作者：Jeanne Schweder

　　隨著消費(fèi)者口味和生活方式持續(xù)變化，他們對(duì)食品品牌的期望也隨之改變。食品不再僅僅是營(yíng)養(yǎng)的來源，選擇什么樣的食品如今已成為個(gè)人身份或環(huán)保目標(biāo)的體現(xiàn)。食品加工企業(yè)緊隨這一趨勢(shì)，運(yùn)用具備相應(yīng)能力的設(shè)備來應(yīng)對(duì)這些新挑戰(zhàn)。

　　“我們看到，以健康成分、植物基蛋白質(zhì)和功能性食品為核心的新產(chǎn)品開發(fā)呈上升趨勢(shì)。”Ross Mixers 公司銷售總監(jiān)Christine Banaszek 表示，“激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、高昂的原料成本和供應(yīng)鏈的不確定性，促使制造商重新審視現(xiàn)有混合工藝，并轉(zhuǎn)向更高效、更加經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。制造商正在尋找優(yōu)化生產(chǎn)流程、減少能源消耗、降低浪費(fèi)，并最大化人員效率的方法。”

　　Infini-Mix 母公司North American Process 銷售副總裁Joby Ferary指出，消費(fèi)者的口味也在發(fā)生變化。“例如，他們?nèi)缃駥で箫L(fēng)味更濃烈、香料更豐富的醬料，含有更多配料和點(diǎn)綴的堅(jiān)果醬和冰淇淋。這要求制造商能夠使用同一設(shè)備處理多種添加劑，并在不同配方間實(shí)現(xiàn)快速切換，減少浪費(fèi)并縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間。”

　　利樂（Tetra Pak）公司加工解決方案與設(shè)備渠道管理及關(guān)鍵組件產(chǎn)品組合經(jīng)理Luis Roberto Pontes 指出，消費(fèi)者對(duì)那些有助于減輕環(huán)境危害、減緩氣候變化影響的產(chǎn)品需求不斷增加。“越來越多的人寄希望于品牌幫助他們做出有益于地球的選擇。透明且有意義的標(biāo)簽，例如‘零廢棄’或‘凈正向’的食品生產(chǎn)和加工方式，有助于消除消費(fèi)者的質(zhì)疑。”Pontes 進(jìn)一步補(bǔ)充道：“有些人親眼目睹了氣候變化的影響，他們正在調(diào)整飲食和生活方式以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。植物基、天然、應(yīng)季和合成成分的使用正在上升，許多人對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念也愈發(fā)感興趣，這種理念強(qiáng)調(diào)材料的再利用和回收。”

　　制造商的應(yīng)對(duì)措施

　　混合攪拌設(shè)備制造商該如何改進(jìn)設(shè)備以應(yīng)對(duì)這些需求呢？“在各行各業(yè)中，速度始終是企業(yè)關(guān)注的核心之一。”粉體混合解決方案供應(yīng)商Gericke 集團(tuán)執(zhí)行副總裁ReneMedina 表示，“對(duì)于攪拌機(jī)而言，這意味著在批次生產(chǎn)前能夠快速完成設(shè)備調(diào)試，縮短生產(chǎn)周期，并在批次之間實(shí)現(xiàn)快速清潔，同時(shí)不影響產(chǎn)品質(zhì)量。在干物料和配料的混合過程中，我們看到越來越多企業(yè)轉(zhuǎn)向干式清潔，這能有效減少液體原位清洗（CIP）的使用頻率。”

　　IKA Works 公司工藝總監(jiān)Lee Holliday 補(bǔ)充道：“食品加工商正在尋求能在時(shí)間、功能、質(zhì)量和成本之間取得平衡。這意味著解決方案不僅要便于操作、產(chǎn)出合格產(chǎn)品，還要具備成本效益。實(shí)施符合現(xiàn)行良好生產(chǎn)規(guī)范（cGMP）的生產(chǎn)流程，確保結(jié)果的可重復(fù)性是非常重要的。同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)能夠確保設(shè)備徹底清潔、并將停機(jī)時(shí)間和人工成本降至最低的技術(shù)需求強(qiáng)烈。”

　　Holliday 表示，加工企業(yè)也在評(píng)估能夠減少浪費(fèi)、同時(shí)被認(rèn)為可持續(xù)和環(huán)境友好的技術(shù)。他指出：“因此，一次性混合部件引起了人們廣泛興趣，因?yàn)檫@可以避免清潔驗(yàn)證。此外，能夠最大限度減少粉塵和污染的密閉系統(tǒng)也頗受青睞。”

　　Banaszek則提到，超高速剪切混合機(jī)、多攪拌器系統(tǒng)、混合行星分散器和粉末引入技術(shù)等一些已在化工、制藥和化妝品等加工行業(yè)廣為應(yīng)用的技術(shù)，正逐步應(yīng)用于食品制造行業(yè)。

　　她表示：“探索傳統(tǒng)食品加工設(shè)備以外的新技術(shù)將是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。利用基于PCL 的最新控制系統(tǒng)和配方軟件，新一代混合設(shè)備將減少操作失誤和批次間的差異，同時(shí)最大限度地提高產(chǎn)量。操作員或管理人員可以通過智能手機(jī)或平板電腦等設(shè)備獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無論他們身處工廠哪個(gè)位置，都能全面了解攪拌設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能。”

　　全新生產(chǎn)工藝

　　據(jù)Ferary 介紹，生產(chǎn)工藝也在不斷變化，以滿足加工商對(duì)更高速度和更好質(zhì)量的需求。他表示：“連續(xù)加工和半連續(xù)加工將是未來的發(fā)展趨勢(shì)。在傳統(tǒng)批次生產(chǎn)中，操作人員通常需要從一批產(chǎn)品中抽取樣品，送往質(zhì)量控制（QA）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，在確認(rèn)產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，才能進(jìn)入包裝環(huán)節(jié)。然而，現(xiàn)在幾乎所有原本需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的檢測(cè)項(xiàng)目，如粘度、電導(dǎo)率、pH 值、濃度/ 白利度和密度等，都可以在線完成。這使得制造商在轉(zhuǎn)向連續(xù)生產(chǎn)時(shí)更有信心，因?yàn)檫@能確保生產(chǎn)出完全合規(guī)的產(chǎn)品。除了能夠監(jiān)控連續(xù)生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確性，精確配料計(jì)量技術(shù)也使在線混合解決方案變得更加經(jīng)濟(jì)高效，甚至對(duì)小型制造商來說也更容易實(shí)現(xiàn)。”

　　Ferary 還以一家奶酪通心粉制造商為例，描述了如何通過應(yīng)用連續(xù)加工來提高工藝和產(chǎn)品質(zhì)量。“奶酪通心粉通常采用批次生產(chǎn)方式?？蛻魧㈧趟蟮耐ㄐ姆奂尤肴诨哪汤裔u中，充分混合后進(jìn)入包裝環(huán)節(jié)。然而，如果在成品送往包裝的過程中出現(xiàn)任何延遲，熱奶酪醬會(huì)繼續(xù)加熱通心粉，導(dǎo)致通心粉變軟，整個(gè)批次只能被丟棄。”

　　“通過采用連續(xù)加工技術(shù)，”Ferary 說道，“通心粉和奶酪醬會(huì)在即將進(jìn)入包裝的時(shí)刻進(jìn)行混合，這大大減少了浪費(fèi)。在這一過程中，采用直接蒸汽噴射技術(shù)來加熱奶酪醬，而不是傳統(tǒng)的煮鍋或管式熱交換器。蒸汽被注入動(dòng)態(tài)混合器，并均勻分布在奶酪醬中，這是蒸汽利用效率最高的方式。這樣，蒸汽的熱能可得到100% 利用，完全避免浪費(fèi)。更重要的是，由于設(shè)備側(cè)壁沒有結(jié)垢或堆積物，生產(chǎn)過程可以持續(xù)運(yùn)行數(shù)小時(shí)。”他補(bǔ)充道，這種方法同樣適用于多種預(yù)制食品的生產(chǎn)，如湯品、醬料、寵物食品、淀粉以及水膠體等。

　　自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步

　　Medina 表示，自動(dòng)化是食品加工行業(yè)一項(xiàng)不斷發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。他解釋說：“最新攪拌機(jī)設(shè)備將自動(dòng)化視為解決勞動(dòng)力問題的有效方案。通過我們的分批攪拌機(jī)和連續(xù)混合系統(tǒng)，能最大限度降低操作員出錯(cuò)的可能性，并簡(jiǎn)化整體生產(chǎn)流程。未來，在遠(yuǎn)程監(jiān)控的支持下，自動(dòng)化生產(chǎn)線連續(xù)數(shù)日無人值守運(yùn)行將成為普遍現(xiàn)象。”

　　據(jù)Munson Machinery 介紹，推動(dòng)混合、攪拌及原位清洗（CIP）設(shè)備技術(shù)和趨勢(shì)的主要因素包括食品安全、多配方生產(chǎn)能力和能源成本。設(shè)備制造商們正在按照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)制造設(shè)備，并提供多種選擇，以滿足新型食品產(chǎn)品的多樣性和生產(chǎn)需求。同時(shí)，新設(shè)備還必須在批次或產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)行之間實(shí)現(xiàn)快速且便捷的清潔和消毒。

　　該公司預(yù)測(cè)，盡管攪拌和混合的基本操作方式不會(huì)改變，但為了順應(yīng)未來發(fā)展趨勢(shì)，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度和定制化水平將顯著提高。自動(dòng)化有望幫助食品制造商優(yōu)化攪拌/ 混合設(shè)備的上料和卸料流程，提升產(chǎn)品質(zhì)量和保障工人安全，同時(shí)緩解勞動(dòng)力短缺帶來的影響。例如，位于美國(guó)紐約州Hauppauge 的A&Z 制藥公司，就采用了一臺(tái)自動(dòng)倒桶器，將營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑裝載到旋轉(zhuǎn)式批次混合機(jī)中。

　　另一個(gè)例子是利樂公司的一位客戶，他們生產(chǎn)一種高脂肪、高蛋白植物基產(chǎn)品。其中一些成分，如酪蛋白酸鈉和酪蛋白酸鈣，不僅難以溶解和水合，而且粘性很強(qiáng)，經(jīng)常發(fā)生團(tuán)聚。由于需要處理大量粉末原料并將其輸送至混合機(jī)中，因此對(duì)粉末進(jìn)料速度要求很高。此外，最終產(chǎn)品極易起泡、對(duì)氧氣敏感、且所使用的原料成本高昂，而泡沫的產(chǎn)生不僅會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品損失，還會(huì)降低生產(chǎn)效率。

　　這位客戶所需的解決方案必須具備充分分散、混合、水合和乳化產(chǎn)品的能力，同時(shí)還需應(yīng)對(duì)不同粉末溶解度曲線帶來的挑戰(zhàn)。在利樂公司位于丹麥的混合技術(shù)測(cè)試中心進(jìn)行了多次試驗(yàn)后，他們通過使用多級(jí)在線乳化頭，對(duì)混合參數(shù)進(jìn)行了精細(xì)調(diào)整和優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了更短的批次時(shí)間和更高產(chǎn)能，并且顯著提升了酪蛋白酸鹽和膠體等成分的功能特性。目前，這些混合設(shè)備的改進(jìn)方案已應(yīng)用于該客戶的所有三家工廠。

　　小型攪拌機(jī)的興起

　　Medina 指出，消費(fèi)者不斷追求符合各種生活方式的新產(chǎn)品，因此食品行業(yè)經(jīng)常面臨研發(fā)新產(chǎn)品的巨大壓力。“低致敏性、純素、非乳制品、低碳水化合物等飲食趨勢(shì)，促使食品制造商更頻繁地推出更多新配方。而小型或臺(tái)式攪拌和混合設(shè)備，既能減少嘗試新配方所需的原料用量，又能縮短研發(fā)時(shí)間，并降低成本。”

　　小型旋轉(zhuǎn)式批次攪拌機(jī)，有時(shí)會(huì)被小批量手工食品和飲料生產(chǎn)商所采用。位于美國(guó)佐治亞州梅肯市的BironTeas 公司曾考慮使用V 型錐形混合機(jī)，但該設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)所需空間對(duì)于他們的廠房占地面積來說過于龐大。

　　該公司最終選擇了一款旋轉(zhuǎn)式批次小型攪拌機(jī)，因?yàn)樗軠睾吞幚碓?，且占地面積小。Biron Teas 公司代表表示：“有機(jī)手工茶，尤其是那些混合了草藥、野花、精油和漿果的茶，都不能被壓碎或研磨成粉末。這款攪拌機(jī)通過溫和地翻滾和轉(zhuǎn)動(dòng)，能將那些質(zhì)地細(xì)膩、有時(shí)略帶粘性的茶葉混合物均勻混合，而不會(huì)將其壓碎或研磨成粉。”

　　小型或臺(tái)式攪拌機(jī)和混合機(jī)，通常具備與大容量機(jī)型相同的功能選項(xiàng)。然而，對(duì)于離線實(shí)驗(yàn)室、中試工廠、小規(guī)模生產(chǎn)或預(yù)混合等應(yīng)用場(chǎng)景，其中一些設(shè)備無法準(zhǔn)確模擬其同類全尺寸設(shè)備的性能表現(xiàn)。

　　Banaszek 強(qiáng)調(diào)：“理想狀況下，研發(fā)工作應(yīng)在真正可擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)室攪拌和混合設(shè)備上進(jìn)行，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠直接在大規(guī)模生產(chǎn)中復(fù)制。在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中，相較于批次處理量，攪拌槳的尺寸和攪拌器功率往往偏大，這導(dǎo)致傳熱速率和批次循環(huán)變得不切實(shí)際。一個(gè)常見的誤區(qū)是完全依賴家用廚房攪拌和混合設(shè)備，但由于大多數(shù)這類設(shè)備無法按比例放大，一旦項(xiàng)目進(jìn)入中試或大規(guī)模生產(chǎn)階段，就需要投入額外時(shí)間和資源重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”

　　Holliday 也認(rèn)為，更精密的小型/ 臺(tái)式攪拌和混合設(shè)備的涌現(xiàn)，與市場(chǎng)對(duì)小型設(shè)備的需求密不可分，這些設(shè)備的參數(shù)通常能直接復(fù)制到大規(guī)模生產(chǎn)中。“小批量研發(fā)的成本效益更高。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的可擴(kuò)展性保證了在生產(chǎn)規(guī)模上也能獲得一致的結(jié)果。此外，植物基食品、人造培養(yǎng)肉以及新型蛋白質(zhì)來源也都是重要的驅(qū)動(dòng)因素。許多加工商和供應(yīng)商都是小型初創(chuàng)公司，它們通常會(huì)在商業(yè)化之前在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和配方研制。”

　　干洗技術(shù)的拓展應(yīng)用

　　在所有食品加工過程中，快速且經(jīng)濟(jì)高效地對(duì)物料接觸面進(jìn)行消毒至關(guān)重要，尤其是在需要頻繁切換批次，且絕不允許批次間發(fā)生交叉污染的環(huán)節(jié)。原位清洗（CIP）系統(tǒng)能最大限度縮短停機(jī)時(shí)間，減少人為失誤，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和工廠生產(chǎn)效率。

　　據(jù)Munson Machinery 公司介紹，雖然大多數(shù)CIP 系統(tǒng)都采用多步驟濕法清洗流程，包括沖洗、洗滌、再次沖洗、消毒和干燥，但對(duì)于某些不宜用水清洗的工藝，也存在干式清洗解決方案。這些干式方案主要通過真空吸塵，并使用經(jīng)政府機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的酒精擦拭巾來清除殘留物，從而達(dá)到清潔表面的效果。

　　Munson Machinery 指出，干式清潔的挑戰(zhàn)在于其勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗時(shí)更長(zhǎng)。然而，在處理干燥食品且必須保持干燥和低濕度的食品加工環(huán)境中，干式清潔可能是唯一選擇。

　　Pontes 強(qiáng)調(diào)了這些系統(tǒng)的積極作用：“干式原位清洗非常適用于需要避免液體和濕氣的區(qū)域，例如粉末處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)確保食品安全，符合最高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并能實(shí)現(xiàn)快速清潔和最大限度地減少停機(jī)時(shí)間。”

　　他補(bǔ)充道：“在生產(chǎn)區(qū)域保持干濕環(huán)境分離至關(guān)重要。這不僅能降低污染風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品損失，還能提高粉末處理系統(tǒng)的性能。粉末的流動(dòng)性會(huì)隨濕度變化，從而影響粉末的進(jìn)料速度以及攪拌和混合系統(tǒng)的產(chǎn)能。”

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