаторы — вводятся в определённом порядке, термостатированными и тонко распылёнными в активно движущийся продукт. После каждого добавления следует достаточно длительная, но не чрезмерно долгая фаза домешивания. Если образуются комки или требуется раскрыть когезивные добавки, локальная ступень интенсивного смешивания подключается только на необходимое время. Затем продукт по возможности без длительного ожидания, большой высоты падения или сильных вибраций выгружается и фасуется.