粉末混合中常见的2种挑战及其解决办法

消费者始终追求完美的产品。 为了实现这一点,食品厂商必须完全控制其生产的各个方面。 混料是将粉末和液体成分溶解、乳化或分散到液体介质中的过程,旨在有效获取质量稳定且平滑均匀的产品。 但这一过程涉及到非常复杂的操作,如果操作不当,可能会严重影响加工效率和最终产品质量。 以下是粉末混合中常见的两种挑战,以及就如何解决这些挑战提出的建议。
许多蓝色气泡织成的网络

1. 空气混入和起泡

挑战:

混合粉末和液体时,主要挑战之一是防止混入空气和起泡。 空气可以在搅拌器进行搅拌时进入产品中,或者在添加粉末等成分时,发生空气滞留。

生成的气泡可以上升到表面然后消散。 然而,如果有蛋白质等会使泡沫稳定的成分,那么这些泡沫就会一直存在于产品表面。 在后续的生产过程中,空气可能还会溶解到产品中,导致起泡。

空气混入会在加工过程中造成大问题。 用于高效加热处理的利乐热交换器均质使更高粘性产品更加顺滑产品中的空气会增加热交换器中的积垢,导致均质机中产生气蚀,使发酵产品形成不必要的乳清。 热交换器中的积垢会缩短运行时间,增加清洗时间。 均质机中的气蚀会带来更高的维护成本。

就产品质量而言,产品中的空气还会导致产品在加工时和装入包装后运送至消费者手中的过程中发生氧化。 氧化会增加口味变差、褐变和敏感性营养元素(如维生素C)流失的风险。在生产过程中,如果空气混入使混料罐和其他设备中出现大量不必要的泡沫,则会引发重大产品损失,因为泡沫几乎无法消除。

解决方案:

正确的解决方案要能克服这些挑战,通过更长的生产时间、更低的维护成本和安全、高质量的终端产品确保高效运营。

首先,您需要选择合适的混料设备。 要观察整个加工生产线,并采取一切措施减少空气和泡沫。如果您的产品容易受到空气混入和起泡的影响,更应尤为注意。 还要考虑混料设备的类型、周边设备的设计、添加粉末的方式和加工温度。

粉末类型、您想溶解的成分以及混料时间也同样重要。 不同的粉末需要不同的剪切力和溶解时间。

如果成分极易溶解,混合物不具有粘性(通常低于300cP),则可以使用低剪切混料机。

有些成分则要求更高的剪切力,比如稳定剂。 混合物越粘稠,在混料时尽量减少空气混入就越重要。

真空混料机是一个很好的选择,在这种混料机中,混料罐中的空气被抽空,内部产生真空。 液体表面与真空(而非空气)接触,因此混料罐内的混料动作便不会产生气泡。 原料通过混料罐体上位置在液体表面以下的粉末入口注入。

如果不是真空混料机,则控制搅拌动作以减少空气混入极其重要。 因为如果在混合物表面采取大力度的混料动作,就会产生涡旋,然后将空气吸入产品中。 因此为了避免将空气吸入产品,混料机在混合物表面的活动应保持平稳,但也要确保混合物具有良好的流动性。 混料罐中不管是高液位还是低液位,混料机中的混料过程都应该保持高效。

尽量减少混料时间,从而减少空气可以混入产品的时间,这一点很重要。 对于较难处理的稳定剂和阿斯巴甜粉末,较高的剪切力可以缩短混料时间。 这种高剪切混料机利用转子和定子产生所需的高剪切力,可以有效地溶解、乳化和分散原料,从而生产出光滑、均匀的产品。

通过这种方法,液体和粉末会被向下推动,然后转子下方的叶片会推动混合物通过有穿孔的定子。 这种运动产生的高剪切力能确保两种原料高效且充分地溶解。

混合易于溶解的粉末时,采用低剪切力足矣,并不会显著影响溶解时间。 这时候就可以用到径向射流混料技术,这种技术使用较低的剪切力,通过平稳的混料活动将空气混入的可能性降至最低。

最后,为每种产品选择合适的加工温度也很重要。 例如,在较高的温度下进行混料是有帮助的,因为空气在温暖的环境中不易溶解。

2. 结块和堵塞

挑战:

如果要处理的原料是高粘度稳定剂和其他难以溶解的粉末(如可可粉),将其与液体进行混合时要特别关注混合物的结块情况。 当大量粉末同时加入液相时,就会发生结块。

当这种情况发生时,稳定剂会在粉末颗粒周围形成凝胶表面。 这种凝胶表面会阻止液体充分润湿粉末,并导致粉末结块。 结块发生时,稳定剂的功能无法有效利用,这意味着要实现相同的效果,必须在配方中加入更多稳定剂。

粉末结块会降低产品的稳定性,并可能导致沉淀,从而缩短保质期。 结块还可能影响产品的无菌状态,因为在热处理过程中,结块的混合物内部可能达不到所需的温度。

如果粘着力强的粉末原料暴露在潮湿环境中,产品可能会形成特别大的结块。 这些大体积结块会导致设备堵塞,降低产能和运营效率。

解决方案:

为防止结块和堵塞,要正确处理粉末,包括选择合适的高剪切力设备、控制粉末的加入方式以及选择合适的混料温度。

一些粘性粉末,如稳定剂,如果储存或处理不当,容易发生结块。 例如,储存在潮湿环境中的粉末会吸收水分并形成结块。

真空混料可以实现在单独的加工仓中储存和配制粉末,这种加工仓专为储存和处理粉末而设计。 这能避免粉末暴露在混料区域的潮湿环境中,并防止相关的结块和堵塞问题。

许多容易结块的粉末,如稳定剂,其难以分散的程度也是众所周知。 面对这些难以处理的粉末时,要采用高剪切混料才能避免结块和堵塞。 为达到充分分散高难度粉末原料所需的高剪切力,很重要的一点是优化混料罐、转子和定子的设计。

批量混料机的混料单元在混料罐内,是处理高难度粉末和高粘度产品的理想解决方案。 在液体表面添加粉末,并通过可控的漩涡快速将粉末向下输送到混料头,从而确保粉末最大限度地暴露在液体介质中,可实现最佳的粉末浸湿效果。

由于混料机周围没有循环回路,因此与传统的循环回路系统相比,容器中的混合物通过混料头的频率更高。 不管是低浸润性或低溶解性粉末,还是高粘度产品,混料效率都会提高。

如果在加入液体混合物之前,这些难处理的粉末需要与其他粉末成分混合,比如糖,那么这一过程也会受益。 例如,这使得原本必须间歇性地少量加入的稳定剂,可以一次性稳定地加入,并更快地分散到液体中。

为了使大批量高粘度粉末更易溶解,通常在较高温度下进行加工。 一些具有特定功能性的粉末可能还需要在更高的温度下加工,以便激活这些特性。

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