Důležité výrobní vlastnosti práškových nápojů

27. 8. 2017

V prodejních automatech jsou nápoje jako káva, horká čokoláda a polévky připravovány rozpuštěním práškové formy ve vodě. Dávkování prášků musí být přesně řízeno, aby se při rekonstituci dosáhlo konzistentního výsledku a zabránilo se zablokování přístroje. Díky přirozeným vlastnostem mnoha potravinových prášků je to často velmi obtížné. Prášky s vysokým obsahem tuku mohou být kohezní a mít proměnlivé tokové vlastnosti, pokud jsou ponechány delší dobu, mohou být náchylné k agregaci. Tyto problémy mohou také zvýšit variabilitu nebo dokonce způsobit nevyhovující výsledky v tradičních zkouškách průtoku prášku, jako je sypný úhel, průtok tryskou a testování smykového tření.

Různé způsoby skladování a dávkování, využívané jednotlivými stroji, vystaví práškový materiál řadě faktorů, které mají vliv na jeho charakteristiku. Neexistuje pouze jeden parametr, který by dokázal přesně popsat chování prášků ve všech typech prodejních automatů. Proto musí být studována celá řada vlastností prášků, které umožní porozumět jejich chování při různých dávkovacích mechanismech.

Vliv výrobních podmínek

Tři podobné prášky byly připraveny pro dávkování v prodejních automatech. V závislosti na typu stroje ukážeme rozdíly ve způsobu skladování prášků (např. velikost skladovací nádoby nebo vlhkost a teplota okolí, kde je stroj umístěn) a způsobu dávkování (gravitací, šnekovým dopravníkem atd).

Tyto tři prášky byly charakterizovány pomocí práškového reometru FT4 Powder Rheometeru® (Freeman Technology), který odhalil jasné a opakovatelné rozdíly, které se lišily s ohledem na zkušební podmínky.

Obr. 1: Práškovy reometr FT4 Powder rheometr

Výsledky

Dynamické testování: Základní toková energie (BFE)

Vzorek 3 vykazoval vyšší základní tokovou energii (BFE) než další dva vzorky, což naznačuje, že by byl odolnější vůči dynamickým podmínkám s nuceným prouděním, například v zásobníku se šroubem. Mezi vzorky 1 a 2 nebyl pozorován žádný rozdíl a lze tedy usuzovat, že v tomto typu zařízení se prášky budou chovat podobně.

Obr. 2: Dynymický test základní energie toku (BFE)

Vzorek 1 byl více stlačitelný než další dva vzorky a z toho vyplývá, že pokud by byl skladován ve velkých množstvích, byl by náchylnější ke konsolidaci. Nižší stlačitelnost byla pozorována u vzorků 2 a 3, což znamená menší konsolidaci, a proto jsou vhodné pro stroje s většími zásobníky.

Obr. 3: Objemový test stlačitelnosti

Vzorek 2 způsobil podstatně nižší pokles tlaku než vzorek 1, který zase generoval nižší tlakový pokles než vzorek 3. Nízký pokles tlaku znamená vysokou propustnost, to znamená, že vzorek 2 by byl nejméně problematický při dávkování gravitací, jelikož vzduch může snadno proudit skrz, aby vyplnil prostor uvolněný práškem. Méně propustné materiály by pravděpodobně měly problémy u tohoto typu dávkovače.

Obr. 4: Objemový test propustnosti

Závěr

Víceparametrová charakterizace prášků reometrem FT4 Powder rheometer umožnila identifikovat významné rozdíly mezi třemi podobnými materiály. Při vysokém BFE a nízké permeabilitě vzorku 3 lze očekávat problémy během dávkování. Vzorek 1 má vyšší stlačitelnost, a tak je větší pravděpodobnost, že bude kompaktní během skladování, což vede k problémům s dávkováním, pokud je uložen ve větších zásobnících.

Úspěšné zpracování vyžaduje, aby prášek a proces byly dobře sladěny a není neobvyklé, že stejný prášek funguje dobře v jednom procesu, ale špatně v jiném. Spíše než se spoléhat na charakterizaci jednotlivých výsledků pro popis chování napříč všemi jednotlivými fázemi výroby, komplexní přístup FT4 simuluje řadu jednotkových operací, umožňující přímou analýzu, jak reagují práškové materiály na různé procesní a okolní podmínky.