MEZCLADO DE ALIMENTOS

M.C. Ma. Luisa Colina Irezabal

Mezclado de Alimentos El mezclado es una operación unitaria ampliamente utilizada en el procesamiento de alimentos Es la operación mediante la cual se obtiene una distribución uniforme de dos o más componentes y es lograda por medios mecánicos

Además de la mezcla de componentes, el mezclado puede ser empleado con otros fines: - Realización de trabajo mecánico (amasado de masas de panadería) - Promoción de la transferencia de calor (congelación de helados) - Promoción de la transferencia de masa (lixiviación de componentes) - Promoción de reacciones químicas y biológicas (fermentación)

El mezclado ejerce un importante efecto sobre las propiedades funcionales y las características sensoriales de los alimentos Por ejemplo, en las masas de panadería, durante el mezclado y amasado se facilita la formación de enlaces de hidrógeno y disulfuro responsables de la estructura y consistencia del gluten, a la que se debe la característica textura del pan.

El mezclado es sumamente importante cuando se trata de la elaboración de algunos alimentos en los que la concentración de sus diversos componentes debe cumplir con normas o legislación Por ejemplo, en mezclas de vegetales; en salchichas, jamones y otros productos cárnicos; en productos fortificados con vitaminas y/o minerales, etc

Los componentes de una operación de mezclado pueden ser:

El grado de uniformidad obtenido en una mezcla varia de acuerdo a la naturaleza de los componentes En el caso de líquidos miscibles de baja viscosidad o sólidos altamente solubles en líquidos puede obtenerse un alto grado de uniformidad en la mezcla Un mezclado menos uniforme se obtiene con líquidos viscosos, pastas y productos secos

MEZCLADO DE ALIMENTOS SECOS Cada ingrediente, posee propiedades físicas que afectan su capacidad para ser mezclado con otros ingredientes

Entre las propiedades que mas importancia tienen durante el mezclado de alimentos secos se pueden mencionar: - Tamaño de partícula - Densidad - Forma y características de superficie - Higroscopicidad - Adhesividad - Susceptibilidad a cargas electrostáticas

El tamaño de partícula es el factor que más influye sobre el mezclado uniforme de los alimentos secos Teóricamente si todos los ingredientes tuvieran el mismo tamaño de partícula, seria muy fácil mezclarlos y no ocurriría segregación. En diversos estudios se ha demostrado que conforme se incrementa el tamaño de las partículas, se requiere mas tiempo para obtener un mezclado uniforme (con menos de un 10 % de coeficiente de variación entre muestras); sin embargo, en la practica es necesario mezclar partículas con un amplio rango de tamaños.

Por lo general se consiguen mezclas mas uniformes con aquellos productos cuyo tamaño, forma y densidad son semejantes Diferencias excesivamente grandes en estas características pueden incluso impedir su mezcla.

La homogeneidad en el mezclado es tanto más difícil de conseguir cuanto más diferentes son las cantidades de cada componente.

El componente que se encuentra en menor proporción, es el más difícil de homogeneizar.

La uniformidad del producto final depende principalmente de: -Tipo de mezcladora empleada -Condiciones del mezclado (velocidad, temperatura, tiempo) -Composición del alimento

Con algunas mezclas, después de que inicialmente se consigue una uniformidad en el mezclado, ésta se rompe y los productos comienzan a separarse (segregación). En estos casos es de suma importancia controlar con exactitud el tiempo de mezclado

SEGREGACIÓN DE LOS INGREDIENTES DE UNA MEZCLA SEGREGACIÓN

Tendencia a la separación de los componentes de una mezcla

Las principales causas principales de la segregación son: -

Diferencias en el tamaño de los componentes Diferencias en la densidad de los componentes Forma de las partículas Realizar un Sobre-Mezcaldo

El objetivo de una mezcladora es mover las partículas de los ingredientes Cuanto mayor sea el movimiento de partículas realizado, mas rápido y eficiente será el mezclado

La selección del tipo y tamaño de mezcladora mas adecuado depende de -Tipo y cantidad de producto a mezclar -Velocidad de agitación necesaria para efectuar el mezclado - Consumo energético

Existen básicamente 2 modalidades de mezcladoras para productos secos: 1) Aquellas en las que el material se mueve como consecuencia del movimiento de rotación del recipiente que lo contiene

2) Aquellas en las que el material es impulsado por la acción de un transportador helicoidal

- Mezcladoras de Volteo

-Mezcladoras de Cinta -Mezcladoras Verticales de Tornillo

Mezcladoras en las que el material se mueve como consecuencia del movimiento de rotación del recipiente que lo contiene:

1) Mezcladoras de Volteo Operan volteado la masa de los sólidos en un tambor giratorio de forma variada. Algunas formas típicas de estas mezcladoras son:

Mezcladoras de Volteo

Las mezcladoras de volteo se llenan sólo hasta la mitad de su capacidad y giran a velocidades entre 20 y 100 rpm La velocidad de volteo debe ser siempre inferior a la velocidad crítica (aquella velocidad a la que la fuerza centrífuga supera a la de la gravedad) Para mejorar su efectividad se colocan deflectores, paletas contra rotatorias o sistemas giratorios internos.

Patrón de mezclado en una mezcladora de tambor

Mezcladoras en las que el material es impulsado por la acción de un transportador helicoidal

2) Mezcladoras de Cinta Estas mezcladoras poseen en su interior dos o mas cintas metálicas giratorias en forma helicoidal, con las que además del mezclado el alimento se desplaza a través de la mezcladora

Mezcladoras de Cinta

Las mezcladoras de cinta (sencilla o doble) son muy utilizadas para el mezclado de ingredientes secos finamente particulados, como mezcla de granos de cereales (antes de la molienda), harinas, mezclas para pasteles, sopas deshidratadas, incorporar aditivos, etc.

3) Mezcladoras Verticales de Tornillo Están constituidas por un tornillo vertical que gira sobre su eje, en el interior de un recipiente cónico, que a su vez gira sobre su eje longitudinal. Mediante este sistema se consigue una intensa acción de mezclado, por lo que resultan muy eficaces ciando se desea incorporar una cantidad muy pequeña de un determinado ingrediente (ej: adición vitaminas a chocolates en polvo, etc)

TIPOS DE MUESTRAS Una mezcla perfecta de partículas de igual tamaño indica que independientemente de la región donde tomemos una muestra, encontraremos la misma proporción de cada tipo de partículas . La mezcla perfecta, a menos que se haga manualmente, NO es posible obtenerla en una mezcla real Lo que se pretende lograr es una mezcla aleatoria o mezcla al azar y evitar tener mezclas segregadas

Mezcla Perfecta

Mezcla al azar

Mezcla segregada

Mezcla aleatoria es aquella en que la probabilidad de que una partícula de un determinado componente se encuentre en una muestra es proporcional al número de partículas de ese componente en la mezcla total

En los procesos industriales de mezclado, lo que se espera obtener son MEZCLAS ALEATORIAS ya que son, en teoría las mejores mezclas que pueden lograrse en la práctica (no es posible obtener mezclas perfectas)

Cuando se desea valorar una mezcla, generalmente se utilizan los

INDICES DE MEZCLADO (M) En ellos se compara la desviación estándar de una muestra de la mezcla en estudio, con la desviación estándar de toda la mezcla tanto al inicio del proceso, como la desviación estándar esperada al final del mismo (mezcla aleatoria)

σm = desviación estándar de la muestra evaluada σ0 = desviación estándar de la mezcla inicial σ∞ = desviación estándar de la mezcla esperada al final del proceso Existen muchos índices de Mezclado debido a que los sólidos son sistemas complejos, que no pueden ser caracterizados de igual manera en todas las aplicaciones y circunstancias

INDICES DE MEZCLADO

Tiempo de Mezclado

La homogeneidad de una mezcla depende del tiempo de mezclado

La homogeneidad no aumenta indefinidamente con el tiempo, sino que existe un tiempo de mezclado óptimo Esto se debe a que durante el proceso de mezcla compiten mecanismos de mezclado y desmezclado o segregación de los componentes.

El tiempo de mezclado se relaciona con la desviación estándar de una manera exponencial: 2.4

Si

2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2

Tiempo óptimo de mezclado Mezclado Homogéneo

1.0 0.8 0.6 0.4 -10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

tiempo (minutos)

METODOLOGÍA PARA LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE MEZCLADO

1)

Se toman muestras de la mezcla a diferentes tiempos durante la operación de mezclado

2) Las muestras se analizan para determinar la concentración de los componentes en ellas

3) Se define al concentración media final que se requiere en la mezcla ( ), así como el coeficiente de variación (CV) máximo que puede permitirse en esa mezcla, y con ellos se calcula el valor de σ∞

4) Se calcula el valor de σ0 5) Se obtiene la Desviación Estándar de cada lote de muestras tomada en cada tiempo

6) Se calculan los diferentes Índices de Mezclado de cada lote de muestras tomada en cada tiempo

7) Se obtienen las gráficas de Índice de Mezclado vs. Tiempo, las cuales indican el funcionamiento de la mezcladora y la eficiencia del mezclado

8) Se calcula el tiempo óptimo de mezclado tm