2 desafios comuns na mistura de pós e como resolvê-los
1. Incorporação de ar e formação de espuma
O desafio:
Um dos maiores desafios em misturar pós com líquidos é como impedir ar indesejado e formação de espumas. O ar pode ser incorporado em um produto por meio de misturadores com ação batedora ou ao adicionar ingredientes como pó, que tende a aprisionar ar.
As bolhas de ar sobem à superfície e então escapam. No entanto, se ingredientes estabilizadores de espuma estiverem presentes, como proteína, eles acabam por estabilizar em forma de espuma na superfície do produto. O ar pode dissolver-se nos produtos e causar formação de espuma posteriormente no processo de produção.
A incorporação de ar causa grandes problemas no processamento. O ar no produto pode causar aumento de incrustações em trocadores de calor, cavitação em homogeneizadores e formação indesejada de soro de leite em produtos fermentados. As incrustações em trocadores de calor resultam em períodos de operação mais curtos e períodos de limpeza mais longos. A cavitação em homogeneizadores resulta em custos de manutenção mais altos.
Em termos de qualidade do produto, o ar no produto pode causar oxidação, tanto durante o processamento quanto na embalagem a caminho dos consumidores. A oxidação aumenta o risco de sabores desagradáveis, escurecimento e perda de nutrientes sensíveis, como a vitamina C. Se o ar criar grandes volumes de espuma indesejada em tanques de mistura e em outros equipamentos, a incorporação de ar pode também resultar em perdas de produtos na produção, visto que é quase impossível remover espuma.
A solução:
A solução correta vai superar esses desafios e garantir operações eficientes com mais horas de produção, menores custos de manutenção e produtos finais seguros e de alta qualidade.
Primeiro, você precisa escolher o equipamento de mistura correto. É importante olhar para toda a linha de processamento e tomar todas as medidas para minimizar o ar e a espuma, principalmente ao trabalhar com um produto que é sensível à incorporação de ar e forma espuma facilmente. É importante considerar o tipo de equipamento de mistura, o design dos equipamentos adjacentes, como o pó é adicionado e a temperatura de processamento.
É também importante observar o tipo de pó e ingredientes que você deseja dissolver, e quão rápido você precisa ter a sua mistura pronta. Pós diferentes requerem diferentes cortes e tempos para serem dissolvidos.
Em se tratando de ingredientes que são relativamente fáceis de dissolver e a mistura não é viscosa, tipicamente abaixo de 300cP, geralmente pode ser usado um misturador de corte rebaixado.
Há alguns ingredientes que exigem forças de corte elevado, como estabilizantes. Quanto mais viscosa uma mistura é, mais importante é minimizar a incorporação de ar ao misturá-la.
Assim, uma boa alternativa é usar um misturador a vácuo, no qual o tanque de mistura é evacuado e um vácuo é criado no seu interior. A superfície líquida tangencia então o vácuo em vez de ar, de modo que a ação batedora dentro do tanque de mistura não cria bolhas de ar. Os ingredientes são injetados por meio de entradas de pó posicionadas no tanque de mistura bem abaixo da superfície líquida.
Quando não for um misturador a vácuo, é de suma importância controlar a ação batedora a fim de minimizar a incorporação de ar. Quando uma mistura forte é feita na superfície de uma mistura, cria-se um vórtex, que leva ar para dentro do produto. De modo a não levar ar para dentro do produto, a atividade da superfície no misturador deve ser calma, mas deve haver um bom fluxo na mistura. Essa mistura deve ser eficiente no misturador tanto em um alto nível quanto em um baixo nível no tanque.
É importante minimizar o tempo de mistura e, assim, diminuir o tempo no qual ar poderia ser incorporado no produto. Para pós mais difíceis como com estabilizantes e aspartame, uma força de corte elevado pode diminuir o tempo de mistura. Tal solução seria um misturador que utiliza um rotor e um estator para produzir as forças de corte elevado necessárias para dissolver, emulsificar e dispersar com eficiência os ingredientes e, desse modo, obter um produto uniforme e homogêneo.
Com essa abordagem, os líquidos e pós são puxados para baixo onde as lâminas embaixo do rotor empurram a mistura através do estator perfurado. Esse movimento gera as forças de corte elevado necessárias para garantir que ambos ingredientes se dissolvam completa e eficientemente.
Ao misturar um pó que é mais fácil de dissolver, um corte rebaixado é suficiente e não influenciará significantemente no tempo de dissolução. Uma tecnologia de dissolução que pode ser usada é a tecnologia de jato radial, que tem um corte rebaixado e que minimiza incorporação de ar através de sua calma atividade superficial.
Por fim, é importante também escolher a temperatura de processamento correta para cada produto. Por exemplo, é útil desempenhar o processo de mistura em uma temperatura mais alta, visto que o ar é menos solúvel em um ambiente quente.
2. Formação de grânulos e obstruções
O desafio:
A formação de grânulos ao misturar pós com líquidos é de preocupação particular ao trabalhar com estabilizadores de alta viscosidade e outros pós, como cacau, que são difíceis de molhar. Grânulos se formam quando adiciona-se uma grande quantidade de pó ao líquido de uma vez só.
Quando isso acontece, os estabilizantes podem formar uma superfície gelificante ao redor das partículas de pó. A superfície gelificada impede o líquido de molhar totalmente o pó e causa a formação de grânulos. A funcionalidade de um estabilizador não é utilizada de forma eficiente quando ocorre a formação de grânulos, o que significa que precisa-se adicionar mais à receita para alcançar os mesmos resultados funcionais.
A formação de grânulos reduz a estabilidade de um produto e talvez leve à sedimentação, que encurta o prazo de validade. Grânulos podem também causar problemas de esterilidade no produto, visto que a temperatura interior dos grânulos pode não atingir a temperatura exigida durante o tratamento térmico.
A formação de grânulos excessivamente grandes em um produto pode ser um problema se o ingrediente em pó coesivo tiver sido exposto a umidade. Esses grânulos grandes podem causar obstrução nos equipamentos, o que reduz a capacidade de produção e a eficiência operacional.
A solução:
Para impedir a formação de grânulos e obstrução, é importante manusear o pó corretamente, escolher o equipamento correto com forças de corte elevado, controlar como o pó é adicionado à mistura e escolher a temperatura de mistura correta.
Alguns pós coesivos, como estabilizadores, tendem a formar grânulos se não forem armazenados ou manuseados adequadamente. Pós armazenados em um ambiente úmido, por exemplo, absorvem umidade e formam grânulos.
A mistura a vácuo possibilita armazenar e dosar o pó em uma área de processamento separada destinada ao armazenamento e manuseio de pós. Isso garante que os pós não sejam expostos ao ambiente úmido da área de mistura e impede a resultante formação de grânulos e obstruções.
Muitos pós que tendem a formar grânulos, como estabilizadores, são também notoriamente difíceis de dispersar. Esses pós difíceis requerem uma mistura de corte elevado para impedir a formação de grânulos e obstrução. Para atingir as forças de corte elevado necessárias para a total dispersão de ingredientes em pó difíceis, é importante que o design do tanque, do rotor e do estator sejam otimizados.
Misturadores em lote, com a unidade de mistura dentro do tanque misturador, são a solução ideal para pós difíceis e produtos de alta viscosidade. Dosar o pó na superfície líquida e transportá-lo rapidamente para baixo em direção ao cabeçote de mistura em um vórtex controlado alcança uma umidificação ideal do pó ao garantir máxima exposição ao meio líquido.
Visto que não há circuitos de circulação em volta do misturador, a mistura inteira no recipiente é forçada através do cabeçote de mistura com mais frequência do que em sistemas convencionais com circuitos de circulação. Isso mistura com eficiência pós com baixa molhabilidade ou solubilidade, assim como produtos de viscosidade muito alta.
Os mesmos pós difíceis também se beneficiam ao ser misturados com outros ingredientes em pó, como açúcar, antes de serem adicionados a uma mistura líquida. Isso possibilita que estabilizadores, por exemplo, que em outras situações precisam ser introduzidos apenas intermitentemente e em pequenas quantidades, sejam adicionados de uma vez só em um fluxo constante e dispersados mais rapidamente dentro do líquido.
Para dissolver de forma mais fácil pós de alta viscosidade em grandes quantidades, é comum processá-los em uma temperatura mais alta. Alguns pós com propriedades funcionais específicas talvez também exijam um processamento em temperatura mais alta para ativar essas propriedades.
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