Dispersão e hidratação de alginatos
Os alginatos são polímeros naturais (biopolímeros) ou hidrocolóides obtidos de algas marinhas marrons e são solúveis em água quando misturados nas condições corretas. Os alginatos são usados como agentes espessantes, estabilizadores e gelificantes nas indústrias alimentícia, farmacêutica e química em produtos como pastas, molhos e produtos de panificação para proporcionar a sensação de textura correta em formulações com baixo teor de gordura. Os alginatos têm propriedades de formação de filme quando misturados em altas concentrações e secos, o que os torna adequados para uso em produtos à base de plantas (plant-based), como salsicha vegetariana. Eles também são usados em aplicações farmacêuticas, como curativos médicos, onde são frequentemente combinados com CMC.
O Processo
Os alginatos estão disponíveis em pó e em grânulos, sendo que ambos têm uma forte tendência a formar grumos quando adicionados à água, e vários métodos de dispersão e hidratação são usados para superar isso. O cálcio interfere na criação da estrutura do gel e, portanto, os alginatos devem ser dispersos em água deionizada para atingir a funcionalidade total. Um processo de dispersão típico seria o seguinte:
- O tanque de processo é carregado com água.
- O agitador é ligado.
- O alginato geralmente é pré-misturado seco com outro ingrediente em pó, como sal ou açúcar, para separar as partículas e facilitar a dispersão com agitadores simples.
- O alginato é cuidadosamente adicionado ao vórtice criado pelo agitador em uma taxa controlada para tentar reduzir a formação de aglomerados. Isso deve ser feito o mais rápido possível pelo operador, pois a incorporação do pó se torna cada vez mais difícil à medida que a viscosidade da mistura aumenta.
- A mistura continua até que o alginato esteja totalmente disperso e hidratado.
- Pode ser necessária uma etapa de filtragem para remover quaisquer aglomerados e/ou alginato não hidratado.
O Problema
Ao dispersar alginatos há vários problemas que podem surgir durante o processo de mistura:
- Os aglomerados podem se formar facilmente, mesmo quando as medidas acima são tomadas para reduzir o risco. Os agitadores não produzem cisalhamento suficiente para quebrar esses aglomerados rapidamente.
- A adição controlada de pó ao líquido pode ajudar a reduzir a formação de aglomerados, mas esse método não é prático para produções em larga escala e pode ser exacerbado por erros do operador.
- A pré-mistura do alginato com outros ingredientes secos aumenta o tempo de processamento.
- É difícil obter o rendimento total potencial usando métodos tradicionais.
- A combinação de alginatos com outras gomas, como a pectina, aumenta drasticamente a viscosidade, o que pode causar problemas com a mistura localizada quando o equipamento de mistura não consegue lidar com o aumento da viscosidade e continua a movimentar o produto pelo tanque.
- A aeração pode causar problemas, especialmente em concentrações mais altas, onde a viscosidade da mistura é maior. É muito difícil remover o ar preso na mistura e ele causa turvação nos géis transparentes.
A Solução
A tecnologia de mistura de alto cisalhamento da Silverson Machines dispersa efetivamente os alginatos em uma fração do tempo gasto por misturadores e agitadores convencionais. Veja como ela funciona:
Estágio 1
O tanque é carregado com água deionizada e a recirculação através do Flashmix é iniciada. O alginato é adicionado ao funil de alimentação de pó e, quando a válvula é aberta, ele é puxado diretamente para o fluxo de líquido principal em alta velocidade.
Estágio 2
A mistura de pó/líquido passa imediatamente para o cabeça de trabalho (rotor-estator) e é submetida a um intenso cisalhamento mecânico e hidráulico. Isso garante que ela seja completamente dispersa e livre de aglomerados.
Estágio 3
O produto é bombeado de volta para o tanque de processo pela ação de autobombeamento da máquina. Uma vez concluída a adição do pó, um curto período de recirculação completa o processo.
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Estágio 1
Estágio 1
O tanque é carregado com água deionizada e a recirculação através do Flashmix é iniciada. O alginato é adicionado ao funil de alimentação de pó e, quando a válvula é aberta, ele é puxado diretamente para o fluxo de líquido principal em alta velocidade.
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Estágio 2
Estágio 2
A mistura de pó/líquido passa imediatamente para o cabeça de trabalho (rotor-estator) e é submetida a um intenso cisalhamento mecânico e hidráulico. Isso garante que ela seja completamente dispersa e livre de aglomerados.
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Estágio 3
Estágio 3
O produto é bombeado de volta para o tanque de processo pela ação de autobombeamento da máquina. Uma vez concluída a adição do pó, um curto período de recirculação completa o processo.
As Vantagens
O uso de um misturador de alto cisalhamento no lugar de um simples agitador para essa aplicação tem as seguintes vantagens:
- O efeito espessante do alginato é maximizado, aumentando o rendimento das matérias-primas. Os produtos podem ser reformulados usando quantidades reduzidas de alginato, diminuindo os custos das matérias-primas.
- Os tempos de processamento drasticamente reduzidos eliminam o risco de aumento não intencional da temperatura causado por longos tempos de mistura.
- Não há necessidade de pré-misturar o alginato com outros ingredientes, pois ele pode ser adicionado diretamente no tanque ou no funil de alimentação de pó.
- Mistura sem aglomerados.
- O erro do operador durante a adição de pó é praticamente eliminado.
- O pó pode ser incorporado apesar do aumento da viscosidade.
- Maior uniformidade entre as bateladas.
Há uma variedade de misturadores para essa aplicação, cuja seleção dentre eles é ditada pelo tamanho da batelada, pela viscosidade do produto final e pelo grade e porcentagem da goma usada.
Misturadores de alto cisalhamento por imersão
- Pode ser usado sozinho para receitas de baixa viscosidade ou em conjunto com um raspador para produtos com viscosidades mais altas (como mostrado)
- Adequados para bateladas de até 1.000 litros
- Muitas unidades podem ser usadas com suportes de piso
- Unidades menores disponíveis para P&D e produção piloto
- Fácil de limpar
Misturadores em linha de alta viscosidade
- Especialmente projetados para processar produtos viscosos
- Capaz de hidratar concentrações mais altas de alginato do que os misturadores Silverson em linha padrão
- Autobombeamento, sem necessidade de uma bomba adicional, mesmo no processamento de produtos altamente viscosos
- Facilmente adaptado ao processo existente
- Aeração minimizada
- Construção ultra-higiênica
- Pode ser usado para descarregar o tanque
Silverson Flashmix
- Ideal para dispersar rapidamente grandes volumes de pó
- Adequado para misturas de alta viscosidade
- Necessidade mínima de intervenção do usuário
- O pó pode ser adicionado diretamente no funil, sem necessidade de pré-mistura
- Adição controlada de pó para reduzir a formação de aglomerados
- Ideal para bateladas maiores ou repetidas bateladas menores
- Aeração minimizada
- Requisitos de limpeza minimizados
- Modelos higiênicos disponíveis
Misturadores de alto cisalhamento de fundo de tanque
- Adequados para essa aplicação quando usados em conjunto com um raspador para manter a uniformidade do produto no tanque
- Sem eixo imerso - reduz os requisitos de limpeza