Technologia produkcji margaryny

Technologia produkcji margaryny

STRESZCZENIE WYKONAWCZE

Dzisiejsze przedsiębiorstwa spożywcze, podobnie jak inne przedsiębiorstwa produkcyjne, koncentrują się nie tylko na niezawodności i jakości sprzętu do przetwarzania żywności, ale także na różnych usługach, które może świadczyć dostawca sprzętu do przetwarzania. Oprócz dostarczanych przez nas wydajnych linii technologicznych, możemy być partnerem od początkowego pomysłu lub etapu projektu do końcowej fazy uruchomienia, nie zapominając o ważnym serwisie posprzedażnym.

Shiputec ma ponad 20-letnie doświadczenie w branży przetwórstwa i pakowania żywności.

WPROWADZENIE DO NASZEJ TECHNOLOGII

WIZJA I ZAANGAŻOWANIE

Segment Shiputec projektuje, produkuje i sprzedaje rozwiązania w zakresie inżynierii procesowej i automatyzacji dla przemysłu mleczarskiego, spożywczego, napojów, morskiego, farmaceutycznego i higieny osobistej poprzez swoją globalną działalność.

Zależy nam na pomaganiu naszym klientom na całym świecie w poprawie wydajności i rentowności ich zakładów produkcyjnych i procesów. Osiągamy to poprzez oferowanie szerokiej gamy produktów i rozwiązań, od komponentów inżynieryjnych po projektowanie kompletnych instalacji procesowych, wspieranych przez wiodące na świecie aplikacje i wiedzę specjalistyczną w zakresie rozwoju.

W dalszym ciągu pomagamy naszym klientom optymalizować wydajność i rentowność ich zakładów przez cały okres ich użytkowania, oferując usługi wsparcia dostosowane do ich indywidualnych potrzeb za pośrednictwem skoordynowanej obsługi klienta i sieci części zamiennych.

KONCENTRACJA NA KLIENCIE

Shiputec opracowuje, produkuje i instaluje nowoczesne, wysoce wydajne i niezawodne linie technologiczne dla przemysłu spożywczego. Do produkcji krystalizowanych produktów tłuszczowych, takich jak margaryna, masło, smarowidła i tłuszcze, Shiputec oferuje rozwiązania, które obejmują również linie technologiczne do emulgowanych produktów spożywczych, takich jak majonez, sosy i dressingi.

PRODUKCJA MARGARYNY

Margaryna i produkty pokrewne zawierają fazę wodną i fazę tłuszczową, dlatego można je scharakteryzować jako emulsje typu woda w oleju (W/O), w których faza wodna jest drobno zdyspergowana w postaci kropelek w ciągłej fazie tłuszczowej. W zależności od zastosowania produktu odpowiednio dobiera się skład fazy tłuszczowej i proces wytwarzania.

Oprócz sprzętu do krystalizacji, nowoczesny zakład produkcyjny margaryny i produktów pokrewnych będzie zazwyczaj zawierał różne zbiorniki do przechowywania oleju, a także do przygotowywania emulgatora, fazy wodnej i emulsji; wielkość i liczba zbiorników obliczana jest na podstawie pojemności instalacji i portfolio produktów. W obiekcie znajduje się także instalacja pasteryzacji i przetapiania. Zatem proces produkcyjny można ogólnie podzielić na następujące podprocesy (patrz diagram 1):

PRZYGOTOWANIE FAZY WODNEJ I FAZY TŁUSZCZOWEJ (STREFA 1)

Fazę wodną często przygotowuje się partiami w zbiorniku fazy wodnej. Woda powinna mieć dobrą jakość pitną. Jeśli nie można zagwarantować jakości wody pitnej, można ją poddać wstępnej obróbce za pomocą np. systemu UV lub filtrów.

Oprócz wody faza wodna może zawierać sól lub solankę, białka mleka (margaryna stołowa i produkty do smarowania o niskiej zawartości tłuszczu), cukier (ciasto francuskie), stabilizatory (o obniżonej zawartości tłuszczu i produkty do smarowania o niskiej zawartości tłuszczu), konserwanty i aromaty rozpuszczalne w wodzie.

Główne składniki fazy tłuszczowej, czyli mieszanka tłuszczów, zwykle składają się z mieszanki różnych tłuszczów i olejów. Aby uzyskać margarynę o pożądanych właściwościach i funkcjonalnościach, stosunek tłuszczów i olejów w mieszance tłuszczowej ma decydujące znaczenie dla wydajności produktu końcowego.

Różne tłuszcze i oleje, w postaci mieszanek tłuszczów lub pojedynczych olejów, są przechowywane w zbiornikach magazynujących olej, zwykle umieszczanych poza zakładem produkcyjnym. Przechowuje się je w stabilnej temperaturze przechowywania powyżej temperatury topnienia tłuszczu i miesza się, aby uniknąć frakcjonowania tłuszczu i umożliwić łatwą obsługę.

Oprócz mieszanki tłuszczów, faza tłuszczowa zazwyczaj składa się z mniejszych składników rozpuszczalnych w tłuszczach, takich jak emulgator, lecytyna, środek smakowo-zapachowy, barwnik i przeciwutleniacze. Te drobne składniki rozpuszcza się w mieszance tłuszczowej przed dodaniem fazy wodnej, a więc przed procesem emulgowania.

PRZYGOTOWANIE EMULSJI (STREFA 2)

Emulsję wytwarza się poprzez przeniesienie różnych olejów i tłuszczów lub mieszanek tłuszczów do zbiornika emulsji. Zwykle najpierw dodaje się tłuszcze o wysokiej temperaturze topnienia lub mieszanki tłuszczów, a następnie tłuszcze o niższej temperaturze topnienia i ciekły olej. Aby zakończyć przygotowanie fazy tłuszczowej, do mieszanki tłuszczowej dodaje się emulgator i inne drobne składniki rozpuszczalne w oleju. Po prawidłowym wymieszaniu wszystkich składników fazy tłuszczowej dodaje się fazę wodną i przy intensywnym, ale kontrolowanym mieszaniu powstaje emulsja.

Do dozowania różnych składników emulsji można zastosować różne systemy, z których dwa pracują okresowo:

Układ przepływomierza

System zbiorników wagowych

Ciągły system emulgowania w linii jest mniej preferowanym, ale stosowanym rozwiązaniem, np. na liniach o dużej wydajności, gdzie dostępna jest ograniczona przestrzeń na zbiorniki emulsji. System ten wykorzystuje pompy dozujące i przepływomierze masowe do kontrolowania proporcji dodanych faz do małego zbiornika emulsji.

Wszystkie wyżej wymienione systemy mogą być sterowane w pełni automatycznie. Jednakże niektóre starsze zakłady nadal posiadają ręcznie sterowane systemy przygotowania emulsji, są one jednak pracochłonne i nie zaleca się ich instalowania dzisiaj ze względu na rygorystyczne zasady identyfikowalności.

System przepływomierza opiera się na okresowym przygotowywaniu emulsji, podczas którego różne fazy i składniki są mierzone za pomocą przepływomierzy masowych podczas przenoszenia z różnych zbiorników przygotowania faz do zbiornika emulsji. Dokładność tego systemu wynosi +/-0,3%. System ten charakteryzuje się niewrażliwością na wpływy zewnętrzne, takie jak wibracje i brud.

System wagowy przypomina system przepływomierza, oparty na okresowym przygotowywaniu emulsji. Tutaj ilości składników i faz dodawane są bezpośrednio do zbiornika emulsji, który jest zamontowany na czujnikach wagowych kontrolujących ilości dodawane do zbiornika.

Zwykle do przygotowania emulsji stosuje się system dwuzbiornikowy, aby linia krystalizacji mogła pracować w sposób ciągły. Każdy zbiornik pełni funkcję zbiornika przygotowawczego i buforowego (zbiornika emulsji), dlatego linia krystalizacji będzie zasilana z jednego zbiornika, natomiast w drugim przygotowywana będzie nowa wsad i odwrotnie. Nazywa się to systemem flip-flop.

Opcjonalne jest również rozwiązanie, w którym emulsja jest przygotowywana w jednym zbiorniku i gdy jest gotowa, jest przesyłana do zbiornika buforowego, skąd zasilana jest linia krystalizacji. System ten nazywany jest systemem premiks/bufor.

PASTERYZACJA (STREFA 3)

Ze zbiornika buforowego emulsja jest zwykle pompowana w sposób ciągły albo przez płytowy wymiennik ciepła (PHE), albo niskociśnieniowy wymiennik ciepła ze skrobakową powierzchnią (SSHE), albo wysokociśnieniowy wymiennik ciepła SSHE w celu pasteryzacji przed wejściem do linii krystalizacji.

W przypadku produktów pełnotłustych zazwyczaj stosuje się PHE. W przypadku wersji o niższej zawartości tłuszczu, gdzie oczekuje się, że emulsja będzie wykazywać stosunkowo wysoką lepkość oraz w przypadku emulsji wrażliwych na ciepło (np. emulsji o wysokiej zawartości białka) zaleca się system SPX jako roztwór niskociśnieniowy lub SPX-PLUS jako roztwór wysokociśnieniowy.

Proces pasteryzacji ma kilka zalet. Zapewnia hamowanie rozwoju bakterii i rozwoju innych mikroorganizmów, poprawiając tym samym stabilność mikrobiologiczną emulsji. Możliwa jest jedynie pasteryzacja fazy wodnej, lecz preferowana jest pasteryzacja całej emulsji, ponieważ proces pasteryzacji emulsji minimalizuje czas przebywania od pasteryzowanego produktu do napełniania lub pakowania produktu końcowego. Ponadto produkt jest poddawany obróbce w procesie liniowym, od pasteryzacji po napełnianie lub pakowanie produktu końcowego, a pasteryzacja wszelkich materiałów do przeróbki jest zapewniona podczas pasteryzacji całej emulsji.

Dodatkowo pasteryzacja kompletnej emulsji zapewnia, że ​​emulsja jest podawana na linię krystalizacji w stałej temperaturze, uzyskując stałe parametry przetwarzania, temperaturę produktu i teksturę produktu. Ponadto zapobiega się występowaniu prekrystalizowanej emulsji podawanej do sprzętu do krystalizacji, gdy emulsja jest odpowiednio pasteryzowana i podawana do pompy wysokociśnieniowej w temperaturze o 5-10°C wyższej niż temperatura topnienia fazy tłuszczowej.

Typowy proces pasteryzacji po przygotowaniu emulsji w temperaturze 45-55°C obejmuje sekwencję ogrzewania i utrzymywania emulsji w temperaturze 75-85°C przez 16 sekund. a następnie proces chłodzenia do temperatury 45-55°C. Temperatura końcowa zależy od temperatury topnienia fazy tłuszczowej: im wyższa temperatura topnienia, tym wyższa temperatura.

CHŁODZENIE, KRYSTALIZACJA I Ugniatanie (STREFA 4 )

 

Emulsja pompowana jest do linii krystalizacji za pomocą wysokociśnieniowej pompy tłokowej (HPP). Linia krystalizacji do produkcji margaryny i produktów pokrewnych zazwyczaj składa się z wysokociśnieniowego SSHE chłodzonego czynnikiem chłodzącym typu amoniak lub freon. Linia często obejmuje maszyny z wirnikiem kołkowym i/lub pośrednie krystalizatory, aby zwiększyć intensywność ugniatania i skrócić czas produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Rura spoczynkowa jest ostatnim etapem linii krystalizacji i jest dołączana tylko wtedy, gdy produkt jest zapakowany.

Sercem linii krystalizacji jest wysokociśnieniowy SSHE, w którym ciepła emulsja jest przechłodzona i krystalizowana na wewnętrznej powierzchni rury schładzającej. Emulsja jest skutecznie zdrapywana przez obracające się zgarniacze, dzięki czemu emulsja jest jednocześnie schładzana i ugniatana. Kiedy tłuszcz w emulsji krystalizuje, kryształy tłuszczu tworzą trójwymiarową sieć zatrzymującą kropelki wody i ciekły olej, w wyniku czego powstają produkty o właściwościach plastycznych, półstałych.

W zależności od rodzaju wytwarzanego produktu i rodzaju tłuszczów użytych do konkretnego produktu, konfigurację linii krystalizacji (tj. kolejność rur schładzających i maszyn z wirnikiem kołkowym) można dostosować w celu zapewnienia optymalnej konfiguracji dla konkretny produkt.

Ponieważ linia krystalizacji zwykle wytwarza więcej niż jeden konkretny produkt tłuszczowy, SSHE często składa się z dwóch lub więcej sekcji chłodzących lub rur schładzających, aby spełnić wymagania elastycznej linii krystalizacji. Przy wytwarzaniu różnych skrystalizowanych produktów tłuszczowych z różnych mieszanek tłuszczów konieczna jest elastyczność, ponieważ charakterystyka krystalizacji mieszanek może różnić się w zależności od mieszanki.

Proces krystalizacji, warunki przetwarzania i parametry przetwarzania mają ogromny wpływ na właściwości końcowych produktów margaryny i smarowideł. Projektując linię krystalizacji ważne jest określenie charakterystyki produktów, które mają być wytwarzane na tej linii. Aby zabezpieczyć inwestycję na przyszłość, niezbędna jest elastyczność linii oraz indywidualnie sterowane parametry przetwarzania, gdyż z czasem może zmieniać się zarówno asortyment interesujących nas produktów, jak i surowce.

Wydajność linii zależy od dostępnej powierzchni chłodzącej SSHE. Dostępne są maszyny o różnych rozmiarach, od linii o niskiej do dużej wydajności. Dostępne są również różne stopnie elastyczności, od urządzeń jednorurowych po linie wielorurowe, dzięki czemu linie technologiczne są bardzo elastyczne.

Po schłodzeniu w SSHE produkt trafia do maszyny z wirnikiem kołkowym i/lub krystalizatorów pośrednich, w których jest ugniatany przez określony czas i z określoną intensywnością, aby wspomóc promocję siatki trójwymiarowej, która na poziomie makroskopowym jest struktura plastyczna. Jeśli produkt ma być dystrybuowany w postaci opakowanej, trafi ponownie do SSHE, zanim opadnie w tubie spoczynkowej przed owinięciem. Jeżeli produktem napełnia się kubki, w linii krystalizacji nie ma rurki spoczynkowej.

PAKOWANIE, NAPEŁNIANIE I PRZETAPANIE (STREFA 5)

Na rynku dostępne są różne maszyny pakujące i napełniające, które nie będą opisywane w tym artykule. Jednakże konsystencja produktu jest bardzo różna, jeśli jest on produkowany do pakowania lub napełniania. Jest oczywiste, że zapakowany produkt musi mieć twardszą teksturę niż produkt napełniony i jeśli ta tekstura nie jest optymalna, produkt zostanie skierowany do systemu przetapiania, stopiony i dodany do zbiornika buforowego w celu ponownego przetworzenia. Dostępne są różne systemy przetapiania, ale najczęściej stosowanymi są systemy PHE lub niskociśnieniowe SSHE.

AUTOMATYZACJA

 

Margaryna, podobnie jak inne produkty spożywcze, jest obecnie w wielu fabrykach produkowana zgodnie ze ścisłymi procedurami identyfikowalności. Procedury te zazwyczaj obejmują składniki, produkcję i produkt końcowy, co skutkuje nie tylko zwiększonym bezpieczeństwem żywności, ale także stałą jakością żywności. Wymagania dotyczące identyfikowalności można wdrożyć w systemie sterowania fabryki, a system sterowania Shiputec jest przeznaczony do kontrolowania, rejestrowania i dokumentowania ważnych warunków i parametrów dotyczących całego procesu produkcyjnego.

System sterowania jest chroniony hasłem i umożliwia rejestrację danych historycznych dotyczących wszystkich parametrów linii przetwarzania margaryny, od informacji o recepturze po końcową ocenę produktu. Rejestracja danych obejmuje wydajność i wydajność pompy wysokociśnieniowej (l/godzinę i przeciwciśnienie), temperatury produktu (w tym proces pasteryzacji) podczas krystalizacji, temperatury chłodzenia (lub ciśnienia mediów chłodzących) SSHE, prędkość SSHE i maszyn z wirnikiem kołkowym oraz obciążenie silników napędzających pompę wysokociśnieniową, SSHE i maszyny z wirnikiem kołkowym.

System sterowania

Podczas przetwarzania do operatora będą wysyłane alarmy, jeśli parametry przetwarzania dla konkretnego produktu znajdą się poza dopuszczalnymi wartościami; są one ustawiane w edytorze receptur przed produkcją. Alarmy te należy potwierdzić ręcznie i podjąć działania zgodnie z procedurami. Wszystkie alarmy są przechowywane w historycznym systemie alarmów w celu późniejszego przeglądania. Kiedy produkt opuszcza linię produkcyjną w odpowiednio zapakowanej lub wypełnionej formie, oprócz nazwy produktu jest on zazwyczaj oznaczony datą, godziną i numerem identyfikacyjnym partii w celu późniejszego śledzenia. Pełna historia wszystkich etapów produkcji biorących udział w procesie produkcyjnym jest zatem przechowywana dla bezpieczeństwa producenta i użytkownika końcowego, konsumenta.

CIP

Instalacje do czyszczenia CIP (CIP = Cleaning in Place) są również częścią nowoczesnej instalacji margaryny, ponieważ instalacje do produkcji margaryny powinny być regularnie czyszczone. W przypadku tradycyjnych produktów margarynowych normalną częstotliwością czyszczenia jest raz w tygodniu. Jednakże w przypadku produktów wrażliwych, takich jak produkty o niskiej zawartości tłuszczu (wysoka zawartość wody) i/lub produkty zawierające wysoką zawartość białka, zalecane są krótsze odstępy pomiędzy procesami CIP.

Zasadniczo stosowane są dwa systemy CIP: instalacje CIP, które wykorzystują środki czyszczące tylko raz lub zalecane instalacje CIP, które działają w oparciu o roztwór buforowy środków czyszczących, w których media takie jak ług, kwas i/lub środki dezynfekcyjne są zawracane do poszczególnych systemów CIP zbiorniki magazynowe po użyciu. Ten ostatni sposób jest preferowany, ponieważ stanowi rozwiązanie przyjazne dla środowiska i jest rozwiązaniem ekonomicznym ze względu na zużycie środków czyszczących, a tym samym ich koszt.

W przypadku, gdy w jednej fabryce zainstalowanych jest kilka linii produkcyjnych, istnieje możliwość ustawienia równoległych torów czyszczących lub systemów satelitarnych CIP. Powoduje to znaczne skrócenie czasu czyszczenia i zużycia energii. Parametry procesu CIP są automatycznie kontrolowane i rejestrowane w celu późniejszego śledzenia w systemie sterowania.

UWAGI KOŃCOWE

Podczas produkcji margaryny i produktów pokrewnych należy pamiętać, że o jakości produktu końcowego decydują nie tylko składniki, takie jak użyte oleje i tłuszcze lub receptura produktu, ale także konfiguracja zakładu, parametry technologiczne i stan zakładu. Jeśli linia lub sprzęt nie są odpowiednio konserwowane, istnieje ryzyko, że linia nie będzie działać wydajnie. Dlatego też, aby wytworzyć produkty wysokiej jakości, niezbędny jest dobrze funkcjonujący zakład, ale ważny jest także dobór mieszanki tłuszczowej o właściwościach odpowiadających końcowemu zastosowaniu produktu, a także właściwa konfiguracja i dobór parametrów przetwórczych zakładu. Wreszcie, produkt końcowy musi zostać poddany obróbce temperaturowej zgodnie z ostatecznym przeznaczeniem.