ZHRNUTIE
Potravinárske spoločnosti sa dnes, podobne ako iné výrobné podniky, nezameriavajú len na spoľahlivosť a kvalitu zariadení na spracovanie potravín, ale aj na rôzne služby, ktoré môže dodávateľ zariadení na spracovanie poskytnúť. Okrem efektívnych spracovateľských liniek, ktoré dodávame, vieme byť partnerom od počiatočnej myšlienky alebo fázy projektu až po finálnu fázu uvedenia do prevádzky, nehovoriac o dôležitom popredajnom servise.
Spoločnosť Shiputec má viac ako 20 rokov skúseností v potravinárskom a baliacom 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 a hygienický priemysel prostredníctvom svojich globálnych prevádzok.
Zaviazali sme sa pomáhať našim zákazníkom na celom svete zlepšovať výkonnosť a ziskovosť ich výrobných závodov a procesov. Dosahujeme to ponukou širokej škály produktov a riešení od technicky navrhnutých komponentov až po návrh kompletných procesných závodov, podporovaných poprednými svetovými odborníkmi v oblasti aplikácií a vývoja.
Naďalej pomáhame našim zákazníkom optimalizovať výkon a ziskovosť ich zariadení počas celej ich životnosti prostredníctvom podporných služieb prispôsobených ich individuálnym potrebám prostredníctvom koordinovanej siete zákazníckych služieb a náhradných dielov.
ZAMERANÍ NA ZÁKAZNÍKA
Spoločnosť Shiputec vyvíja, vyrába a inštaluje moderné, vysoko efektívne a spoľahlivé spracovateľské linky pre potravinársky priemysel. Na výrobu kryštalizovaných tukových produktov, ako sú margarín, maslo, nátierky a tuky, ponúka spoločnosť Shiputec riešenia, ktoré zahŕňajú aj spracovateľské linky na emulgované potravinárske produkty, ako sú majonézy, omáčky a dresingy.
VÝROBA MARGARÍNU
Margarín a podobné produkty obsahujú vodnú fázu a tukovú fázu, a preto ich možno charakterizovať ako emulzie voda v oleji (W/O), v ktorých je vodná fáza jemne dispergovaná ako kvapôčky v kontinuálnej tukovej fáze. V závislosti od použitia produktu sa volí zloženie tukovej fázy a výrobný proces.
Okrem kryštalizačného zariadenia bude moderné výrobné zariadenie na margarín a súvisiace výrobky typicky zahŕňať rôzne nádrže na skladovanie oleja, ako aj na prípravu emulgátora, vodnej fázy a emulzie; veľkosť a počet nádrží sa vypočítavajú na základe kapacity závodu a produktového portfólia. Zariadenie zahŕňa aj pasterizačnú jednotku a pretavovacie zariadenie. Výrobný proces možno teda vo všeobecnosti rozdeliť na nasledujúce čiastkové procesy (pozri diagram 1):
PRÍPRAVA VODNEJ FÁZE A TUKOVEJ FÁZE (ZÓNA 1)
Vodná fáza sa často pripravuje dávkovo v nádrži na vodnú fázu. Voda by mala mať dobrú pitnú kvalitu. Ak nie je možné zaručiť pitnú kvalitu vody, môže sa voda predčistiť napr. pomocou UV žiarenia alebo filtračného systému.
Okrem vody môže vodná fáza pozostávať zo soli alebo nálevu, mliečnych bielkovín (stolový margarín a nízkotučné nátierky), cukru (lístkové cesto), stabilizátorov (nízkotučné a nízkotučné nátierky), konzervačných látok a vo vode rozpustných aróm.
Hlavné zložky tukovej fázy, zmesi tukov, zvyčajne pozostávajú zo zmesi rôznych tukov a olejov. Na dosiahnutie margarínu s požadovanými vlastnosťami a funkciami je pomer tukov a olejov v zmesi tukov rozhodujúci pre vlastnosti konečného produktu.
Rôzne tuky a oleje, buď ako zmesi tukov alebo jednotlivé oleje, sa skladujú v nádržiach na skladovanie oleja, ktoré sú zvyčajne umiestnené mimo výrobného zariadenia. Tieto nádrže sa udržiavajú pri stabilnej skladovacej teplote nad bodom topenia tuku a za stáleho miešania, aby sa zabránilo frakcionácii tuku a umožnila sa jednoduchá manipulácia.
Okrem zmesi tukov pozostáva tuková fáza typicky z menej významných zložiek rozpustných v tukoch, ako sú emulgátor, lecitín, aróma, farbivo a antioxidanty. Tieto menej významné zložky sa rozpustia v zmesi tukov pred pridaním vodnej fázy, teda pred procesom emulgácie.
PRÍPRAVA EMULZIE (ZÓNA 2)
Diagram 1:
1. Príprava vodnej fázy a tukovej fázy (zóna 1),
2. Príprava emulzie (zóna 2),
3. Pasterizácia (zóna 3),
4. Zóna chladenia, kryštalizácie a miesenia (zóna 4),
5. Balenie a pretavovanie (zóna 5)
Emulzia sa pripravuje prenesením rôznych olejov a tukov alebo zmesí tukov do emulznej nádrže. Zvyčajne sa najprv pridávajú tuky s vysokou teplotou topenia alebo zmesi tukov, potom tuky s nižšou teplotou topenia a tekutý olej. Na dokončenie prípravy tukovej fázy sa do zmesi tukov pridá emulgátor a ďalšie v oleji rozpustné vedľajšie zložky. Keď sú všetky zložky tukovej fázy správne zmiešané, pridá sa vodná fáza a emulzia sa vytvorí za intenzívneho, ale kontrolovaného miešania.
Na dávkovanie rôznych zložiek emulzie je možné použiť rôzne systémy, z ktorých dva pracujú dávkovo:
- Systém prietokomera
- Systém vážiacich nádrží
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 reguláciu pomeru pridávaných fáz do malej emulznej nádrže.
Všetky vyššie uvedené systémy je možné riadiť plne automaticky. Niektoré staršie zariadenia však stále majú manuálne ovládané systémy na prípravu emulzie, ale tie sú náročné na pracovnú silu a ich inštalácia sa dnes neodporúča kvôli prísnym pravidlám sledovateľnosti.
Systém prietokomerov je založený na dávkovej príprave emulzie, pri ktorej sa rôzne fázy a zložky merajú hmotnostnými prietokomermi pri prenose z nádrží na prípravu rôznych fáz do nádrže na emulziu. Presnosť tohto systému je +/- 0,3 %. Tento systém sa vyznačuje svojou necitlivosťou na vonkajšie vplyvy, ako sú vibrácie a nečistoty.
Systém vážiacej nádrže je podobný systému prietokomera, ktorý je založený na dávkovej príprave emulzie. V tomto prípade sa množstvá zložiek a fáz pridávajú priamo do emulznej nádrže, ktorá je namontovaná na snímačoch zaťaženia, ktoré riadia množstvá pridávané do nádrže.
Na prípravu emulzie sa typicky používa systém s dvoma nádržami, aby mohla kryštalizačná linka bežať nepretržite. Každá nádrž funguje ako prípravná a vyrovnávacia nádrž (emulzná nádrž), takže kryštalizačná linka bude napájaná z jednej nádrže, zatiaľ čo nová dávka sa bude pripravovať v druhej a naopak. Toto sa nazýva systém flip-flop.
Možným riešením je aj riešenie, v ktorom sa emulzia pripravuje v jednej nádrži a po príprave sa prenesie do vyrovnávacej nádrže, odkiaľ sa napája kryštalizačná linka. Tento systém sa nazýva systém predmiešavania/vyrovnávania.
PASTERIZÁCIA (ZÓNA 3)
Z vyrovnávacej nádrže sa emulzia zvyčajne kontinuálne čerpá buď cez doskový výmenník tepla (PHE), alebo cez nízkotlakový výmenník tepla so stieraným povrchom (SSHE), alebo cez vysokotlakový SSHE na pasterizáciu pred vstupom do kryštalizačnej linky.
Pre plnotučné výrobky sa typicky používa PHE. Pre verzie s nižším obsahom tuku, kde sa očakáva, že emulzia bude vykazovať relatívne vysokú viskozitu, a pre teplocitlivé emulzie (napr. emulzie s vysokým obsahom bielkovín) sa odporúča systém SPX ako nízkotlakový roztok alebo SPX-PLUS ako vysokotlakový roztok.
Pasterizačný proces má niekoľko výhod. Zaisťuje inhibíciu rastu baktérií a iných mikroorganizmov, čím sa zlepšuje mikrobiologická stabilita emulzie. Pasterizácia iba vodnej fázy je možná, ale pasterizácia celej emulzie je uprednostňovaná, pretože pasterizačný proces emulzie minimalizuje čas zotrvania od pasterizovaného produktu až po plnenie alebo balenie konečného produktu. Produkt sa tiež spracováva v inline procese od pasterizácie až po plnenie alebo balenie konečného produktu a pasterizácia akéhokoľvek prepracovaného materiálu je zabezpečená, keď je pasterizovaná celá emulzia.
Pasterizácia celej emulzie navyše zabezpečuje, že emulzia je privádzaná do kryštalizačnej linky pri konštantnej teplote, čím sa dosahujú konštantné parametre spracovania, teploty produktu a textúra produktu. Okrem toho sa zabráni vzniku predkryštalizovanej emulzie privádzanej do kryštalizačného zariadenia, keď je emulzia správne pasterizovaná a privádzaná do vysokotlakového čerpadla pri teplote o 5 – 10 °C vyššej, ako je bod topenia tukovej fázy.
Typický proces pasterizácie po príprave emulzie pri teplote 45 – 55 °C zahŕňa zahrievanie a udržiavanie emulzie pri teplote 75 – 85 °C počas 16 sekúnd a následne proces ochladzovania na teplotu 45 – 55 °C. Konečná teplota závisí od bodu topenia tukovej fázy: čím vyšší je bod topenia, tým vyššia je teplota.
CHLADENIE, KRYŠTALIZÁCIA A HNETENIE (ZÓNA 4)
Emulzia sa čerpá do kryštalizačnej linky pomocou vysokotlakového piestového čerpadla (VČ). Kryštalizačná linka na výrobu margarínu a súvisiacich produktov zvyčajne pozostáva z vysokotlakového SSHE, ktorý je chladený amoniakom alebo freónovým chladiacim médiom. Súčasťou linky sú často stroj(y) s kolíkovým rotorom a/alebo medziľahlé kryštalizátory, aby sa zvýšila intenzita miesenia a čas potrebný na výrobu plastových výrobkov. Posledným krokom kryštalizačnej linky je pokojová trubica a je súčasťou iba vtedy, ak je produkt balený.
Srdcom kryštalizačnej linky je vysokotlaková SSHE, v ktorej sa teplá emulzia podchladí a kryštalizuje na vnútornom povrchu chladiacej trubice. Emulzia sa efektívne zoškrabáva rotujúcimi škrabkami, čím sa emulzia súčasne chladí a miesi. Keď tuk v emulzii kryštalizuje, kryštály tuku tvoria trojrozmernú sieť, ktorá zachytáva kvapôčky vody a tekutý olej, čoho výsledkom sú produkty s vlastnosťami plastickej polotuhej hmoty.
V závislosti od typu vyrábaného produktu a typu tukov použitých pre konkrétny produkt je možné upraviť konfiguráciu kryštalizačnej linky (t. j. poradie chladiacich trubíc a strojov s kolíkovým rotorom) tak, aby sa dosiahla optimálna konfigurácia pre konkrétny produkt.
Keďže kryštalizačná linka zvyčajne vyrába viac ako jeden špecifický tukový produkt, SSHE často pozostáva z dvoch alebo viacerých chladiacich sekcií alebo chladiacich trubíc, aby splnila požiadavky na flexibilnú kryštalizačnú linku. Pri výrobe rôznych kryštalizovaných tukových produktov z rôznych zmesí tukov je potrebná flexibilita, pretože kryštalizačné vlastnosti zmesí sa môžu od jednej zmesi k druhej líšiť.
Proces kryštalizácie, podmienky spracovania a parametre spracovania majú veľký vplyv na vlastnosti konečných margarínov a nátierok. Pri navrhovaní kryštalizačnej linky je dôležité identifikovať vlastnosti produktov, ktoré sa majú na linke vyrábať. Pre zabezpečenie investícií do budúcnosti je nevyhnutná flexibilita linky, ako aj individuálne ovládateľné parametre spracovania, pretože sortiment produktov, o ktoré sa zaujímame, sa môže časom meniť, rovnako ako suroviny.
Kapacita linky je určená chladiacou plochou, ktorú má k dispozícii SSHE. K dispozícii sú stroje rôznych veľkostí, od nízkokapacitných až po vysokokapacitné linky. K dispozícii sú aj rôzne stupne flexibility, od jednorúrkových zariadení až po viacrúrkové linky, čím sa dosahuje vysoká flexibilita spracovateľských liniek.
Po ochladení produktu v SSHE vstupuje do stroja s kolíkovým rotorom a/alebo medziľahlých kryštalizátorov, v ktorých sa miesi určitý čas a s určitou intenzitou, aby sa podporilo vytvorenie trojrozmernej siete, ktorá na makroskopickej úrovni predstavuje plastovú štruktúru. Ak je produkt určený na distribúciu ako balený produkt, pred usadením v odkladacej trubici pred balením opäť vstúpi do SSHE. Ak sa produkt plní do pohárov, kryštalizačná linka neobsahuje odkladaciu trubicu.
BALENIE, PLNENIE A PRETAVOVANIE (ZÓNA 5)
Na trhu sú dostupné rôzne baliace a plniace stroje, ktoré v tomto článku nebudú opísané. Konzistencia produktu sa však veľmi líši, ak sa vyrába na balenie alebo plnenie. Je zrejmé, že balený produkt musí mať pevnejšiu textúru ako plnený produkt a ak táto textúra nie je optimálna, produkt sa presmeruje do systému pretavovania, roztaví a pridá do vyrovnávacej nádrže na opätovné spracovanie. K dispozícii sú rôzne systémy pretavovania, ale najpoužívanejšie systémy sú PHE alebo nízkotlakové SSHE.
AUTOMATIZÁCIA
Margarín, rovnako ako iné potravinárske výrobky, sa dnes v mnohých továrňach vyrába podľa prísnych postupov sledovateľnosti. Tieto postupy, ktoré sa zvyčajne vzťahujú na zložky, výrobu a konečný produkt, vedú nielen k zvýšenej bezpečnosti potravín, ale aj ku konštantnej kvalite potravín. Požiadavky sledovateľnosti je možné implementovať do riadiaceho systému továrne a riadiaci systém Shiputec je navrhnutý tak, aby riadil, zaznamenával a dokumentoval dôležité podmienky a parametre týkajúce sa celého výrobného procesu.
Riadiaci systém je vybavený ochranou heslom a umožňuje zaznamenávanie historických údajov o všetkých parametroch zapojených do linky na spracovanie margarínu, od informácií o receptúre až po vyhodnotenie konečného produktu. Zaznamenávanie údajov zahŕňa kapacitu a výkon vysokotlakového čerpadla (l/hodinu a protitlak), teploty produktu (vrátane procesu pasterizácie) počas kryštalizácie, teploty chladenia (alebo tlaky chladiaceho média) SSHE, rýchlosť SSHE a strojov s kolíkovým rotorom, ako aj zaťaženie motorov poháňajúcich vysokotlakové čerpadlo, SSHE a stroje s kolíkovým rotorom.
Riadiaci systém
Počas spracovania sa operátorovi odošlú alarmy, ak sú parametre spracovania pre konkrétny produkt mimo limitov; tie sa nastavujú v editore receptov pred výrobou. Tieto alarmy je potrebné potvrdiť manuálne a vykonať kroky podľa postupov. Všetky alarmy sa ukladajú do historického systému alarmov pre neskoršie zobrazenie. Keď produkt opustí výrobnú linku vo vhodne zabalenej alebo naplnenej forme, je okrem názvu produktu zvyčajne označený dátumom, časom a identifikačným číslom šarže pre neskoršie sledovanie. Kompletná história všetkých výrobných krokov zapojených do výrobného procesu sa tak archivuje pre bezpečnosť výrobcu a koncového používateľa, spotrebiteľa.
CIP
Čistiace zariadenia CIP (CIP = čistenie na mieste) sú tiež súčasťou moderného závodu na výrobu margarínu, pretože závody na výrobu margarínu by sa mali čistiť pravidelne. Pre tradičné margaríny je bežný interval čistenia raz týždenne. Avšak pre citlivé produkty, ako sú produkty s nízkym obsahom tuku (vysoký obsah vody) a/alebo s vysokým obsahom bielkovín, sa odporúčajú kratšie intervaly medzi CIP.
V zásade sa používajú dva systémy CIP: CIP zariadenia, ktoré používajú čistiace médiá iba raz, alebo odporúčané CIP zariadenia, ktoré fungujú s tlmivým roztokom čistiacich médií, kde sa médiá ako lúh, kyselina a/alebo dezinfekčné prostriedky po použití vracajú do jednotlivých skladovacích nádrží CIP. Druhý uvedený postup je uprednostňovaný, pretože predstavuje ekologické riešenie a je ekonomickým riešením z hľadiska spotreby čistiacich prostriedkov, a tým aj ich nákladov.
V prípade, že je v jednej továrni nainštalovaných viacero výrobných liniek, je možné nastaviť paralelné čistiace dráhy alebo satelitné systémy CIP. To vedie k výraznému zníženiu 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 súvisiacich výrobkov je dôležité mať na pamäti, že kvalitu konečného výrobku neurčujú len použité zložky, ako sú oleje a tuky, alebo receptúra výrobku, ale aj konfigurácia zariadenia, parametre spracovania a stav zariadenia. Ak linka alebo zariadenie nie je dobre udržiavané, existuje riziko, že linka nebude efektívne fungovať. Preto je na výrobu vysoko kvalitných výrobkov nevyhnutné dobre fungujúce zariadenie, ale dôležitý je aj výber zmesi tukov s vlastnosťami, ktoré zodpovedajú konečnému použitiu výrobku, ako aj správna konfigurácia a výber parametrov spracovania zariadenia. V neposlednom rade musí byť konečný výrobok teplotne upravený podľa konečného použitia.
Čas uverejnenia: 21. januára 2026