Какие смесители специй обеспечивают широкое применение, идеальное качество смешивания, минимальную нагрузку на частицы и очень быструю смену продукта?
Для смесей специй с широким продуктовым спектром, высокой однородностью, низкой нагрузкой на частицы и быстрой сменой продукта не существует универсально наилучшей конструкции. На практике медленно вращающиеся конвективные одно- или двухвальные смесители с хорошо доступным гигиеничным дизайном чаще всего являются наиболее универсальным решением для периодического процесса. Коутинг-барабаны особенно подходят, когда хрупкие снеки, орехи, травы или экструдаты покрываются маслом, суспензией или сухими специями. Системы со сменными контейнерами особенно привлекательны тогда, когда на первый план выходят частая смена рецептур, высокий риск аллергенов и параллельное выполнение взвешивания, смешивания, очистки и подготовки.
Универсальные смесители периодического действия
Медленно вращающиеся одно- или двухвальные смесители с крупноплощадными спиральными, шнековыми или лопастными инструментами способны перерабатывать широкий спектр сухих смесей специй, трав, порошков соусов, приправленных солей, порошков маринадов и увлажнённых рецептур. Решающее значение имеет то, что инструмент создаёт трёхмерную конвективную циркуляцию и вовлекает весь объём партии в обмен продуктом. Благодаря этому даже компоненты с различной насыпной плотностью, размером частиц и формой зерна распределяются сравнительно равномерно.
Для низкой нагрузки на частицы такие смесители эксплуатируются с низкой окружной скоростью. Крупные, тупые и обтекаемые по форме инструменты создают циркуляцию за счёт транспортировки продукта, а не за счёт выраженных зон удара, отбрасывания или размола. Это может ограничивать разрушение частиц, образование мелкой фракции и пылеобразование и помогает беречь листья трав, частицы овощей, сахарные покрытия, хрупкие экструдаты или чувствительные компоненты специй. Тем не менее нагрузку необходимо проверять с оригинальным продуктом: именно очень сухие травы, лиофилизированные частицы, чипсы или орехи могут повреждаться уже при низких скоростях из-за высоты падения, контакта со стенкой или выгрузки.
При частой смене продукта остаточное опорожнение, доступность и очищаемость часто важнее, чем собственно время смешивания. Большой выпускной канал без застойных зон, короткие пути продукта, гладкие и хорошо сваренные внутренние поверхности, легко доступные смесительные инструменты, минимизированные уплотнительные и резьбовые соединения в зоне продукта, а также большие смотровые двери сокращают сухую или мокрую очистку. Для рецептур, критичных по аллергенам, процесс очистки должен быть валидирован для фактической рецептуры, критических контактных поверхностей и релевантного аллергена. Одних гладких поверхностей для этого недостаточно; особенно важно учитывать арматуру выгрузки, крышки, места дозирования, фильтры, уплотнения и точки передачи. Гигиеничная конструкция оценивается прежде всего по поверхностям, сварным швам, опорожняемости, концепции уплотнений, доступности и отсутствию щелей и застойных зон.
Коутинг-барабаны
Коутинг- или сизонинг-барабаны являются предпочтительным решением, когда продукт во время процесса должен подвергаться как можно меньшей механической нагрузке. В медленно вращающемся барабане продукт поднимается и снова соскальзывает или скатывается вниз. Масло, жидкая приправа, суспензия или сухая приправа наносятся через распылительные форсунки, разбрасыватели или дозирующие системы. Барабан затем обеспечивает распределение покрытия при сравнительно низкой сдвиговой нагрузке.
Такая конструкция особенно подходит для чипсов, снеков, орехов, экструдатов, зерновых хлопьев, глазированной выпечки, кубиков мяса или овощей, а также цельных или крупных трав. Для чувствительных продуктов решающее значение имеют высота падения, частота вращения барабана, наклон барабана, встроенные элементы, степень наполнения, время пребывания, температура и порядок добавления масла и порошка. Барабан может быть очень бережным при правильном расчёте; однако неподходящая частота вращения или слишком интенсивное падение также могут вызывать разрушение и истирание.
Для сухих порошков специй с выраженной когезивностью или прочными агломератами барабан подходит лишь ограниченно. Системы свободного падения, как правило, не создают достаточного сдвигового воздействия для надёжного разрушения агломератов. Также при больших различиях в размере частиц или насыпной плотности во время смешивания в барабане, и особенно при выгрузке, может возникать расслоение. Поэтому такие системы подходят прежде всего для задач нанесения покрытия, хорошо текучих смесей специй или компонентов, которые уже достаточно дезагломерированы и совместимы по своим свойствам частиц.
При высокой частоте смены продукта могут быть целесообразны барабаны со съёмным или сменным корпусом. Для сизонинг-применений доступны системы, у которых барабан и дозирующие компоненты рассчитаны на быструю смену вкуса без инструмента. Это может ограничивать время наладки и очистки, но не заменяет необходимую основанную на риске валидацию очистки при работе с аллергенами.
Контейнеры и линии
Контейнерные системы смешивания особенно подходят для сухих, хорошо текучих смесей специй, а также для предприятий с частой сменой партий и рецептур. Контейнер может использоваться для взвешивания, внутризаводской транспортировки, хранения и смешивания. Благодаря этому снижается число открытых передач продукта, что может уменьшать пылевыделение и потенциальное перекрёстное загрязнение. Несколько контейнеров позволяют распараллеливать процессы: пока одна партия смешивается, другие ёмкости могут готовиться, очищаться или выпускаться.
Однако пригодность зависит от принципа смешивания. Чистые контейнерные смесители свободного падения или барабанного типа хорошо подходят для хорошо текучих, в значительной степени свободных от агломератов и совместимых по свойствам частиц специй. При когезивных порошках приправ, добавлении влаги, эфирных маслах специй, больших различиях плотности или критичных малых компонентах следует предпочесть контейнер с активной смесительной головкой или стационарный динамический смеситель. Так можно обеспечить необходимое конвективное смесительное воздействие, не отказываясь от преимуществ закрытой контейнерной логистики.
Для непрерывных линий снеков и продуктов быстрого приготовления коутинг-барабаны, ленточные коутеры и системы приправления на машине (on-machine seasoning) часто более целесообразны, чем смесители периодического действия. Продукт транспортируется контролируемым слоем, сначала целенаправленно опрыскивается маслом или связующим, а затем посыпается сухой приправой. Мягкие переворачивающие станции или вращающийся коутинг-барабан распределяют приправу. Такие установки обеспечивают высокую производительность, определённое время пребывания и хорошую интеграцию в линию. Их сила заключается в воспроизводимом нанесении покрытия на штучные продукты, а не в гомогенизации сложных сухих порошковых рецептур.
Выбор на практике
Подходящая технология в первую очередь зависит от того, что именно смешивается. Если речь идёт о сухой рецептуре порошка специй с солью, сахаром, паприкой, долей трав и малыми компонентами, наиболее надёжным выбором обычно является медленно вращающийся, хорошо опорожняемый и хорошо доступный динамический смеситель периодического действия. Если чувствительные штучные продукты должны быть только покрыты маслом и приправой, коутинг-барабан или ленточный коутер, как правило, более бережны к продукту. При очень частых сменах, малых и средних партиях и строгой логистике аллергенов контейнерное решение может давать экономические преимущества, если задача смешивания соответствует выбранному контейнерному принципу.
Решающими расчётными параметрами являются чувствительность продукта, форма и размер частиц, когезивность, влажность, желаемое покрытие, размер партии, доля малых компонентов, частота смены, профиль аллергенов, опорожняемость и доступная концепция очистки. Качество смешивания следует оценивать подходящим, специфичным для продукта методом, например коэффициентом вариации маркерного компонента, аналитикой соли или красителя, распределением влаги или валидированной сенсорной и оптической оценкой. В сравнение также входят доля брака, доля мелкой фракции, пылеобразование, равномерность покрытия, остаточное опорожнение и реальное время очистки.
Бережно смешивать, быстро переключаться
Для специй, трав, чая, кофе, инстант-продуктов и других чувствительных сыпучих материалов amixon® предлагает системы смешивания, сочетающие высокую однородность с низкой механической нагрузкой. Решающее значение при этом имеет не только время смешивания, а контролируемое движение продукта: компоненты должны надёжно распределяться без того, чтобы хрупкие листья, агломераты, кристаллы, покрытия или высушенные распылением частицы излишне разрушались, образовывали пыль или меняли структуру.
Для этого смесители amixon® работают со сравнительно низкой окружной скоростью инструмента — примерно от 0,8 м/с. В зависимости от задачи смешивания, исполнения и продукта её можно устанавливать примерно до 3,5 м/с. Шнек SinConvex® создаёт трёхмерное принудительное перемешивание. Смешиваемый материал поднимается вверх на периферии, в центре под действием силы тяжести снова опускается вниз и вновь поступает в активную зону смешивания. Таким образом, смесительный эффект основан на непрерывной циркуляции продукта, а не на выраженных движениях броска, удара или раздавливания. Это поддерживает бережную гомогенизацию при ограниченном механическом и термическом вводе энергии.
Для чувствительных продуктов специй и трав такой способ смешивания может давать преимущества. Высушенные листья трав, чай, цельные или крупные частицы специй, высушенные распылением инстант-агломераты и покрытые ингредиенты часто должны сохранять распределение частиц по размерам, внешний вид, растворимость или сенсорные свойства. Слишком высокая частота вращения, большая высота падения, острые кромки инструментов или длительное время смешивания, напротив, могут способствовать образованию мелкой фракции, пыли и разрушению частиц. Поэтому фактическую бережность к продукту необходимо проверять на оригинальном материале. Целесообразен анализ размера частиц до и после испытания смешивания, дополненный оценкой доли брака, доли мелкой фракции, пылеобразования, цвета, целостности покрытия и сенсорного качества.
Интенсивность смешивания у amixon® можно адаптировать под конкретную задачу. Для чистой гомогенизации применяется мягкое базовое течение. Если сильно когезивные порошки специй, слипшиеся ингредиенты или трудно диспергируемые второстепенные компоненты необходимо целенаправленно раскрыть, локально и на определённое время можно подключать режущие роторы. Благодаря этому дезагломерация может концентрироваться на действительно необходимой фазе, тогда как основная часть партии продолжает бережно перемешиваться. Время смешивания, частота вращения инструмента, время работы ротора, порядок дозирования и при необходимости добавление жидкости могут сохраняться в ПЛК как рецептурная программа и воспроизводимо выполняться от партии к партии.
Масштабирование на крупные партии требует особого внимания, поскольку с размером ёмкости, степенью наполнения и массой продукта изменяются также пути продукта, пусковые моменты и механические нагрузки. Схожая окружная скорость инструмента может помочь перенести нагрузку на продукт из испытательного центра в производственный масштаб, но сама по себе не гарантирует идентичное качество смешивания или бережность к частицам. Для вертикальных и двухвальных смесителей, таких как VM и HM, возможны типоразмеры под конкретный проект примерно до 50 м³. Gyraton® GM рассчитан на крупные партии примерно до 100 м³ и может, в зависимости от продукта и исполнения, настраиваться на особо низкое энергопотребление или на короткое время смешивания. Достижимо ли требуемое качество смешивания при степени наполнения примерно от 10 до 100 процентов полезного объёма, определяется испытанием для конкретной рецептуры.
Для особо хрупких продуктов целесообразны специализированные конструкции. Шаровой смеситель SpherHelics® SH имеет сферическую смесительную камеру и благодаря этому способен обеспечивать особо равномерную, бережную к продукту циркуляцию. Для этой конструкции предусмотрены типоразмеры примерно от 400 до 5 000 литров. Смеситель KoneSlid® KS также подходит для чувствительных, высушенных распылением, гранулированных в псевдоожиженном слое или ленточно высушенных продуктов. Благодаря активной трёхмерной циркуляции объём продукта может быть однократно полностью перегруппирован примерно после четырёх оборотов инструмента. Требуемое качество смешивания в зависимости от продукта может достигаться примерно после 20–30 оборотов инструмента. Быстрое опорожнение через крупное центральное выпускное отверстие дополнительно может сокращать время партии. Однако насколько быстро, полно и с минимальным расслоением фактически происходит выгрузка, зависит от текучести, когезивности, влажности, структуры частиц и выбранного исполнения аппарата.
При частой смене рецептур помимо бережности к продукту решающее значение имеют прежде всего остаточное опорожнение, доступность и очистка. Практически полное опорожнение снижает долю оставшихся остатков специй и тем самым уменьшает риск переноса вкуса или перекрёстного загрязнения, значимого для аллергенов. Хорошо доступные смесительные камеры, большие смотровые двери, гладкие контактирующие с продуктом поверхности, органы выгрузки без застойных зон и конструктивно удобная для очистки мешалка облегчают сухую или мокрую очистку. Требуемый вид очистки и подтверждаемая степень очистки определяются рецептурой, профилем аллергенов, эфирными маслами специй, красителями, долей сахара и стратегией смены продукции на предприятии. Для критичных продуктов процесс очистки должен валидироваться для наименее благоприятной смены продукта.
Gyraton® GM способен гомогенизировать специи, чай и кофе также в крупных партиях. Для таких применений важно не только качество смешивания, но и сочетание низкой механической нагрузки, подходящего размера партии, быстрого остаточного опорожнения и хорошо планируемой очистки. Особенно при сильных ароматах, эфирных маслах или содержащих аллергены компонентах выбор смесителя следует согласовывать вместе со всей концепцией гигиены, логистикой фасовки и предусмотренной стратегией очистки.
Перед инвестицией amixon® может провести испытания смешивания с оригинальным продуктом. В испытательном центре головного предприятия в Падерборне доступно более 30 испытательных установок различных типоразмеров; дополнительно испытательные центры имеются в Японии, Индии, Таиланде, Китае, Южной Корее и США. Испытания могут проводиться при реальной степени наполнения, размерах партий, а также предусмотренных условиях температуры и давления. Оцениваются качество смешивания, время смешивания, бережность к частицам, ввод энергии, дезагломерация, остаточное опорожнение, очищаемость и воспроизводимость. Результаты документируются и образуют надёжную основу для технического и экономического выбора установки.