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Jun 17, 2023

微量原料を混合する際の考慮事項

Rene Meira Medina 氏、Gericke USA 執行副社長 | 2021 年 10 月 11 日 最近、ベストセラー製品の新バージョンの開発を任された食品技術者からミキサーの見積もり依頼を受けました。

Rene Meira Medina 氏、Gericke USA 執行副社長 | 2021 年 10 月 11 日

私は最近、ベストセラー製品の新バージョンを開発する任務を負った食品技術者から、よりクリーンなラベルとすべて天然の機能性成分を使用したミキサーの見積もりリクエストを受け取りました。 新しいレシピでは、これらの材料のいくつかを 20% から 1% 付近またはそれ未満の量で使用する必要がありましたが、テスト ラボのミキサーでは均一な混合物を一貫して生成することができませんでした。 成分量が混合物の 20% に近づくと (微量成分と呼ばれることがよくあります)、または 1% 付近またはそれ以下になると (微量成分と呼ばれます)、多くの種類のミキサーでは最終製品の均一性に問題が生じるのが一般的です。 しかし、これらの微量原料は均一に混合するのが難しいだけでなく、通常、従来の原料よりも高価であり、その繊細で敏感な性質のため、加工には特別な考慮が必要になることがよくあります。 残念なことに、食品、飲料、栄養業界の製品開発専門家は、コストのかかる試行錯誤を通じてこれらの問題について学ぶことが増えています。

ほとんどの医薬品加工業者は、非常に少量の有効成分 (API) やフレーバーを、はるかに大量のさまざまな賦形剤と混合することに長年投資してきましたが、栄養補助食品やより健康的な食品や飲料に対する消費者の需要の急増により、企業は経験が浅くなっています。微量原料を加工して、この需要を満たす新製品を開発します。 これらのプロバイオティクス、ハーブ、スパイス、微量元素、および/または医学的または予防的な健康上の利点（マーケティング上の重要な利点とともに）を与える可能性のあるその他のより健康的な成分は、通常、望ましい機能を損なうことなく微量成分として非常に少量使用されます。 ただし、亜麻仁や大豆タンパク質などのこれらの原料の多くは、その味や食感のため、主要原料によってマスクする必要があることがよくあります。 配合量がわずかに多くても、消費者の受け入れに悪影響を与える可能性があります。

レシピで 1 つ以上の微量材料を混合する必要がある場合、一部の種類のミキサーは、設計上、他の種類のミキサーよりもそれらを均一に統合することができます。 回転による半径方向の分散を同時に適用するミキサーと、軸方向の流れ (混合ローターに対して平行に移動) と半径方向の流れ (混合ローターに対して垂直に移動) の組み合わせにより、成分を側面および上下から引き込むのに必要な乱流を生成します。表面に沿って貴重な微量成分を失うことなく、混合ゾーンにそれらを導きます。 ただし、この乱流は、繊細な微量成分に損傷を与える可能性がある過度のせん断を避けるために慎重に制御する必要があります。

これらの相反する力を加えてせん断を最小限に抑える混合コンセプトの 1 つは、二重シャフトの逆回転の水平混合ローターを使用して流動床を生成します。 これにより、混合する生成物の流れが懸濁液中で合流することが可能になり、各粒子の表面積が大量に混合にさらされ、高い粒子交換値が得られます。 同時に、混合ツールは常に混合チャンバーを通る材料の流れを導き、その後分離して戻り、激しい混合動作を行います。 このタイプの混合はバッチ混合システムに適用されており、通常、投入成分の数に関係なく、30 秒以内に均一な混合物が得られます。 分散と半径方向および軸方向の流れの最適な組み合わせを組み込んだ同じコンセプトが、連続混合にも適用されます。 混合スクリューツールの回転により前進運動が生じ、スクリューとバレルの間に流動化ゾーンが形成され、バッチに匹敵する強力な混合動作が実現します。

対照的に、リボンブレンダーは半径方向の力と軸方向の力の両方を加えますが、最大限の均一性を達成するために必要な半径方向の分散によって提供される前後の動きを欠いています。 プラネタリーミキサーは、多くの場合、大量のせん断を必要とする厚い材料の混合に優れており、引裂き力に耐えることができる場合や、最終的な粒子のサイズや形状が重要ではない場合に適しています。