Le rôle des mélangeurs de précision dans la production d'arômes

De nos jours, l’alimentation moderne est difficilement concevable sans l’utilisation d’arômes.

Le terme "aroma" vient du grec et signifie épice. De nombreux arômes résultent de composés chimiques tels que les aromates, les esters, les terpènes, les aldéhydes, les cétones et d’autres substances. Les substances aromatiques naturelles sont contenues dans des matières premières alimentaires ou surviennent lors de la cuisson ou de l'étuvage. Les arômes identiques naturels ont la même structure chimique que les arômes naturels, mais sont obtenus par synthèse.

En revanche, les substances aromatiques artificielles ne sont pas présentes dans la nature. Souvent, on a recours aux arômes artificiels pour obtenir une haute qualité gustative dépassant le goût naturel. Certains arômes, cependant, ne peuvent être reproduits de manière satisfaisante par des arômes artificiels ; ils doivent être obtenus à partir de matières naturelles.

Les sens de l'être humain comprennent la vue, le toucher, l’audition, l’odorat et le goût. Une sensation aromatique résulte toujours de la combinaison du goût et de l'odorat. Pendant la dégustation, l'impression de goût est créée au cours de l’inhalation par la gorge. Dans la région de la gorge, les substances aromatiques s'échauffent et atteignent les récepteurs du nez via la connexion pharyngique-nasale.

La langue ne peut reconnaître que cinq goûts (sucré, acide, salé, amer et «umami»). La saveur «umami» a été découverte par le chercheur japonais Kikunae Ikeda en 1908. Une traduction approximative serait "savoureux" ou "charnu". Le goût umami est particulièrement abondant dans les tomates bien mûres, la viande, la sauce soja, le fromage et le lait maternel. Leurs sels sont appelés les glutamates. Les récepteurs de la muqueuse nasale humaine perçoivent un peu plus de quatre cents parfums différents.

Conjointement avec notre perception olfactive, nos capteurs de goût nous permettent de différencier plus de dix mille arômes différents et des millions de fragrances. En revanche, le goût "piquant ou poivré" n'est pas perçu en termes de goût, mais principalement par le biais de capteurs de douleur.

Les saveurs sont constamment renouvelées pour répondre à l'évolution des préférences gustatives des consommateurs de différentes cultures et de différents continents ; par exemple les produits sucrés instantanés tels que les boissons en poudre, les mélanges de lait, les yaourts à boire, le thé, les boissons énergétiques, les bonbons aux fruits et autres sucreries. Ces produits recourent à des arômes liquides et des arômes instantanés sous forme de poudre.

Le préparateur d'arômes doit relever des défis pour la plupart similaires à ceux du traitement de produits alimentaires : l'objectif est de servir les clients rapidement et de répondre précisément aux préférences régionales en matière de goût. Outre le bon goût, il faut également veiller à favoriser la durabilité d'un mode de vie sain et aussi naturel que possible. Les aliments doivent contribuer à une alimentation équilibrée tout en contenant le moins de sel, de sucre et de graisse possible, et dans l’idéal aucun exhausteur de goût.

La croissance rapide de la population mondiale et l'émergence de la classe moyenne sur les marchés émergents laissent prévoir une montée du marché des plats cuisinés, en particulier de la nourriture instantanée déshydratée. En se basant sur les exigences du marché telles que la rapidité d'innovation, la présence, l'assurance qualité et la flexibilité, divers producteurs de boissons et d'aliments instantanés ont développé leurs propres arguments de vente.

Cependant, avant que la longue chaîne de préparation instantanée des aliments termine dans le panier du consommateur, les produits doivent être mélangés, remplis et expédiés. Le processus de mélange est en décisif pour la qualité du produit, car il a une influence déterminante sur les propriétés du matériau en vrac, telles que l'homogénéité, l'aspect naturel, la fluidité, la texture et l'absence de poussière, ainsi que la submersibilité du produit lors de la dissolution dans les liquides.

Dans le monde entier, les arômes et les nutriments sont préparés et finis à l'aide de mélangeurs de précision amixon^® . Ils ont la réputation d'être particulièrement flexibles pour répondre aux exigences cruciales des clients :

Effet de mélange idéal grâce à un flux total tridimensionnel

Le mélange industriel de substances pulvérulentes se fait principalement dans des mélangeurs de précision. Le fonctionnent du mélangeur amixon^® se décrit de la manière suivante :

• L’amas de matériaux à l'intérieur de la cuve de mélange est mélangé sous la forme d'un flux poussé.
• Le récipient de mélange est un cône vertical avec un cylindre sur le dessus.
• Au centre tourne un outil de mélange en hélice, appelé courroie hélicoïdale. L'hélice a une inclinaison d'environ 20°. Sa largeur est dimensionnée de telle manière qu'en une seule rotation du mécanisme de mélange, un cinquième du volume total du mélange est déjà transporté.
• Le ressort hélicoïdal recueille le mélange à la périphérie de la chambre de mélange et le transporte vers le haut.
• Après avoir atteint le sommet, le mélange coule vers le bas au centre de la cuve.
• L'effet de mélange se produit principalement au niveau de la limite entre les deux macro courants.

De manière simplifiée, le processus peut être décrit de la manière suivante :

• L’élévation des mélanges est forcée par l'outil de mélange à courroie hélicoïdale, l'écoulement vers le bas est effectué naturellement par l'action de la gravité.
• Dans la zone limite qui les sépare, le changement de localisation a lieu au sein du système de particules.

Une homogénéisation en douceur et une préparation intensive

Mélange distributif

Grâce à un écoulement sans espace mort, on obtient ainsi des qualités de mélange techniquement idéales après environ 70 à 200 rotations du mélangeur. Le processus de mélange peut être défini comme un "mélange distributif" particulièrement doux et efficace sur le plan énergétique. La vitesse circonférentielle de l'outil de mélange (mesurée dans la section du cylindre) est généralement réglable entre 0,5 m/s et 2,5 m/s.

Grâce à la conception du mélangeur, il est possible d'obtenir des qualités de mélange idéales à un niveau de remplissage d'environ 5 %, car l'effet d'écoulement est le même quel que soit le niveau de remplissage. amixon GmbH définit le type de ses mélangeurs sur la base du volume utile ou du volume de travail. Un mélangeur AM 3000 peut donc mélanger des lots de 150 litres aussi bien que des lots de 1000 litres si un mélange distributif (doux) est nécessaire.

Mélangeur industriel dispersif

Parfois, l'utilisateur a besoin d'étapes de traitement supplémentaires telles que la désagglomération, la dispersion ou l'agglomération. Pour cela, il est nécessaire de procéder à des effets de cisaillement et de frottement supplémentaires avec un apport énergétique accru. Dans le mélangeur amixon^® , cela se fait d'une part en augmentant la fréquence de rotation de l'outil de mélange et d'autre part en utilisant en plus des outils de dispersion par cisaillement. À cet égard, le même mélangeur fournit un "homogénéisateur" particulièrement doux pour le mélange distributif ainsi qu'un "disperseur intensif" pour le mélange dispersif.

Différents niveaux de remplissage

Dans le cas d'un mélange dispersif, le niveau de remplissage doit être augmenté de manière à ce que l'outil de dispersion par cisaillement se trouve environ 30 à 40 cm en dessous du niveau de remplissage. En fonction de la taille, le niveau de remplissage minimum est alors d'environ 400 litres pour l'AM 3000 et d'environ 600 litres pour l'AM 6000.

Alimentation et vidange

L’alimentation du mélangeur par des composants individuels s’effectue soit consécutivement, soit simultanément, et passe par un ou plusieurs embouts situés au-dessus de la chambre de mélange. Le mélangeur peut soit rester immobile - dans le cas où, monté sur des cellules de pesée, il fonctionne comme balance doseuse - soit tourné - dans le cas où un lot après l'autre doit être mélangé rapidement et sans interruption. Une fois le processus de mélange terminé (environ 2 à 6 minutes), une vanne de fond sans espace mort s'ouvre et le mélange s'écoule vers le bas par un embout de décharge du mélangeur. L’écoulement s’effectue sans ségrégation et la taille du débit volumique est déterminée par les dimensions de l’embout de décharge.

La chambre de mélange est résistante au vide et à la pression

L'outil de mélange, particulièrement solide, n'est généralement soutenu qu'en haut et n'est entraîné que par le haut. Une boite d'étanchéité hygiénique garantit un fonctionnement sans poussière et sans contamination, même avec des pressions de fluide différentes dans la chambre de mélange. Par exemple, un vide est créé lorsque le mélange est aspiré par un système pneumatique.

Dans certains cas, la chambre de mélange est débarrassée de l'oxygène atmosphérique avant d'être alimentée, en appliquant un vide d'environ 10 mbar de pression absolue. La chambre de mélange est ensuite inondée d'azote gazeux. Ce n'est qu'ensuite que le matériau mélangé est introduit. Pendant le mélange et la vidange, une légère surpression d'azote de 50 à 100 mbar est maintenue dans la chambre de mélange afin d'éloigner l'oxygène atmosphérique du mélange.

Dans d'autres cas, la chambre de mélange est alimentée par une pression pneumatique. La chambre de mélange reste étanche aux gaz et aux poussières même en cas de surpression. Cela s'applique en particulier aux éléments de conception complexes tels que la boite d’étanchéité, l’embout de décharge et la porte d'inspection.

Inspection et nettoyage du mélangeur industriel

amixon^® assure un accès facile à la chambre de mélange et une vue dégagée de celle-ci grâce à ses grandes portes d'inspection. Cela permet d'effectuer un nettoyage à sec manuel rapide et fiable.

La porte d'inspection est fabriquée selon le procédé CleverCut^®. Le joint torique inséré dans la rainure assure une étanchéité au gaz et à la poussière très proche du produit. Ce joint de porte convient même au nettoyage humide automatique, car il assure l'étanchéité pratiquement sans espace mort. Joints et capillaires sont en grande partie évités. À cet égard, le processus de séchage ultérieur est également fiable et rapide.

Hygiène, écart moyen de rugosité Ra allant de 2µm à 0,2µm

Toutes les pièces en contact avec le produit sont soudées sans joints et éventuellement rectifiées. Les rectifications et finitions superficielles des pièces en contact avec le produit sont réalisées selon la spécification respective du client. Même un polissage miroir peut être fourni. Dans des cas particuliers, les surfaces sont également électropolies. amixon^® documente la conformité de tous les matériaux polymères à la FDA et met en œuvre les spécifications actuelles de l'EHEDG pour le fonctionnement à sec et en milieu humide.

Vidange complète et nettoyage humide automatique

Grâce à la conception conique de la machine, les matériaux en vrac sont déchargés sans ségrégation lorsque l’outil de mélange tourne lentement, généralement jusqu'au dernier résidu. Cela permet une utilisation très flexible du mélangeur de précision universel. Le nettoyage par voie humide peut également être effectué automatiquement, les têtes de lavage rotatives irradiant tous les composants en contact avec le produit.

Tests et conception

Comme mentionné précédemment, chaque usine de transformation a sa propre philosophie de fonctionnement. À cet égard, les exigences relatives à un mélangeur de traitement sont toujours personnalisées.

Pour les essais de procédés, amixon^® dispose de plus de 30 mélangeurs d'essai dans ses usines de Paderborn, de Memphis aux États-Unis et d'Osaka au Japon. Les ingénieurs de procédés accumulent des connaissances du marché depuis de nombreuses années dans le monde entier.

En tant que fabricant sur commande, amixon^® met en œuvre les exigences des clients dans les moindres détails grâce à une équipe de 110 employés sur son unique site de production à Paderborn, en Allemagne, qui offre un degré particulièrement élevé d’intégration verticale.