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Jun 17, 2023

Considérations lors du mélange de micro-ingrédients

Rene Meira Medina, vice-président exécutif, Gericke USA | 11 octobre 2021 J'ai récemment reçu une demande de devis pour un mixeur d'un technologue alimentaire chargé de développer une nouvelle version d'un best-seller

Rene Meira Medina, vice-président exécutif, Gericke USA | 11 octobre 2021

J'ai récemment reçu une demande de devis pour un mixeur d'un technologue alimentaire chargé de développer une nouvelle version d'un produit à succès, mais avec une étiquette plus propre et des ingrédients entièrement naturels et fonctionnels. La nouvelle recette nécessitait plusieurs de ces ingrédients dans des quantités allant de 20 % à près ou moins de 1 % et le mélangeur de leur laboratoire de test était incapable de produire de manière cohérente un mélange homogène. Lorsque les quantités d'ingrédients approchent 20 % du mélange (souvent appelés ingrédients mineurs) ou descendent près ou en dessous de 1 % (appelés micro-ingrédients), il est courant que de nombreux types de mélangeurs aient du mal à obtenir l'uniformité du produit final. Pourtant, ces micro-ingrédients sont non seulement difficiles à mélanger uniformément, mais ils coûtent aussi généralement plus cher que les ingrédients traditionnels, et leurs propriétés délicates et sensibles nécessitent souvent une attention particulière lors du traitement. Malheureusement, de plus en plus de professionnels du développement de produits dans les secteurs de l’alimentation, des boissons et de la nutrition se familiarisent avec ces questions au travers d’essais et d’erreurs coûteux.

Alors que la plupart des transformateurs pharmaceutiques ont investi de nombreuses années dans le mélange de très petites quantités d'ingrédients actifs (API) et d'arômes avec une variété de volumes beaucoup plus importants d'excipients, l'augmentation de la demande des consommateurs pour des suppléments nutritionnels et des aliments et boissons plus sains a poussé les entreprises moins expérimentées à transformer des micro-ingrédients pour développer de nouveaux produits qui répondent à cette demande. Ces probiotiques, herbes, épices, oligo-éléments et/ou ingrédients plus sains qui peuvent conférer des avantages médicinaux ou préventifs pour la santé (ainsi que des avantages marketing critiques) sont généralement utilisés en très petites quantités comme micro-ingrédients sans compromettre la fonctionnalité souhaitée. Cependant, bon nombre de ces ingrédients, comme les graines de lin et les protéines de soja, doivent souvent être masqués par les principaux ingrédients en raison de leur goût et de leur texture. Même une quantité légèrement plus élevée dans le mix pourrait avoir un impact négatif sur l’acceptation des consommateurs.

Lorsqu'une recette nécessite de mélanger un ou plusieurs micro-ingrédients, certains types de mélangeurs sont tout simplement mieux à même de les intégrer uniformément que d'autres, de par leur conception. Les mélangeurs qui appliquent simultanément une dispersion radiale par rotation et une combinaison de flux axial (se déplaçant parallèlement à un rotor de mélange) et de flux radial (se déplaçant perpendiculairement à un rotor de mélange) créent la turbulence nécessaire pour aspirer les ingrédients sur les côtés et depuis le dessus et le dessous. la surface et les diriger à travers la zone de mélange sans perdre les précieux micro-ingrédients le long des bords extérieurs. Cette turbulence doit cependant être soigneusement contrôlée pour éviter d’appliquer trop de cisaillement, ce qui pourrait endommager les micro-ingrédients délicats.

Un concept de mélange qui applique ces forces opposées et minimise le cisaillement utilise des rotors de mélange horizontaux contrarotatifs à double arbre pour générer un lit fluidisé. Cela permet aux flux de produits mélangés de se réunir dans une suspension, ce qui expose une grande partie de la surface de chaque particule au mélange et produit des valeurs d'échange de particules élevées. Dans le même temps, les outils de mélange dirigent constamment le flux de matériau à travers la chambre de mélange, puis se séparent et reviennent pour une action de mélange intense. Ce type de mélange a été appliqué dans des systèmes de mélange par lots et donne généralement un mélange homogène en 30 secondes, quel que soit le nombre d'ingrédients entrants. Le même concept intégrant la combinaison optimale de dispersion avec un flux radial et axial est également appliqué au mélange continu. La rotation de l'outil à vis de mélange crée un mouvement vers l'avant qui forme une zone fluidisée entre la vis et le baril pour une action de mélange intense comparable à celle d'un lot.

En revanche, les mélangeurs à ruban appliquent à la fois des forces radiales et axiales, mais ne disposent pas du mouvement avant et arrière fourni par la dispersion radiale nécessaire pour obtenir une homogénéité maximale. Les mélangeurs planétaires excellent souvent dans le mélange de matériaux épais qui nécessitent des quantités élevées de cisaillement et peuvent résister aux forces de déchirure ou lorsque la taille et la forme finales des particules ne sont pas critiques.