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Jun 17, 2023

Consideraciones al mezclar microingredientes

René Meira Medina, vicepresidente ejecutivo, Gericke USA | 11 de octubre de 2021 Recientemente recibí una solicitud de cotización para una batidora de un tecnólogo de alimentos encargado de desarrollar una nueva versión de un éxito de ventas.

René Meira Medina, vicepresidente ejecutivo, Gericke USA | 11 de octubre de 2021

Recientemente recibí una solicitud de cotización para una batidora de un tecnólogo de alimentos encargado de desarrollar una nueva versión de un producto más vendido, pero con una etiqueta más limpia e ingredientes funcionales totalmente naturales. La nueva receta requería varios de estos ingredientes en cantidades desde el 20% hasta cerca o menos del 1% y el mezclador de su laboratorio de pruebas no pudo producir de manera consistente una mezcla homogénea. Cuando las cantidades de ingredientes se acercan al 20% de la mezcla (a menudo llamados ingredientes menores) o caen cerca o por debajo del 1% (llamados microingredientes), es común que muchos tipos de mezcladores tengan problemas con la uniformidad del producto final. Sin embargo, estos microingredientes no sólo son difíciles de mezclar de manera uniforme, sino que también suelen costar más que los ingredientes tradicionales y sus propiedades delicadas y sensibles a menudo requieren una consideración especial en el procesamiento. Desafortunadamente, cada vez más profesionales del desarrollo de productos en las industrias de alimentos, bebidas y nutrición están aprendiendo sobre estos temas mediante costosas pruebas y errores.

Si bien la mayoría de los procesadores farmacéuticos han invertido muchos años en mezclar cantidades muy pequeñas de ingredientes activos (API) y sabores con una variedad de volúmenes mucho mayores de excipientes, el aumento en la demanda de suplementos nutricionales y alimentos y bebidas más saludables por parte de los consumidores ha impulsado a las empresas con menos experiencia. procesando microingredientes para desarrollar nuevos productos que satisfagan esta demanda. Estos probióticos, hierbas, especias, oligoelementos y/o ingredientes más saludables que pueden impartir beneficios medicinales o preventivos para la salud (junto con beneficios de marketing críticos) generalmente se usan en cantidades muy pequeñas como microingredientes sin comprometer la funcionalidad deseada. Sin embargo, muchos de estos ingredientes, como las semillas de lino y la proteína de soja, a menudo necesitan ser enmascarados por los ingredientes principales debido a su sabor y textura. Incluso una cantidad ligeramente mayor en la mezcla podría afectar negativamente la aceptación del consumidor.

Cuando una receta requiere mezclar uno o más microingredientes, algunos tipos de mezcladores simplemente son más capaces de integrarlos uniformemente que otros por diseño. Los mezcladores que aplican simultáneamente dispersión radial mediante rotación y una combinación de flujo axial (que se mueve paralelo a un rotor de mezcla) y flujo radial (que se mueve perpendicular a un rotor de mezcla) crean la turbulencia necesaria para extraer los ingredientes desde los lados y desde arriba y abajo. la superficie y dirigirlos a través de la zona de mezcla sin perder los preciosos microingredientes a lo largo de los bordes exteriores. Sin embargo, esta turbulencia debe controlarse cuidadosamente para evitar aplicar demasiada cizalladura, lo que podría dañar los delicados microingredientes.

Un concepto de mezcla que aplica estas fuerzas opuestas y minimiza el corte utiliza rotores de mezcla horizontales, contrarrotativos y de doble eje para generar un lecho fluidizado. Esto permite que las corrientes de productos entremezcladas se encuentren en una suspensión, lo que expone una gran cantidad del área superficial de cada partícula para mezclar y produce altos valores de intercambio de partículas. Al mismo tiempo, las herramientas de mezclado dirigen constantemente el flujo de material a través de la cámara de mezclado, luego se separan y regresan para una intensa acción de mezclado. Este tipo de mezcla se ha aplicado en sistemas de mezcla por lotes y normalmente produce una mezcla homogénea en 30 segundos, independientemente de la cantidad de ingredientes de entrada. El mismo concepto que incorpora la combinación óptima de dispersión con flujo radial y axial también se aplica en el mezclado continuo. La rotación de la herramienta del tornillo mezclador crea un movimiento hacia adelante que forma una zona fluidizada entre el tornillo y el cilindro para una acción de mezcla intensa comparable a la del lote.

Por el contrario, los mezcladores de cinta aplican fuerzas tanto radiales como axiales, pero carecen del movimiento hacia adelante y hacia atrás proporcionado por la dispersión radial necesaria para lograr la máxima homogeneidad. Los mezcladores planetarios a menudo destacan en la mezcla de materiales gruesos que requieren grandes cantidades de cizallamiento y pueden soportar las fuerzas de desgarro o donde el tamaño y la forma de las partículas finales no son críticos.

Aunque no son ideales para muchas aplicaciones de mezcla de microingredientes, estos y otros conceptos de mezcla pueden ser efectivos dependiendo de los ingredientes, el tamaño y la forma de las partículas, el contenido de humedad y otros factores.

Es tentador centrarse en diseñar el mezclador ideal para la nueva formulación, pero incluso el mezclador perfecto tendrá dificultades para lograr una mezcla homogénea si tiene que superar cualquiera de los muchos problemas posibles que pueden surgir aguas arriba.

En el camino desde el almacenamiento hasta el mezclador, por ejemplo, muchos microingredientes necesitan protección contra la contaminación. La exposición al entorno de la planta durante la transferencia de polvo puede provocar contaminación por humedad, polvo ambiental, plagas y otras fuentes, y contaminación cruzada por otros ingredientes que quedan en cualquier maquinaria. Los trabajadores que transportan y vacían manualmente los sacos en una mezcladora también representan una amenaza para la pureza del producto. Si una pequeña cantidad de desechos u otro contaminante ensucia un ingrediente importante de una receta, como la harina de trigo, entonces un volumen de lote típico puede solucionar el problema sin preocupaciones. Pero si la misma pequeña cantidad de desechos u otro contaminante ensucia un microingrediente, entonces el impacto proporcional puede alterar significativamente las propiedades y arruinar todo el lote. Para salvaguardar la pureza de estos ingredientes, muchos ingenieros de procesos especifican transportadores cerrados, como sistemas de transporte neumático, que transfieren automáticamente los materiales a granel desde el almacenamiento, ya sea directamente al mezclador o primero a un tamiz y/o alimentador, sin contacto humano ni riesgo de exposición al ambiente vegetal. Estos sistemas cerrados de transferencia de polvo también evitan la degradación y pérdida del producto para garantizar que todo el volumen de material llegue de manera segura para alimentarse al mezclador.

Las cantidades relativamente pequeñas de microingredientes requieren un pesaje, una medición y una alimentación muy precisos en el mezclador, normalmente utilizando un dosificador por pérdida de peso. Este alimentador gravimétrico de Gericke es adecuado para procesos alimentarios, farmacéuticos y otros procesos sanitarios. La alimentación con microingredientes plantea varios desafíos que deben abordarse para que el mezclador funcione con la máxima eficiencia. Cuando se alimentan grandes cantidades de ingredientes principales, se puede permitir un cierto margen de maniobra en las mediciones de volumen, peso y/o velocidad de alimentación, dado el riesgo relativo de consecuencias adversas al mezclar. Pero la cantidad relativamente pequeña de un microingrediente exige una alimentación y un pesaje precisos. Incluso los errores más pequeños pueden dar lugar a enormes discrepancias entre las especificaciones de calidad objetivo y el producto real descargado del mezclador debido al impacto proporcional en el pequeño volumen. El culpable más común es el error humano. Si bien los trabajadores suelen medir los ingredientes principales con suficiente precisión para cumplir con las especificaciones de calidad, la medición manual de microingredientes invita a cometer errores que pueden resultar en el descarte de un lote como desperdicio. Las cantidades son demasiado pequeñas y las consecuencias demasiado grandes para arriesgarse a dejar esta tarea en manos incluso de los trabajadores más experimentados.

Para garantizar que se alimenten exactamente las cantidades requeridas de microingredientes al mezclador, muchos procesadores especifican dosificadores automáticos por pérdida de peso (LIW) con tecnología de control avanzada. Estos alimentadores gravimétricos con celdas de carga incorporadas pesan con precisión una cantidad preestablecida de material y luego la dosifican suavemente en el mezclador. O los alimentadores se pueden configurar para dosificar continuamente el material en el mezclador a una velocidad preestablecida para procesos continuos. Estos pueden diseñarse para manejar desde 100 g/h hasta más de 30 tn/h. Al alimentar materiales regulados como microingredientes, como API para la fabricación de productos farmacéuticos o vitaminas (en algunos países), este control por computadora proporciona tanto la precisión de la alimentación para garantizar la calidad del producto como la documentación para cumplir con los requisitos reglamentarios para el mantenimiento de registros. Además, si bien la alimentación de los ingredientes principales se puede medir usando alimentadores de ganancia de peso (GIW) colocados en el mezclador, las grandes cantidades que se pesan en el mezclador hacen difícil detectar con precisión las cantidades proporcionalmente más ligeras de microingredientes. Es común que varios alimentadores LIW y GIW alimenten múltiples ingredientes en un solo mezclador para combinar cada ingrediente con el nivel de precisión requerido.

René Meira Medina es vicepresidente ejecutivo de Gericke USA (Somerset, Nueva Jersey). Fundada en 1894, la empresa diseña y fabrica una gama de mezcladores, rompedores de grumos, sistemas de transporte neumático y otros equipos de procesamiento de polvo. Para obtener más información, llame al 855-888-0088, envíe un correo electrónico a [email protected] o visite www.gerickegroup.com

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