Perché si forma schiuma in un serbatoio di miscelazione per bevande?

La schiuma si accumula in un serbatoio di miscelazione per bevande quando il gas viene introdotto nel liquido più rapidamente di quanto riesca a fuoriuscire e gli ingredienti stabilizzano le bolle che si formano. Agitazione, schizzi, infiltrazioni d’aria, anidride carbonica disciolta e la ricetta stessa possono contribuire al fenomeno. Il primo passo più utile è individuare quando compare la schiuma: durante il riempimento, la miscelazione, l’aggiunta degli ingredienti o il trasferimento. Ogni fase può indicare una causa diversa.

Una certa quantità di schiuma in superficie è normale, soprattutto nei prodotti ricchi di proteine o gassati. Diventa un problema di produzione quando occupa volume utile, interferisce con le letture del livello, trascina il prodotto nelle prese d’aria o rende difficile trasferire una miscela uniforme.

Iniziare individuando la fase in cui si forma la schiuma

Osservare il lotto durante le diverse fasi operative, utilizzando il vetro spia del serbatoio o un altro punto di osservazione approvato. Quando la schiuma inizia a salire, annotare il livello del liquido, l’impostazione del miscelatore, l’ingrediente aggiunto e le condizioni di trasferimento. Non aprire un recipiente chiuso durante il funzionamento, a meno che la procedura non lo consenta espressamente.

• La schiuma compare durante il riempimento: verificare la presenza di un flusso in ingresso che cade liberamente, di una linea di ritorno che scarica sopra il livello del liquido o di aria che entra dal lato di aspirazione del sistema di trasferimento.
• La schiuma aumenta all’avvio dell’agitatore: verificare la presenza di un vortice in superficie, schizzi e funzionamento con un livello del liquido basso.
• La schiuma compare dopo l’aggiunta di un ingrediente specifico: l’ingrediente potrebbe stabilizzare le bolle o rilasciare gas. Anche la velocità e il metodo di aggiunta possono introdurre aria.
• La schiuma aumenta durante il pompaggio o il ricircolo: controllare le condizioni di aspirazione, i collegamenti e il punto di ritorno, oltre a eventuali variazioni di pressione o temperatura che influiscono sul gas disciolto.
• La schiuma persiste dopo l’arresto della miscelazione: gli ingredienti o i residui di prodotti chimici di pulizia potrebbero rallentare la rottura delle bolle. La sola persistenza della schiuma non consente di identificare quale dei due fattori ne sia la causa.

Quando possibile, modificare una sola condizione operativa alla volta e confrontare il risultato con lo stesso prodotto e un lotto di dimensioni simili. Ridurre contemporaneamente la velocità del miscelatore e modificare il metodo di riempimento può diminuire la schiuma, ma non permette di capire quale intervento abbia dato risultati.

L’agitazione può trascinare aria nella miscela

Un vortice visibile è un segnale comune del fatto che la superficie viene attirata verso la girante. Se il vortice raggiunge la girante, l’aria può essere trascinata sotto la superficie e dispersa in piccole bolle. Anche una turbolenza eccessiva in superficie può generare schiuma senza che si formi un vortice profondo.

Ridurre gradualmente la velocità dell’agitatore, verificando che il lotto continui a miscelarsi in modo adeguato. Una velocità inferiore non è automaticamente migliore: le polveri devono comunque disperdersi e gli ingredienti devono raggiungere l’uniformità richiesta. Utilizzare l’impostazione più bassa che consenta di raggiungere in modo affidabile l’obiettivo di processo e verificare il risultato rispetto ai requisiti di miscelazione del prodotto.

Il livello del liquido è importante quanto la velocità. Una girante che funziona bene con il normale volume di esercizio può creare forti turbolenze in superficie quando nel serbatoio è presente solo una piccola quantità di liquido. Rispettare il livello minimo di esercizio previsto per l’apparecchiatura ed evitare di azionare il miscelatore durante le prime fasi del riempimento, se la procedura non lo richiede.

Se la formazione di schiuma continua a ripresentarsi anche con impostazioni operative accettabili, potrebbe essere necessario rivedere la girante, la sua posizione, i deflettori e la geometria del serbatoio. L’aggiunta di deflettori o la sostituzione di una girante può modificare la circolazione e la copertura di pulizia; pertanto, le modifiche all’apparecchiatura devono essere valutate nell’ambito dell’intero processo.

Il riempimento e il trasferimento possono introdurre aria non rilevata

Un flusso che cade da un ingresso posto sopra la superficie del liquido può trascinare aria a causa degli schizzi. Quando la progettazione del recipiente e i requisiti igienici lo consentono, un ingresso sommerso o una configurazione di riempimento che riduca la caduta può limitare questo effetto. Prestare particolare attenzione all’inizio del riempimento, prima che l’ingresso venga coperto dal liquido.

L’aria può entrare anche a monte del serbatoio. Un morsetto allentato, una guarnizione danneggiata, un collegamento posizionato male o un’alimentazione insufficiente di liquido alla pompa possono introdurre gas nel flusso di prodotto. Una perdita sul lato di aspirazione non provoca sempre una perdita di liquido evidente mentre la pompa è in funzione; controllare quindi collegamenti e tenute, senza affidarsi soltanto alla presenza di gocce visibili.

Prestare attenzione a rumori insoliti della pompa e verificare la presenza di un flusso instabile o di bolle in un vetro spia idoneo. Potrebbero essere coinvolti fenomeni di cavitazione o infiltrazioni d’aria, ma il solo rumore non consente di confermarli. Controllare l’alimentazione in aspirazione, la posizione delle valvole, i filtri e le condizioni operative della pompa secondo la procedura di manutenzione del sito.

Nel ricircolo, un ritorno delicato sotto la superficie del liquido può ridurre gli schizzi, purché la configurazione sia adatta al prodotto e al processo di pulizia. Ridurre la portata di ritorno può essere utile, ma solo se la circolazione rimane sufficiente per la miscelazione e per gli altri requisiti di processo.

Alcune ricette trattengono le bolle più a lungo di altre

Le proteine, alcuni stabilizzanti e altri ingredienti tensioattivi possono formare pellicole attorno alle bolle, rendendo la schiuma più stabile. Le bevande a base di latte e alcune bevande vegetali possono quindi trattenere la schiuma anche dopo l’arresto del miscelatore. Gli ingredienti a base di frutta, i concentrati e le polveri possono comportarsi diversamente a seconda della formulazione e del metodo di aggiunta.

Aggiungere la polvere direttamente su una superficie turbolenta può intrappolare aria o formare grumi galleggianti che richiedono una miscelazione più lunga per disperdersi. Seguire il metodo di aggiunta raccomandato dal fornitore dell’ingrediente e la ricetta approvata. A seconda del prodotto e dell’apparecchiatura, un’alimentazione controllata o un sistema idoneo di induzione delle polveri può migliorare la bagnabilità riducendo al contempo le turbolenze superficiali non necessarie.

Anche la temperatura modifica il comportamento del prodotto. Una variazione può influire sulla viscosità, sulla dispersione degli ingredienti e sulla solubilità dei gas; pertanto, la temperatura che riduce la schiuma visibile non è necessariamente quella corretta per il processo. Rimanere entro l’intervallo approvato per il prodotto e valutare gli effetti sulla miscelazione e sulla qualità prima di apportare modifiche.

Si tratta di aria o di anidride carbonica che fuoriesce dalla soluzione?

Nelle bevande gassate, le bolle possono formarsi perché l’anidride carbonica disciolta viene rilasciata quando la pressione diminuisce, la temperatura aumenta o il liquido viene agitato. Ad esempio, il trasferimento in un serbatoio sfiatato può causare la formazione di schiuma anche quando non entra aria nella linea.

In questo caso, serrare i collegamenti non risolverà il problema. Verificare le condizioni di pressione e temperatura previste, le restrizioni nel percorso di trasferimento e il modo in cui il prodotto entra nel recipiente di destinazione. Utilizzare apparecchiature progettate per la pressione richiesta e seguire le procedure del sito per la carbonatazione e il trasferimento. Non sigillare né pressurizzare mai un serbatoio non progettato e autorizzato per tale uso.

Per un prodotto non gassato, una formazione imprevista di gas o una variazione dell’odore, dell’aspetto o del comportamento della schiuma possono anche indicare un problema di qualità del prodotto. Isolare il lotto interessato e seguire la procedura di qualità del sito, invece di trattare il sintomo come un problema di agitazione.

Prima del lotto successivo, controllare la pulizia e le condizioni di mantenimento

I residui di detergenti o disinfettanti possono influire sul comportamento della schiuma e contaminare la bevanda. Se la formazione di schiuma inizia dopo la pulizia o si manifesta con ricette altrimenti diverse, verificare il ciclo di pulizia, il dosaggio dei prodotti chimici, lo scarico e le fasi di risciacquo o verifica previste dalla procedura del sito. Non aggiungere il prodotto a un recipiente che non abbia superato i controlli di pulizia richiesti.

Nelle operazioni con prodotti lattiero-caseari, è opportuno prestare attenzione anche alle apparecchiature di mantenimento e trasferimento: gli schizzi o l’ingresso d’aria prima che la miscela raggiunga il miscelatore possono trascinare la schiuma nella fase successiva. Il serbatoio orizzontale per latte da 2000L è destinato allo stoccaggio e al mantenimento temporaneo del latte, con struttura sigillata e compatibilità CIP. È una soluzione per il mantenimento, non un sostituto di un sistema di miscelazione adeguatamente specificato; il suo utilizzo, da solo, non elimina la schiuma.

È opportuno utilizzare un antischiuma?

Un antischiuma può essere utile quando la formulazione produce naturalmente schiuma persistente e le sole modifiche al processo non garantiscono un controllo sufficiente. Non dovrebbe essere la prima risposta a una perdita sul lato di aspirazione, a una configurazione di ingresso inadeguata o a un’agitazione eccessiva: questi problemi possono continuare a influire sulla qualità del prodotto anche quando la schiuma visibile diminuisce.

Utilizzare un antischiuma solo se è adatto alla bevanda, consentito per l’applicazione prevista e approvato nell’ambito della formulazione del prodotto e delle procedure del sito. Valutarne gli effetti sulle fasi di lavorazione successive e sul prodotto finito, soprattutto quando la schiuma è una caratteristica desiderata.

Una volta controllata la causa, registrare le condizioni operative efficaci e la fase a cui si applicano. Un’impostazione adatta a un serbatoio pieno con una determinata ricetta potrebbe non essere adatta a un lotto più piccolo o a una formulazione diversa. Procedure costanti di riempimento, miscelazione e trasferimento facilitano l’individuazione di eventuali cambiamenti prima che la schiuma interrompa la produzione.