Technológia výroby margarínu

Technológia výroby margarínu

ZHRNUTIE

Potravinárske spoločnosti sa dnes podobne ako iné výrobné podniky zameriavajú nielen na spoľahlivosť a kvalitu zariadení na spracovanie potravín, ale aj na rôzne služby, ktoré môže dodávateľ spracovateľského zariadenia poskytnúť. Okrem efektívnych spracovateľských liniek, ktoré dodávame, môžeme byť partnerom od počiatočnej fázy nápadu alebo projektu až po konečnú fázu uvedenia do prevádzky, aby sme nezabudli na dôležitý popredajný servis.

Shiputec má viac ako 20-ročné skúsenosti v potravinárskom a baliarenskom priemysle.

ÚVOD DO NAŠEJ TECHNOLÓGIE

VÍZIA A ZÁVÄZOK

Segment Shiputec navrhuje, vyrába a predáva riešenia procesného inžinierstva a automatizácie pre mliekarenský, potravinársky, nápojový, námorný, farmaceutický priemysel a priemysel osobnej starostlivosti prostredníctvom svojich globálnych prevádzok.

Zaviazali sme sa pomáhať našim zákazníkom na celom svete zlepšovať výkonnosť a ziskovosť ich výrobného závodu a procesov. Dosahujeme to ponukou širokej škály produktov a riešení od skonštruovaných komponentov až po návrh kompletných procesných závodov podporovaných špičkovými svetovými aplikáciami a odbornými znalosťami vývoja.

Naďalej pomáhame našim zákazníkom optimalizovať výkon a ziskovosť ich závodu počas jeho životnosti podpornými službami prispôsobenými ich individuálnym potrebám prostredníctvom koordinovaného zákazníckeho servisu a siete náhradných dielov.

ZAMERANIE NA ZÁKAZNÍKA

Shiputec vyvíja, vyrába a inštaluje moderné, vysoko efektívne a spoľahlivé spracovateľské linky pre potravinársky priemysel. Na výrobu produktov s kryštalizovaným tukom, ako je margarín, maslo, nátierky a tuky, Shiputec ponúka riešenia, ktoré zahŕňajú aj výrobné linky pre emulgované potravinárske produkty, ako sú majonézy, omáčky a dresingy.

VÝROBA MARGARÍNOV

Margarín a príbuzné produkty obsahujú vodnú fázu a tukovú fázu a možno ich teda charakterizovať ako emulzie voda v oleji (W/O), v ktorých je vodná fáza jemne dispergovaná ako kvapôčky v spojitej tukovej fáze. V závislosti od použitia produktu sa podľa toho volí zloženie tukovej fázy a výrobný proces.

Moderné výrobné zariadenie na margarín a súvisiace produkty bude okrem kryštalizačného zariadenia typicky zahŕňať rôzne nádrže na skladovanie oleja, ako aj na prípravu emulgátora, vodnej fázy a emulzie; veľkosť a počet nádrží sa vypočítava na základe kapacity závodu a produktového portfólia. Súčasťou zariadenia je aj pasterizačná jednotka a pretavovacie zariadenie. Výrobný proces teda možno vo všeobecnosti rozdeliť do nasledujúcich podprocesov (pozrite si diagram 1):

PRÍPRAVA VODNEJ FÁZY A TUKOVEJ FÁZY (ZÓNA 1 )

Vodná fáza sa často pripravuje po dávkach v nádrži na vodnú fázu. Voda by mala byť pitnej kvality. Ak nie je možné zaručiť kvalitu pitnej vody, voda sa môže podrobiť predúprave napr. pomocou UV alebo filtračného systému.

Vodná fáza môže okrem vody pozostávať zo soli alebo soľanky, mliečnych bielkovín (stolový margarín a nízkotučné nátierky), cukru (lístkové cesto), stabilizátorov (nátierky so zníženým obsahom tuku a nízkotučného), konzervačných látok a vo vode rozpustných aróm.

Hlavné zložky v tukovej fáze, tuková zmes, normálne pozostávajú zo zmesi rôznych tukov a olejov. Aby sa dosiahol margarín s požadovanými vlastnosťami a funkciami, pomer tukov a olejov v tukovej zmesi je rozhodujúci pre výkonnosť konečného produktu.

Rôzne tuky a oleje, buď ako tukové zmesi alebo jednotlivé oleje, sa skladujú v nádržiach na skladovanie oleja, ktoré sú zvyčajne umiestnené mimo výrobného zariadenia. Tieto sa udržiavajú pri stabilnej skladovacej teplote nad teplotou topenia tuku a za miešania, aby sa zabránilo frakcionácii tuku a umožnila sa ľahká manipulácia.

Okrem tukovej zmesi sa tuková fáza typicky skladá z menších zložiek rozpustných v tukoch, ako je emulgátor, lecitín, príchuť, farbivo a antioxidanty. Tieto minoritné zložky sa rozpustia v tukovej zmesi pred pridaním vodnej fázy, teda pred emulgačným procesom.

PRÍPRAVA EMULZIE (ZÓNA 2)

Emulzia sa pripravuje prenesením rôznych olejov a tukov alebo tukových zmesí do nádrže na emulziu. Zvyčajne sa najskôr pridávajú tuky s vysokou teplotou topenia alebo zmesi tukov, po ktorých nasledujú tuky s nižšou teplotou topenia a tekutý olej. Na dokončenie prípravy tukovej fázy sa do tukovej zmesi pridajú emulgátor a ďalšie minoritné zložky rozpustné v oleji. Po správnom premiešaní všetkých zložiek pre tukovú fázu sa pridá vodná fáza a za intenzívneho, ale kontrolovaného miešania sa vytvorí emulzia.

Na odmeriavanie rôznych zložiek emulzie, z ktorých dve pracujú po dávkach, možno použiť rôzne systémy:

Systém prietokomerov

Systém vážiacej nádrže

Kontinuálny in-line emulgačný systém je menej preferovaným, ale používaným riešením napr. vo vysokokapacitných linkách, kde je k dispozícii obmedzený priestor pre emulzné nádrže. Tento systém využíva dávkovacie čerpadlá a hmotnostné prietokomery na riadenie pomeru pridaných fáz do malej emulznej nádrže.

Všetky vyššie uvedené systémy je možné ovládať plne automaticky. Niektoré staršie závody však stále majú manuálne riadené systémy prípravy emulzie, ale tie sú náročné na prácu a dnes sa neodporúčajú inštalovať kvôli prísnym pravidlám vysledovateľnosti.

Systém prietokomeru je založený na vsádzkovej príprave emulzie, v ktorej sa rôzne fázy a zložky merajú hmotnostnými prietokomermi, keď sa prenášajú z nádrží na prípravu rôznych fáz do nádrže na emulziu. Presnosť tohto systému je +/-0,3%. Tento systém je charakteristický svojou necitlivosťou voči vonkajším vplyvom, ako sú vibrácie a nečistoty.

Systém vážiacej nádrže je ako systém prietokomeru založený na dávkovej príprave emulzie. Tu sa množstvá prísad a fáz pridávajú priamo do nádrže na emulziu, ktorá je namontovaná na snímačoch zaťaženia, ktoré riadia množstvá pridávané do nádrže.

Typicky sa na prípravu emulzie používa dvojnádržový systém, aby bolo možné kontinuálne prevádzkovať kryštalizačnú linku. Každá nádrž funguje ako prípravná a vyrovnávacia nádrž (nádrž na emulziu), teda kryštalizačná linka bude napájaná z jednej nádrže, zatiaľ čo v druhej sa bude pripravovať nová dávka a naopak. Toto sa nazýva flip-flop systém.

Možnosťou je aj riešenie, kde sa emulzia pripravuje v jednej nádrži a keď je pripravená, prenesie sa do vyrovnávacej nádrže, odkiaľ sa napája kryštalizačná linka. Tento systém sa nazýva systém premix/pufr.

PASTERIZÁCIA (ZÓNA 3)

Z vyrovnávacej nádrže sa emulzia normálne kontinuálne čerpá buď cez doskový výmenník tepla (PHE) alebo nízkotlakový výmenník tepla so zoškrabovaným povrchom (SSHE), alebo vysokotlakový SSHE na pasterizáciu pred vstupom do kryštalizačnej linky.

Pre plnotučné výrobky sa zvyčajne používa PHE. Pre verzie s nižším obsahom tuku, kde sa očakáva, že emulzia bude vykazovať relatívne vysokú viskozitu, a pre emulzie citlivé na teplo (napr. emulzie s vysokým obsahom bielkovín) sa odporúča systém SPX ako nízkotlakový roztok alebo SPX-PLUS ako vysokotlakový roztok.

Proces pasterizácie má niekoľko výhod. Zabezpečuje inhibíciu rastu baktérií a rastu iných mikroorganizmov, čím zlepšuje mikrobiologickú stabilitu emulzie. Pasterizácia len vodnej fázy je možná, ale preferuje sa pasterizácia kompletnej emulzie, pretože proces pasterizácie emulzie minimalizuje dobu zotrvania od pasterizovaného produktu po plnenie alebo balenie konečného produktu. Produkt je tiež spracovaný v in-line procese od pasterizácie až po plnenie alebo balenie konečného produktu a pasterizácia akéhokoľvek materiálu na prepracovanie je zabezpečená, keď je celá emulzia pasterizovaná.

Okrem toho pasterizácia kompletnej emulzie zaisťuje, že sa emulzia privádza do kryštalizačnej linky pri konštantnej teplote, čím sa dosiahnu konštantné parametre spracovania, teploty produktu a textúra produktu. Okrem toho sa zabráni výskytu predkryštalizovanej emulzie privádzanej do kryštalizačného zariadenia, keď je emulzia správne pasterizovaná a privádzaná do vysokotlakového čerpadla pri teplote o 5 až 10 °C vyššej ako je bod topenia tukovej fázy.

Typický proces pasterizácie bude po príprave emulzie pri 45-55 °C zahŕňať sekvenciu zahrievania a udržiavania emulzie pri 75-85 °C počas 16 sekúnd. a následne proces chladenia na teplotu 45-55°C. Konečná teplota závisí od teploty topenia tukovej fázy: čím vyššia je teplota topenia, tým vyššia je teplota.

CHLADENIE, KRYŠTALIZÁCIA A HNETENIE (ZÓNA 4)

 

Emulzia sa čerpá do kryštalizačnej linky pomocou vysokotlakového piestového čerpadla (HPP). Kryštalizačná linka na výrobu margarínu a príbuzných produktov typicky pozostáva z vysokotlakového SSHE, ktorý je chladený amoniakom alebo chladiacim médiom freónového typu. Stroj (stroje) s kolíkovým rotorom a/alebo medziľahlé kryštalizátory sú často súčasťou linky, aby sa pridala ďalšia intenzita miesenia a čas na výrobu plastových výrobkov. Odpočívacia trubica je posledným krokom kryštalizačnej linky a je zahrnutá len vtedy, ak je produkt zabalený.

Srdcom kryštalizačnej linky je vysokotlakový SSHE, ktorým je teplá emulzia prechladená a kryštalizovaná na vnútornom povrchu chladiacej trubice. Emulzia je účinne zoškrabovaná rotujúcimi škrabkami, čím sa emulzia chladí a súčasne miesi. Keď tuk v emulzii kryštalizuje, kryštály tuku tvoria trojrozmernú sieť zachytávajúcu kvapôčky vody a tekutý olej, výsledkom čoho sú produkty s vlastnosťami plastickej polotuhej povahy.

V závislosti od typu vyrábaného produktu a typu tukov použitých pre konkrétny produkt možno konfiguráciu kryštalizačnej linky (tj poradie chladiacich rúr a strojov s kolíkovým rotorom) upraviť tak, aby poskytovala optimálnu konfiguráciu pre daný produkt. konkrétny produkt.

Pretože kryštalizačná linka zvyčajne vyrába viac ako jeden špecifický tukový produkt, SSHE často pozostáva z dvoch alebo viacerých chladiacich sekcií alebo chladiacich rúrok, aby sa splnili požiadavky na flexibilnú kryštalizačnú linku. Pri výrobe rôznych kryštalických tukových produktov z rôznych tukových zmesí je potrebná flexibilita, pretože kryštalizačné charakteristiky zmesí sa môžu líšiť od jednej zmesi k druhej.

Proces kryštalizácie, podmienky spracovania a parametre spracovania majú veľký vplyv na vlastnosti finálnych produktov margarínu a nátierok. Pri navrhovaní kryštalizačnej linky je dôležité identifikovať charakteristiky produktov, ktoré sa majú na linke vyrábať. Pre zabezpečenie investície do budúcnosti je nevyhnutná flexibilita linky, ako aj individuálne regulovateľné parametre spracovania, keďže rozsah záujmu sa môže časom meniť, ako aj suroviny.

Kapacita linky je určená chladiacou plochou, ktorú má SSHE k dispozícii. K dispozícii sú stroje rôznych veľkostí, od nízkokapacitných až po vysokokapacitné linky. K dispozícii sú tiež rôzne stupne flexibility od zariadení s jednou rúrkou až po linky s viacerými rúrkami, teda vysoko flexibilné linky na spracovanie.

Potom, čo sa produkt ochladí v SSHE, vstupuje do stroja s kolíkovým rotorom a/alebo medzikryštalizátorov, v ktorých sa určitý čas a s určitou intenzitou miesi, aby sa podporila propagácia trojrozmernej siete, ktorá na makroskopickej úrovni je plastická štruktúra. Ak je výrobok určený na distribúciu ako zabalený výrobok, opäť vstúpi do SSHE predtým, ako sa usadí v odpočívacej trubici pred zabalením. Ak sa produkt plní do pohárov, v kryštalizačnom potrubí nie je zahrnutá žiadna odpočívacia trubica.

BALENIE, PLNENIE A PRETÁVANIE (ZÓNA 5)

Na trhu sú dostupné rôzne baliace a plniace stroje, ktoré nebudú popísané v tomto článku. Konzistencia produktu je však veľmi odlišná, ak sa vyrába na balenie alebo plnenie. Je zrejmé, že balený výrobok musí vykazovať pevnejšiu textúru ako plnený výrobok a ak táto textúra nie je optimálna, výrobok sa odvedie do pretavovacieho systému, roztaví sa a pridá sa do vyrovnávacej nádrže na opätovné spracovanie. K dispozícii sú rôzne pretavovacie systémy, ale najpoužívanejšie systémy sú PHE alebo nízkotlakové SSHE.

AUTOMATIZÁCIA

 

Margarín, podobne ako iné potravinárske výrobky, sa dnes v mnohých továrňach vyrába podľa prísnych postupov vysledovateľnosti. Tieto postupy typicky zahŕňajúce zložky, výrobu a konečný produkt vedú nielen k zvýšeniu bezpečnosti potravín, ale aj k stálej kvalite potravín. Požiadavky na sledovateľnosť je možné implementovať do riadiaceho systému továrne a riadiaci systém Shiputec je navrhnutý tak, aby kontroloval, zaznamenával a dokumentoval dôležité podmienky a parametre týkajúce sa celého výrobného procesu.

Riadiaci systém je vybavený ochranou heslom a obsahuje záznam historických údajov všetkých parametrov linky na spracovanie margarínu od informácií o receptúre až po vyhodnotenie konečného produktu. Záznam údajov zahŕňa kapacitu a výkon vysokotlakového čerpadla (l/hod a protitlak), teploty produktu (vrátane procesu pasterizácie) počas kryštalizácie, teploty chladenia (alebo tlaky chladiaceho média) SSHE, rýchlosť SSHE a stroje s kolíkovým rotorom, ako aj zaťaženie motorov poháňajúcich vysokotlakové čerpadlo, SSHE a stroje s kolíkovým rotorom.

Riadiaci systém

Počas spracovania budú operátorovi odoslané alarmy, ak sú parametre spracovania pre konkrétny produkt mimo limitov; tieto sa nastavujú v editore receptov pred výrobou. Tieto alarmy musia byť potvrdené manuálne a musia byť vykonané akcie podľa postupov. Všetky alarmy sú uložené v historickom poplachovom systéme pre neskoršie zobrazenie. Keď produkt opustí výrobnú linku vo vhodne zabalenej alebo vyplnenej forme, je okrem názvu produktu zvyčajne označený dátumom, časom a identifikačným číslom šarže pre neskoršie sledovanie. Kompletná história všetkých výrobných krokov zahrnutých vo výrobnom procese je tak archivovaná pre bezpečnosť výrobcu a konečného užívateľa, spotrebiteľa.

CIP

Čistiace zariadenia CIP (CIP = čistenie na mieste) sú tiež súčasťou moderného zariadenia na výrobu margarínu, pretože zariadenia na výrobu margarínu by sa mali čistiť pravidelne. Pre tradičné margarínové produkty je bežný interval čistenia raz týždenne. V prípade citlivých produktov, ako sú produkty s nízkym obsahom tuku (vysoký obsah vody) a/alebo produkty s vysokým obsahom bielkovín, sa však odporúčajú kratšie intervaly medzi CIP.

V zásade sa používajú dva systémy CIP: zariadenia CIP, ktoré používajú čistiace médium len raz, alebo odporúčané zariadenia CIP, ktoré pracujú s tlmivým roztokom čistiaceho média, kde sa médiá ako lúh, kyselina a/alebo dezinfekčné prostriedky vracajú do jednotlivých CIP skladovacích nádrží po použití. Posledne uvedený spôsob je výhodný, pretože predstavuje riešenie šetrné k životnému prostrediu a je to ekonomické riešenie vzhľadom na spotrebu čistiacich prostriedkov a tým aj náklady na ne.

V prípade inštalácie viacerých výrobných liniek v jednej továrni je možné zriadiť paralelné čistiace dráhy alebo satelitné systémy CIP. To má za následok výrazné zníženie času čistenia a spotreby energie. Parametre procesu CIP sú automaticky riadené a zaznamenávané pre neskoršie sledovanie v riadiacom systéme.

ZÁVEREČNÉ POZNÁMKY

Pri výrobe margarínu a príbuzných produktov je dôležité mať na pamäti, že kvalitu konečného produktu neurčujú len zložky ako použité oleje a tuky alebo receptúra ​​produktu, ale aj konfigurácia závodu, parametre spracovania a stav závodu. Ak nie je linka alebo zariadenie dobre udržiavané, existuje riziko, že linka nefunguje efektívne. Na výrobu vysoko kvalitných produktov je preto nevyhnutné dobre fungujúce zariadenie, ale dôležitý je aj výber tukovej zmesi s vlastnosťami, ktoré zodpovedajú finálnej aplikácii produktu, ako aj správna konfigurácia a výber parametrov spracovania zariadenia. V neposlednom rade musí byť finálny produkt tepelne upravený podľa konečného použitia.