Technologia produkcji margaryny

Technologia produkcji margaryny

STRESZCZENIE WYKONAWCZE

Firmy spożywcze dzisiaj, podobnie jak inne przedsiębiorstwa produkcyjne, nie tylko koncentrują się na niezawodności i jakości sprzętu do przetwarzania żywności, ale także na różnych usługach, które może dostarczyć dostawca sprzętu do przetwarzania. Oprócz wydajnych linii przetwórczych, które dostarczamy, możemy być partnerem od początkowego etapu pomysłu lub projektu do końcowej fazy uruchomienia, nie zapominając o ważnym serwisie posprzedażowym.

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

WPROWADZENIE DO NASZEJ TECHNOLOGII

WIZJA I ZAANGAŻOWANIE

Segment Shiputec zajmuje się projektowaniem, produkcją i sprzedażą rozwiązań z zakresu inżynierii procesowej i automatyzacji dla przemysłu mleczarskiego, spożywczego, napojowego, morskiego, farmaceutycznego i pielęgnacyjnego poprzez swoje globalne operacje.

Jesteśmy zobowiązani do pomagania naszym klientom na całym świecie w poprawie wydajności i rentowności ich zakładów produkcyjnych i procesów. Osiągamy to, oferując szeroką gamę produktów i rozwiązań, od komponentów inżynieryjnych po projektowanie kompletnych zakładów procesowych, wspieranych przez wiodące na świecie aplikacje i wiedzę specjalistyczną w zakresie rozwoju.

Pomagamy naszym klientom optymalizować wydajność i rentowność ich zakładów przez cały okres ich eksploatacji, oferując usługi wsparcia dostosowane do ich indywidualnych potrzeb poprzez skoordynowaną obsługę klienta i sieć części zamiennych.

SKUPIENIE NA KLIENCIE

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

PRODUKCJA MARGARYNY

Margaryna i produkty pokrewne zawierają fazę wodną i fazę tłuszczową, a zatem można je scharakteryzować jako emulsje typu woda w oleju (W/O), w których faza wodna jest drobno rozproszona jako kropelki w ciągłej fazie tłuszczowej. W zależności od zastosowania produktu, skład fazy tłuszczowej i proces produkcyjny są odpowiednio dobierane.

Oprócz sprzętu do krystalizacji, nowoczesny zakład produkcyjny margaryny i pokrewnych produktów będzie zazwyczaj obejmował różne zbiorniki do przechowywania oleju, a także do przygotowywania emulgatora, fazy wodnej i emulsji; wielkość i liczba zbiorników są obliczane na podstawie wydajności zakładu i portfolio produktów. Zakład obejmuje również jednostkę pasteryzacyjną i zakład przetapiania. Tak więc proces produkcyjny można ogólnie podzielić na następujące podprocesy (patrz schemat 1):

PRZYGOTOWANIE FAZY WODNEJ I FAZY TŁUSZCZOWEJ (STREFA 1)

Faza wodna jest często przygotowywana partiami w zbiorniku fazy wodnej. Woda powinna być dobrej jakości pitnej. Jeśli nie można zagwarantować jakości pitnej wody, można poddać ją wstępnej obróbce, np. za pomocą systemu UV lub filtra.

Oprócz wody faza wodna może składać się z soli lub solanki, białek mleka (margaryna stołowa i smarowidła o niskiej zawartości tłuszczu), cukru (ciasto francuskie), stabilizatorów (smarowidła o obniżonej zawartości tłuszczu i o niskiej zawartości tłuszczu), konserwantów i rozpuszczalnych w wodzie aromatów.

Główne składniki fazy tłuszczowej, mieszanki tłuszczowej, zazwyczaj składają się z mieszanki różnych tłuszczów i olejów. Aby uzyskać margarynę o pożądanych cechach i funkcjonalnościach, stosunek tłuszczów i olejów w mieszance tłuszczowej jest decydujący dla wydajności produktu końcowego.

Różne tłuszcze i oleje, zarówno jako mieszanki tłuszczowe, jak i pojedyncze oleje, są przechowywane w zbiornikach do przechowywania oleju, zazwyczaj umieszczonych poza zakładem produkcyjnym. Są one przechowywane w stabilnej temperaturze przechowywania powyżej temperatury topnienia tłuszczu i poddawane mieszaniu, aby uniknąć frakcjonowania tłuszczu i umożliwić łatwą obsługę.

Oprócz mieszanki tłuszczowej faza tłuszczowa zazwyczaj składa się z mniejszych składników rozpuszczalnych w tłuszczach, takich jak emulgator, lecytyna, aromat, barwnik i przeciwutleniacze. Te mniejsze składniki rozpuszczają się w mieszance tłuszczowej przed dodaniem fazy wodnej, a więc przed procesem emulsyfikacji.

PRZYGOTOWANIE EMULSJI (STREFA 2)

Emulsję przygotowuje się, przenosząc różne oleje i tłuszcze lub mieszanki tłuszczów do zbiornika emulsji. Zazwyczaj najpierw dodaje się tłuszcze lub mieszanki tłuszczów o wysokiej temperaturze topnienia, a następnie tłuszcze o niższej temperaturze topnienia i olej płynny. Aby zakończyć przygotowywanie fazy tłuszczowej, do mieszanki tłuszczowej dodaje się emulgator i inne rozpuszczalne w oleju składniki drugorzędne. Gdy wszystkie składniki fazy tłuszczowej zostaną odpowiednio wymieszane, dodaje się fazę wodną, ​​a emulsję tworzy się przy intensywnym, ale kontrolowanym mieszaniu.

Do dozowania poszczególnych składników emulsji można stosować różne systemy, z których dwa działają partiami:

Układ przepływomierza

System ważenia zbiorników

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

Wszystkie wyżej wymienione systemy mogą być w pełni kontrolowane automatycznie. Niektóre starsze zakłady nadal mają ręcznie kontrolowane systemy przygotowywania emulsji, ale są one pracochłonne i nie zaleca się ich instalowania obecnie ze względu na surowe zasady identyfikowalności.

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

System zbiornika ważącego jest podobny do systemu przepływomierza opartego na przygotowywaniu emulsji partiami. Tutaj ilości składników i faz są dodawane bezpośrednio do zbiornika emulsji, który jest zamontowany na ogniwach obciążnikowych kontrolujących ilości dodawane do zbiornika.

Zazwyczaj do przygotowania emulsji stosuje się system dwuzbiornikowy, aby móc nieprzerwanie obsługiwać linię krystalizacji. Każdy zbiornik działa jako zbiornik przygotowawczy i buforowy (zbiornik emulsji), więc linia krystalizacji będzie zasilana z jednego zbiornika, podczas gdy nowa partia będzie przygotowywana w drugim i odwrotnie. Nazywa się to systemem typu flip-flop.

Rozwiązanie, w którym emulsja jest przygotowywana w jednym zbiorniku, a gdy jest gotowa, jest przenoszona do zbiornika buforowego, z którego zasilana jest linia krystalizacji, jest również opcją. Ten system nazywa się systemem premiksu/bufora.

PASTERYZACJA (STREFA 3)

Ze zbiornika buforowego emulsja jest zazwyczaj nieprzerwanie pompowana przez płytowy wymiennik ciepła (PHE) lub niskociśnieniowy wymiennik ciepła ze skrobakiem powierzchniowym (SSHE) lub wysokociśnieniowy SSHE w celu pasteryzacji przed wprowadzeniem do linii krystalizacji.

W przypadku produktów pełnotłustych zazwyczaj stosuje się PHE. W przypadku wersji o niższej zawartości tłuszczu, w których oczekuje się, że emulsja będzie miała stosunkowo wysoką lepkość, a także 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 zahamowanie wzrostu bakterii i innych mikroorganizmów, poprawiając w ten sposób mikrobiologiczną stabilność emulsji. Pasteryzacja tylko fazy wodnej jest możliwa, ale pasteryzacja całej emulsji jest preferowana, ponieważ proces pasteryzacji emulsji zminimalizuje czas przebywania od pasteryzowanego produktu do napełniania lub pakowania produktu końcowego. Ponadto produkt jest przetwarzany w procesie in-line od pasteryzacji do napełniania lub pakowania produktu końcowego, a pasteryzacja wszelkich materiałów poddawanych przeróbce jest zapewniona, gdy cała emulsja jest pasteryzowana.

Ponadto pasteryzacja całej emulsji zapewnia, że ​​emulsja jest podawana do linii krystalizacji w stałej temperaturze, co zapewnia stałe parametry przetwarzania, temperatury produktu i teksturę produktu. Ponadto zapobiega się występowaniu wstępnie skrystalizowanej emulsji podawanej do sprzętu krystalizacyjnego, gdy emulsja jest prawidłowo 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 sek., 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)

 

Emulsję pompuje się do linii krystalizacji za pomocą pompy tłokowej wysokociśnieniowej (HPP). Linia krystalizacji do produkcji margaryny i pokrewnych produktów składa się zazwyczaj z wysokociśnieniowej pompy SSHE, która jest chłodzona amoniakiem lub chłodziwem typu freon. Maszyny z wirnikiem szpilkowym i/lub pośrednie krystalizatory są często włączane do linii w celu dodania dodatkowej intensywności ugniatania i czasu na produkcję wyrobów z tworzyw sztucznych. Rura spoczynkowa jest ostatnim etapem linii krystalizacji i jest włączana tylko wtedy, gdy produkt jest pakowany.

Sercem linii krystalizacji jest wysokociśnieniowy SSHE, w którym ciepła emulsja jest superchłodzona i krystalizowana na wewnętrznej powierzchni rury chłodzącej. Emulsja jest skutecznie zdrapywana przez obracające się skrobaki, dzięki czemu emulsja jest jednocześnie schładzana i ugniatana. Gdy tłuszcz w emulsji krystalizuje, kryształy tłuszczu tworzą trójwymiarową sieć, która zatrzymuje krople wody i płynny olej, co skutkuje produktami o właściwościach plastycznej półstałej natury.

W zależności od rodzaju wytwarzanego produktu i rodzaju tłuszczów użytych w konkretnym produkcie, konfigurację linii krystalizacji (tj. kolejność rur chłodzących i maszyn z wirnikiem szpilkowym) można dostosować w celu zapewnienia optymalnej konfiguracji dla konkretnego produktu.

Ponieważ linia krystalizacji zwykle wytwarza więcej niż jeden konkretny produkt tłuszczowy, SSHE często składa się z dwóch lub więcej sekcji chłodzących lub rur chłodzących, aby spełnić wymagania elastycznej linii krystalizacji. Podczas produkcji różnych krystalizowanych produktów tłuszczowych z różnych mieszanek tłuszczowych, wymagana jest elastyczność, ponieważ charakterystyki krystalizacji mieszanek mogą się różnić w zależności od mieszanki.

Proces krystalizacji, warunki przetwarzania i parametry przetwarzania mają duży wpływ na charakterystykę końcowych produktów margaryny i smarowidła. Podczas projektowania linii krystalizacji ważne jest określenie charakterystyki produktów, które mają być wytwarzane na linii. Aby zabezpieczyć inwestycję na przyszłość, konieczna jest elastyczność linii, a także indywidualnie kontrolowane parametry przetwarzania, ponieważ zakres produktów będących przedmiotem zainteresowania może się zmieniać z czasem, podobnie jak surowce.

Wydajność linii jest określana przez dostępną powierzchnię chłodzącą SSHE. Dostępne są maszyny o różnych rozmiarach, od linii o niskiej do wysokiej wydajności. Dostępne są również różne stopnie elastyczności, od urządzeń z pojedynczą rurą do linii z wieloma rurami, a zatem wysoce elastyczne linie przetwórcze.

Po schłodzeniu produktu w SSHE, trafia on do maszyny z wirnikiem trzpieniowym i/lub pośrednich krystalizatorów, w których jest ugniatany przez określony czas i z określoną intensywnością, aby wspomóc promowanie trójwymiarowej sieci, która na poziomie makroskopowym jest strukturą plastikową. Jeśli produkt ma być dystrybuowany jako produkt zawinięty, zostanie ponownie wprowadzony do SSHE, zanim osiada w rurze spoczynkowej przed zawinięciem. Jeśli produkt jest napełniany do kubków, w linii krystalizacji nie ma rurki spoczynkowej.

PAKOWANIE, NAPEŁNIANIE I PRZETAPIANIE (STREFA 5)

Na rynku dostępne są różne maszyny pakujące i napełniające, które nie zostaną opisane w tym artykule. Jednak konsystencja produktu jest bardzo różna, jeśli jest on produkowany do pakowania lub napełniania. Oczywiste jest, że produkt pakowany musi mieć twardszą teksturę niż produkt napełniany, a jeśli ta tekstura nie jest optymalna, produkt zostanie przekierowany do systemu przetapiania, stopiony i dodany do zbiornika buforowego w celu ponownego przetworzenia. Dostępne są różne systemy przetapiania, ale najczęściej używanymi systemami są PHE lub niskociśnieniowy SSHE.

AUTOMATYZACJA

 

Margaryna, podobnie jak inne produkty spożywcze, jest obecnie w wielu fabrykach produkowana zgodnie ze ścisłymi procedurami śledzenia. Te procedury, obejmujące zazwyczaj składniki, produkcję i produkt końcowy, skutkują nie tylko zwiększonym bezpieczeństwem żywności, ale także stałą jakością żywności. Wymagania dotyczące śledzenia mogą być wdrażane w systemie sterowania fabryki, a system sterowania Shiputec jest zaprojektowany w celu kontrolowania, rejestrowania i dokumentowania ważnych warunków i parametrów dotyczących całego procesu produkcyjnego.

System sterowania jest wyposażony w ochronę hasłem i oferuje rejestrowanie historycznych danych wszystkich parametrów zaangażowanych w linię przetwarzania margaryny, od informacji o recepturze po ocenę produktu końcowego. Rejestrowanie danych obejmuje wydajność i wydajność pompy wysokociśnieniowej (l/godzinę i ciśnienie wsteczne), temperatury produktu (w tym proces pasteryzacji) podczas krystalizacji, temperatury chłodzenia (lub ciśnienia mediów chłodzących) SSHE, prędkość SSHE i maszyn z wirnikiem szpilkowym, a także obciążenie silników napędzających pompę wysokociśnieniową, SSHE i maszyny z wirnikiem szpilkowym.

Układ sterowania

Podczas przetwarzania alarmy zostaną wysłane do operatora, jeśli parametry przetwarzania dla konkretnego produktu są poza limitami; są one ustawiane w edytorze receptur przed produkcją. Te alarmy muszą zostać potwierdzone ręcznie i należy podjąć działania zgodnie z procedurami. Wszystkie alarmy są przechowywane w historycznym systemie alarmowym w celu późniejszego przeglądania. Kiedy produkt opuszcza linię produkcyjną w odpowiednio zapakowanej lub wypełnionej formie, jest on oddzielony od nazwy produktu, zwykle oznaczony datą, godziną i numerem identyfikacyjnym partii w celu późniejszego śledzenia. Pełna historia wszystkich etapów produkcji zaangażowanych w proces wytwarzania jest zatem archiwizowana dla bezpieczeństwa producenta i użytkownika końcowego, konsumenta.

CIP

Zakłady czyszczące CIP (CIP = cleansing in place) są również częścią nowoczesnego zakładu produkcji margaryny, ponieważ zakłady produkujące margarynę powinny być regularnie czyszczone. W przypadku tradycyjnych produktów margaryny normalny odstęp czasu między czyszczeniem to raz w tygodniu. Jednak w przypadku produktów wrażliwych, takich jak produkty o niskiej zawartości tłuszczu (wysoka zawartość wody) i/lub produkty o wysokiej zawartości białka, zaleca się krótsze odstępy czasu między CIP.

Zasadniczo stosuje się dwa systemy CIP: instalacje CIP, które wykorzystują media czyszczące tylko raz lub zalecane instalacje CIP, które działają za pośrednictwem roztworu buforowego mediów czyszczących, gdzie media takie jak ług, kwas i/lub środki dezynfekujące są zwracane do poszczególnych zbiorników magazynowych CIP po użyciu. Ten drugi proces jest preferowany, ponieważ stanowi rozwiązanie przyjazne dla środowiska i jest rozwiązaniem ekonomicznym pod względem zużycia środków czyszczących, a tym samym ich kosztów.

W przypadku zainstalowania kilku linii produkcyjnych w jednej fabryce możliwe jest skonfigurowanie równoległych torów czyszczących lub systemów satelitarnych CIP. Powoduje to znaczną redukcję 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 pokrewnych produktów ważne jest, aby pamiętać, że nie tylko składniki, takie jak oleje i tłuszcze, czy receptura produktu, decydują o jakości produktu końcowego, ale także konfiguracja zakładu, parametry przetwarzania i stan zakładu. Jeśli linia lub sprzęt nie są dobrze utrzymane, istnieje ryzyko, że linia nie będzie działać wydajnie. Dlatego też, aby produkować wysokiej jakości produkty, konieczna jest dobrze działająca instalacja, ale ważny jest również wybór mieszanki tłuszczów o właściwościach odpowiadających końcowemu zastosowaniu produktu, a także prawidłowa konfiguracja i wybór parametrów przetwarzania zakładu. Na koniec, produkt końcowy musi zostać poddany obróbce termicznej zgodnie z końcowym zastosowaniem..