Výběr nejúčinnějšího způsobu míchání je jedním z nejdůležitějších aspektů při nastavování komerční výroby, protože důkladné promíchání je nezbytné pro téměř každý výrobní proces. Konvenční mixéry spoléhají především na mechanické působení míchadla pro pohyb produktu nádobou. I když to funguje dobře pro mnoho aplikací, husté produkty mohou odolávat pohybu a vytvářet oblasti, kde je omezená cirkulace.
Míchání s pomocí gravitace poskytuje další sílu, která může pomoci při pohybu produktu mísící zónou. Změnou úhlu míchací nádoby produkt přirozeně proudí směrem ke spodní části nádoby, zatímco míchadlo jej neustále zvedá, skládá a přerozděluje. To může zlepšit cirkulaci, aniž by bylo nutné, aby mixér vytvářel veškerý pohyb produktu mechanicky.
Co je míchání s pomocí gravitace?
Míchání s pomocí gravitace je způsob míchání, při kterém se přirozený pohyb produktu působením gravitace kombinuje s mechanickým mícháním.
Namísto toho, aby byla nádoba udržována zcela svisle, je pracovní nádoba nakloněna pod úhlem. Jak se míchadlo otáčí, pohybuje produktem nahoru a skrz směs, zatímco gravitace způsobuje, že se hmota produktu vrací zpět do spodní části nádoby.
To vytváří nepřetržitý cyklus:
míchadlo zvedá a pohybuje produkt → gravitace vrací produkt zpět → míchadlo jej znovu nabírá
Výsledkem je dynamičtější pohyb celé hmoty produktu. To může být zvláště výhodné při zpracování produktů, které jsou příliš viskózní na to, aby mohly snadno cirkulovat v konvenční vertikální nádobě.
Proč může naklánění zlepšit míchání?
V konvenčním vertikálním mixéru musí míchadlo překonat velkou část odporu vytvářeného viskozitou a hmotností produktu, aby se udržela cirkulace. V závislosti na produktu a geometrii míchadla může některý materiál zůstat relativně stacionární, zejména kolem dna, stěn nebo rohů nádoby.
Nakláněním se mění geometrie míchacího prostředí.
Produkt se přirozeně pohybuje směrem ke spodní části nádoby, kde jej může míchadlo nabrat a znovu rozdělit. Kombinované působení mechanického míchání a gravitace tedy může pomoci:
- zlepšit oběh produktů;
- snížit stagnující nebo špatně smíšené oblasti;
- přiveďte přísady do aktivní míchací zóny;
- zlepšit začlenění prášků a dalších přísad;
- podporují rovnoměrnější distribuci tepla během tepelného zpracování.
Přesné zlepšení účinnosti závisí na produktu, viskozitě, hladině náplně, konstrukci míchadla, rychlosti míchání a úhlu sklonu. Gravitace nenahrazuje mechanické míchání, ale společně s míchadlem snižuje množství mechanické práce potřebné k udržení produktu v pohybu.
Gravitační míchání vs. konvenční vertikální míchání
Tradiční vertikální míchačky jsou obecně navrženy kolem pevné nádoby a spoléhají na míchadlo, které vytváří potřebnou cirkulaci produktu.
To může být naprosto dostačující pro produkty s nízkou a střední viskozitou. Se zvyšující se viskozitou se však pohyb produktu stává obtížnější a mísič se může setkat s podstatně vyšší mechanickou odolností.
Sklopná míchačka představuje další mechanismus pro pohyb produktu
| Konvenční míchání | Míchání s pomocí gravitace |
|---|---|
| Pevná vertikální nádoba | Nádobu lze během míchání naklonit |
| Pohyb produktu závisí především na míchadle | Míchadlo a gravitace spolupracují |
| Větší riziko stagnace oblastí u viskózních produktů | Naklonění pomáhá vrátit produkt směrem k aktivní zóně míchání |
| Míchadlo musí generovat většinu cirkulace | Přirozený pohyb produktu napomáhá cirkulaci |
| Pevná geometrie nádoby | Geometrii míchání lze změnit nakloněním |
| Vypouštění přes ventil | Nádobu lze naklonit pro rychlejší vypouštění produktu |
To neznamená, že sklopná míchačka je automaticky lepší pro každý produkt, ale možnost nastavení úhlu nádoby poskytuje větší flexibilitu a umožňuje obsluze vybrat polohu, která poskytuje optimální účinnost míchání pro konkrétní produkt a proces. Konvenční vertikální míchání již může zajistit dostatečnou cirkulaci pro některé produkty s nízkou viskozitou, ale výhody naklánění se stávají zvláště významné při práci s viskózními, hustými, lepivými nebo jinak obtížně pohyblivými produkty.
Role úhlu nádoby během zpracování
Úhel nádoby je důležitou součástí procesu, protože i malá změna úhlu mění způsob, jakým se produkt usazuje uvnitř nádoby a kde interaguje s míchadlem. Při vhodném pracovním úhlu gravitace neustále tlačí produkt směrem ke spodní části nádoby, zatímco míchadlo jej posouvá zpět míchací zónou.
Optimální poloha závisí na produktu a míchacím systému. Proto je naklápění nádoby s několika volitelnými pracovními polohami výrazně všestrannější než nádoba, která má pouze jednu pevnou polohu.
Například naklápěcí mixéry a naklápěcí varné kotle CookMak Mix od FTP mohou během zpracování využívat několik pracovních poloh. Nádobu lze poté po dokončení míchání zcela naklonit pro rychlé a pohodlné vykládání přes okraj.
Gravitační míchání během ohřevu
Tento princip se stává obzvláště užitečným, když míchání a ohřev probíhají současně. Produkty, jako je karamel, krémy, náplně, sirupy a další viskózní potravinářské hmoty, se obtížně rovnoměrně ohřívají. Produkt, který zůstává příliš dlouho v kontaktu s ohřátým povrchem, může dojít k lokálnímu přehřátí a nedostatečná cirkulace může vést k teplotním rozdílům v rámci šarže.
Kombinace naklápění, mechanického míchání a škrábání (s použitím samonastavitelných škrabek z nerezové oceli) pomáhá plynule přesouvat produkt po ohřátém povrchu.
V naklápěcím kotli může míchadlo pohybovat produktem směrem k ohřáté oblasti, zatímco gravitace pomáhá s jeho návratem. Škrabky mohou navíc sloužit k odstraňování produktu ze dna nádoby (a volitelně stěn), čímž se zlepšuje kontakt mezi produktem a ohřátým povrchem.
Vytváří se tak kombinace:
řízeného ohřevu + mechanického míchání + gravitační cirkulace + škrábání
což je zvláště užitečné pro tepelné zpracování viskózních produktů, jako je karamel.
Kde je gravitační míchání užitečné?
Gravitační míchání může být užitečné pro zpracování široké škály produktů, zejména těch se střední až vysokou viskozitou, včetně:
- karamelových a cukrářských hmot;
- krémů a náplní do pečiva;
- džemů a ovocných přípravků;
- viskózních sirupů;
- omáček;
- ovocné náplně;
- výrobky na bázi medu;
- hustá těsta a šlehačky;
- rozmačkané nebo polotuhé potravinářské výrobky
Technologie gravitačního míchání může být také užitečná, když je třeba zapracovat ingredience do stávající viskózní hmoty. Naklápění pomáhá přivést hmotu produktu směrem k aktivní míchací oblasti, protože míchadlo rozděluje ingredience po celé dávce.
Aplikace gravitačního míchání v našich zařízeních na zpracování potravin
Ve společnosti FoodTechProcess aplikujeme tento princip v mnoha konfiguracích našich zařízení na zpracování potravin, včetně našich naklápěcích varných kotlů a naklápěcích míchaček CookMak Mix.
Nádoba je namontována na naklápěcím mechanismu, který umožňuje obsluze zvolit nejlepší pracovní polohu. Během míchání úhel naklonění nádoby povzbuzuje produkt k přirozenému pohybu směrem k nejnižšímu bodu a míchadlo jej neustále zvedá zpět a rozděluje.
U naklápěcích varných kotlů FoodTechProcess poskytuje stejný naklápěcí mechanismus další velkou výhodu: nádobu lze po zpracování naklonit až o 110° pro rychlé a snadné vyprázdnění. Vařicí kotle FTP jsou namontovány na kolečkách, což umožňuje přepravu nádoby v rámci výrobního zařízení před vyložením.
To znamená, že stejná mechanická vlastnost slouží dvěma účelům:
- během zpracování: naklápění napomáhá cirkulaci a míchání produktu;
- po zpracování: naklápění umožňuje produktu vytékat z nádoby gravitací.
To je obzvláště užitečné pro vypouštění hustých produktů, které se obtížně nalévají z konvenční pevné nádoby přes malý ventil.
Efektivnější vykládání
Vypouštění je při porovnávání míchacích zařízení často přehlíženo, ale může mít významný vliv na celkovou efektivitu výroby.
U pevného varného kotle může obsluha vyžadovat, aby hustý produkt odebrala malým spodním výpustem, ručně seškrábala nádobu nebo použila další zařízení k přenosu produktu, například čerpadlo.
U naklápěcí nádoby lze celou pracovní mísu otáčet směrem k výpustné poloze. Gravitace pak napomáhá odstraňování produktu z nádoby.
V závislosti na konfiguraci zařízení a vlastnostech produktu to může zajistit velmi vysokou návratnost produktu ve srovnání se stacionárními nádobami a zároveň snížit ruční manipulaci a zjednodušit čištění. Stejný princip, který pomáhá produktu pohybovat se během míchání, proto také pomáhá s jeho odstraňováním po zpracování.
Gravitační míchání není jen o naklánění nádoby
Účinnost gravitačního míchání závisí nejen na úhlu naklonění, výsledek může ovlivnit několik faktorů:
- viskozita a konzistence produktu;
- geometrie nádoby;
- stav naplnění;
- tvar a poloha míchadla;
- rychlost míchání;
- úhel naklonění;
- teplota produktu;
- tření mezi produktem a povrchem nádoby.
Z tohoto důvodu pouhé naklonění konvenčního míchadla nemusí nutně vést ke stejnému výsledku jako míchací systém speciálně navržený pro naklápěcí systém.
Míchadlo, geometrie nádoby a naklápěcí mechanismus musí spolupracovat, aby se produkt neustále vracel do aktivní míchací zóny.
Kdy má gravitační míchání největší smysl?
Gravitační míchání je obzvláště vhodné zvážit, když se konvenční míchání stane neefektivním, protože produkt je hustý, lepkavý nebo obtížně cirkuluje.
To může být obzvláště výhodné, když stejné zařízení musí provádět několik operací – například:
míchání → ohřev → zpracování → naklápění → vykládání
Namísto použití samostatného zařízení pro míchání a vykládání může naklápěcí nádoba na zpracování tyto funkce spojit do jednoho systému. Pro výrobce potravin to může znamenat méně kroků ruční manipulace, snadnější regeneraci produktu a kompaktnější nastavení zpracování.
