Línea de producción de bebidas instantáneas

Polvos procesados: azúcar granulado, rebaudiósido M, cacao en polvo y otros ingredientes "menores" 

Proceso de mezcla de ingredientes alimentarios

Objetivos: Nuestro cliente, situado en el área metropolitana de Atlanta, Estados Unidos, es un fabricante de bebidas instantáneas, gelatinas, postres veganos, pudines, etc.
El proyecto de ampliación de las instalaciones surge de la necesidad de adaptarse a los nuevos formatos de entrega de ingredientes. Así, la nueva línea permitirá suministrar los ingredientes principales en distintos envases para adaptarse a las distintas recetas y permitir la introducción de todos los ingredientes menores en el proceso. Los nuevos métodos de entrega requieren la adaptación del sistema actual de sacos grandes a sacos de 25 kg y la introducción manual, previamente pesada, de sabores en polvo.
Como algunos ingredientes están recubiertos, es imperativo tener en cuenta la prevención de la atrición de estas partículas. Todos los ingredientes deben mezclarse para obtener una mezcla homogénea sin crear finos adicionales y, a continuación, volver a empaquetarse en una bolsa grande para su reenvasado y envío. El volumen de mezcla requerido es el de un saco grande de ingredientes mezclados, es decir, una capacidad de mezcla de una tonelada.

Solución propuesta: La nueva instalación incorpora 2 estaciones de vaciado de big bag y bolsas combinadas Duopal®, 2 alimentadores de tornillo, un mezclador de paletas (con capacidad de inyección de vapor para una acción de mezcla suave y recubrimiento de partículas) y una estación de llenado de big bag FlowMatic®02.

1. Estaciones de vaciado de big bags y bolsas combinadas Duopal®

Los dos ingredientes principales de la línea de proceso se entregan en bolsas grandes. Como la línea tiene que producir más de 60 recetas diferentes, la instalación de 2 estaciones de vaciado para big bags y bolsas permite la apertura de los 2 tipos de envases en la misma estación de trabajo, limitando el espacio de suelo necesario. Esta configuración permite a los operadores garantizar un suministro regular de los principales ingredientes, al tiempo que se adapta a las diferentes recetas que requieren el desembalaje de bolsas de papel de 25 y 50 kilos.
Los big bags se cargan en la estación Duopal® mediante un polipasto eléctrico y una cruz de manipulación. El operario coloca fácilmente las 4 asas del big bag en la estructura. Una vez colocado el big bag, el operario acopla el manguito de descarga al tubo telescópico de doble pared. El tubo asegura un sellado total al vaciar la bolsa grande. Mantiene el manguito bajo tensión para permitir un flujo de fluido, al tiempo que garantiza un trabajo ergonómico para el operario. La estación de vaciado también está equipada con cilindros de masaje para deshacer los grumos o los trozos de polvo que contiene el big bag. La estructura de la estación Duopal® es de acero inoxidable 304 (diseño de calidad alimentaria).

Justo debajo de la caja de deshielo está el recinto de vaciado de bolsas. El operario abre la puerta de acceso abatible y coloca la bolsa en la rejilla de seguridad. A continuación, el operario puede utilizar una herramienta de corte específica para abrir la bolsa y verter el contenido en la tolva. Se pesa toda la estación. El panel de control informa a los operadores del nivel de vaciado alcanzado. También garantiza la trazabilidad de los lotes para registrar las entradas de material, las cantidades utilizadas, las fechas, la información sobre las recetas, etc.
En cada estación de descarga de sacos y bolsas grandes hay filtros de polvo integrados que contienen y filtran el polvo de los diferentes puntos de descarga. Los filtros de polvo están dotados de un equipo que permite a los operarios recuperar el polvo contenido en los cartuchos. Un tanque de aire comprimido está conectado a una serie de boquillas que envían chorros de aire a través de los cartuchos filtrantes. De este modo, los filtros permanecen limpios y los finos pueden volver al proceso.
Como algunos materiales tienden a aglomerarse, las trituradoras se colocan bajo la tolva de descarga de las estaciones Duopal®. Las trituradoras destruyen los aglomerados y las aglomeraciones. La instalación se completa con una válvula rotativa situada debajo de la trituradora para permitir el control del flujo de material y la dosificación. En el interior de la carcasa de la válvula rotativa hay un rotor dividido en compartimentos que permite dosificar los ingredientes. Las válvulas rotativas utilizan un accionamiento de frecuencia variable para controlar la velocidad a la que giran.

2. Alimentadores de tornillo 

Para cantidades de polvo que representan un porcentaje muy pequeño de la receta global que se va a mezclar, los operarios tienen que prepesar y añadir cantidades muy precisas en el mezclador posterior. Por lo tanto, para ahorrar tiempo y mejorar la ergonomía, se utiliza una pequeña tolva de dosificación para cargar regularmente pequeñas cantidades de polvo de la receta actual.
Una pequeña tolva de dosificación alimenta un dosificador de tornillo equipado con células de carga. Estas células de carga indican al PLC cuánto peso se "pierde" del punto de alimentación (en este caso la tolva de dosificación). Se trata de un sistema de "pérdida de peso". Dada la densidad aparente y las características de flujo de algunos polvos, es posible alcanzar una precisión de dosificación de 5 gramos. El principio de funcionamiento es sencillo: el material se extrae de la cámara de almacenamiento principal mediante un pequeño tornillo que lo "empuja" a un tubo horizontal unido al cuerpo principal.
El alimentador también está equipado con un agitador accionado por un motor secundario. De este modo, se superan los problemas de flujo y se garantiza una alimentación constante. Para este proyecto, el alimentador de tornillo utilizado es un alimentador D12 que proporciona un caudal teórico de 524 litros por hora.

3. Mezclador de paletas

Como se ha mencionado anteriormente, el cliente quiere dimensionar la capacidad de la batidora para llenar una bolsa grande por lote de recetas mezcladas. Teniendo en cuenta las diferentes densidades aparentes de los distintos productos manipulados, la capacidad de la mezcladora se dimensionó para un volumen total de 1500 litros, es decir, un volumen máximo de trabajo de 1100 litros.
La tecnología elegida es la de una mezcladora de paletas. La mezcladora de paletas Palamatic Process es ideal para mezclar ingredientes de diferentes densidades y tamaños, ya que el diseño de las rejas "lanza" los ingredientes hacia arriba a tal velocidad que la mezcla se produce en el aire, en una zona sin gravedad donde la densidad y el tamaño son irrelevantes. La mezcladora de paletas estándar consta de un motor, una caja de cambios, un acoplamiento y un eje con accesorios en forma de pala que golpean los ingredientes provocando un movimiento multidireccional que mezcla rápidamente los gránulos y los polvos.
En función de los requisitos de producción, la mezcladora de paletas puede diseñarse para un procesamiento por lotes o continuo. La salida puede personalizarse con una brida atornillada o una trampilla para permitir un vaciado completo y rápido sin restos de producto en el cuerpo de la mezcladora.
Se ha añadido a la mezcladora un dispositivo de vapor limpio hecho a medida para facilitar los efectos de aglomeración, así como el recubrimiento de las partículas de azúcar con la adición de aromatizantes y edulcorantes artificiales. El eje ha sido diseñado con tecnología "cantilever" para permitir un acceso rápido y fácil al interior de la batidora para una limpieza rápida entre recetas de lotes.

4. Estación de llenado de big bags FlowMatic®02

Una estación de llenado de big bags se instala directamente en la salida de la mezcladora. El modelo elegido es el Flowmatic®02. El big bag está suspendido sobre horquillas redondeadas y un cilindro neumático permite subirlo y bajarlo progresivamente a su paleta de manipulación. Una junta hinchable asegura el conducto de big bag a la estructura de descarga y garantiza una conexión estanca. La anchura de las horquillas es ajustable manualmente para acomodar big bags de diferentes tamaños.
Un manguito flexible conecta la mezcladora con la estación de envasado de big bags. Esto aísla el peso del equipo y evita cualquier interferencia con las células de carga instaladas bajo la estructura de la estación de llenado. Al final de la línea, se consigue el objetivo: llenar una gran bolsa con ingredientes alimenticios mezclados cada 15 minutos.