混合和搅拌是食品生产中最常见的步骤。无论什么样的食物或饮料，在其制作过程中的某个生产节点上， 都会涉及到混合或搅拌。如此普遍的应用，也存在着很多常见的问题。如果向混合和搅拌设备供应商的客户询问需求，那么诸如卫生、产量、灵活度、一致性、数字化能力等一系列常规事项都会被提及。

高剪切液体混合器 Likwifier 品牌的所有者 EnSight Solutions 公司销售专家 Gary Seiffer 表示，这些常规事项存在着普遍性，但它们也在不断变化。“我们力求做到想客户所想。”Seiffer 说，“食品生产商希望通过他们现有的设备来提高产能，同时提高生产质量，因此快速排序的均匀混合显得尤为重要。”

Blentech 公司的资深自动化销售工程师 Matthew Hartman 表示，现在的趋势是定制化的全方位设备，更加专业化也是趋势之一。“我们已经看到了一些思想上的转变。”Hartman 说，“在过去，客户寻求的是全方位设备。 而现在，越来越多的客户要求为特定系列产品设计高度优化的流程，寻求以最低的花费得到最好的产品质量。”

从客户角度来说，他们最大的需求之一是高产量，这对设备来说可能是个很棘手的问题。随着生产线或工厂的产量增加，混合和搅拌的操作性能必须随之跟上。但这可能遇到 一些挑战，原因有两点：第一，混合和搅拌必须彻底进行， 而这个过程对设备有一定的要求。第二，混合和搅拌通常是预先设定的批处理过程，原料的使用量必须以精确比例组合在一起。

大批量生产

提高批量生产量的一种方法是直接增加批量的规模，这就意味着升级设备的容量。Charles Ross ＆ Son 公司的技术总监 Ken Langhorn 表示，这可以通过使用多个混合容器来完成，混合容器的排布使得生产线始终处于工作状态。

“缓冲罐或二次罐能够提供稳定的输出。”Langhorn 说， “使用变罐式混合器时，可以使用多个可互换的混合容器来实现这一点。通常情况下，变罐混合器可以使用三个容器进行操作：一个混合，一个卸料，另一个清洗，为下一批次做准备。”

然而，在有些应用中批量混合和搅拌不能满足生产要求。 这时，内联选项能够在减少占地面积和节约钢材的基础上提供更大的容量。

IKA-Works 公司的区域销售经理 Lee Holliday 说：“通过内联选项处理加工要求的优势在于能够以流程为导向进行生产。”例如，当需要通过大型容器来满足生产需求时，工厂内的空间需求就会一大挑战。而通过添加内联设备就能够在不会影响生产质量的基础上显著减少所需的空间。“此外还有一大好处就是减少对于填充原料或清洁人员的劳动力需求。”他补充道。

可靠的方法

除了前文提到的一系列优势，内联混合在工艺上也有优点，特别是当固体（通常是粉末）与其不相溶的液体（即粉末不会溶解在液体中）结合时，固体和液体以悬浮液的形式 聚集在一起。类似的情况通常出现在粘性产品中，例如蘸酱， 调味品和调味汁。

比较常见的配置是一个内联的高剪切混合器，它使用的是浸入管道的转子。转子中部的液体速度与其尖端处的液体速度的差异产生剪切或流动力。这种剪切力可以通过增加定子来加强。定子是一个包围转子的套筒，当液体流出时，它会提高液体的流动。高剪切力创造了一种环境，在这种环境中， 粉末或不混溶的液体可以以最大效率分散（也可以通过转子安装在罐底分批进行高剪切混合）。

产品一经混合，在进一步加工或包装之前要保持这种状态的常用方法是使其穿过高剪切泵。Seiffer 说，然而这种做法存在难以清洁的问题，会使产品转换出现更多不确定性， 因此很多加工商在处理原料时都避免采用。“在高速剪切混合的情况下，越来越多的客户希望在混合后减少或取消剪切泵的使用，而 Likwifier 就是这样的产品。”他说。

冷却和加热的时间控制

在加工过程中通过混合和搅拌设备加热或冷却产品都是很 常见的做法。温度变化通常通过“夹套”混合容器实现，该混 合容器在内外壁之间有一层供热流体通过的分层。从安全的角度来看，用这种方式来加热和冷却产品既节能又可靠，并且可以将其归为 HACCP 计划中的关键控制点。 Seiffer 说，通过温 和的冷却也可以使产品成分更稳定。“如果以恒温方式取代加热， 那么应用的范围就能得到拓展。”他表示，“让产品始终保持在冷却的状态以避免其发生分解或分离是非常重要的，在这一点上我们做得非常好。”

在混合和搅拌期间冷却产品的另一种方法是通过引入二氧化碳或氮气等冷却剂来实现。这个方式通常在碎肉加工中使用。 该过程中，碎肉尽可能保持在冷却状态，以便更容易形成饼或块的形态。

RMF 钢铁公司副总裁 Scott Robertson 表示，一些最终用户希望冷却的速度越快越好，以提高产量。问题是如果冷却发 生得太快，它会使碎肉或其他产品变得非常硬以至于可能会损坏混合设备。他说，防止这种情况的最佳方法是监控使用设备的功率。

“跟踪温度是最终用户所做的事情，此外也可以通过读取流经驱动器的电流来监控。当电流过高时，可以在发生损坏之前关闭混合器。”Robertson 说，“使用二氧化碳或氮气来冷却肉类时，产品会迅速降温且难以移动。这时，你不会想要把它放到混合器内，因为这样的产品可能会造成设备损坏。”

数据的重要性

供应商表示，对混合和搅拌设备的运行参数进行监测变得日趋重要。与其他大多数类型的食品加工设备一样，混合和搅拌设备也通过生成和接收数据、存储配方和其他信息，甚至加入工业物联网等方法不断扩大其数字容量。

Langhorn 表示，Charles Ross ＆ Son 公司的混合设备最重要的改进是控制系统。“它们不仅监控温度、压力、搅拌器速度和电机负载等关键参数，而且还能够在批次的关键阶段通过操作提醒或自动程序添加配料。”

Seiffer 认为 EnSight 已经在自动化方面达到与“客户所希望的一样先进”。“我们可以通过对温度的监测来实现生产过程中不同时间段的升温和降温。例如，在我们的混合器 / 搅拌机系列中，如果加热时间较长，那么就可以设定从低温加工开始， 以达到特定的效果，然后才升高到更高的温度来完成产品配置或准备热灌装。”

数据的重要性不仅仅体现在生产端，Holliday 表示，IKAWorks 公司开发的 magicLAB 可以捕捉并导出关键的趋势数据， 以便帮助产品更轻松地从实验室过渡到生产阶段。“任何开发过程都可以收集和下载包括速度、温度、扭矩、时间等在内的信息。”

由于搅拌和混合是许多食品配方的基础，对产品质量有着相当直接的影响，因此经常会从供应链下游的消费者那里得到 直接的反馈。Seiffer 说：“有时，甚至会觉得我们把产品直接卖给了最终用户而不是加工商。”

本文摘自Food Processing杂志

作者：Pan Demetrakakes