Tehnologija proizvodnje margarine

Tehnologija proizvodnje margarine

POVZETEK

Današnja živilska podjetja se tako kot druga proizvodna podjetja ne osredotočajo le na zanesljivost in kakovost opreme za predelavo hrane, temveč tudi na različne storitve, ki jih lahko zagotovi dobavitelj opreme za predelavo. Poleg učinkovitih predelovalnih linij, ki jih nudimo, smo lahko partner od začetne ideje ali faze projekta do končne faze zagona, da ne pozabimo na pomembne poprodajne storitve.

Shiputec ima več kot 20 let izkušenj na področju predelave in pakiranja hrane.

PREDSTAVITEV NAŠE TEHNOLOGIJE

VIZIJA IN ZAVEZA

Segment Shiputec prek svojih globalnih operacij oblikuje, proizvaja in trži rešitve procesnega inženiringa in avtomatizacije za mlečno industrijo, prehrambeno industrijo, industrijo pijač, pomorsko industrijo, farmacevtsko industrijo in osebno nego.

Zavezani smo k temu, da našim strankam po vsem svetu pomagamo izboljšati učinkovitost in donosnost njihovih proizvodnih obratov in procesov. To dosegamo s ponudbo široke palete izdelkov in rešitev od inženirskih komponent do načrtovanja celotnih procesnih obratov, ki jih podpirajo vodilne svetovne aplikacije in razvojno strokovno znanje.

Našim strankam še naprej pomagamo optimizirati učinkovitost in donosnost njihovega obrata skozi celotno življenjsko dobo s podpornimi storitvami, prilagojenimi njihovim individualnim potrebam prek usklajene mreže storitev za stranke in rezervnih delov.

OSREDOTEK NA STRANKE

Shiputec razvija, proizvaja in postavlja sodobne, visoko učinkovite in zanesljive predelovalne linije za živilsko industrijo. Za proizvodnjo izdelkov iz kristalizirane maščobe, kot so margarine, maslo, namazi in masti, Shiputec ponuja rešitve, ki vključujejo tudi procesne linije za emulgirane prehrambene izdelke, kot so majoneze, omake in prelivi.

PROIZVODNJA MARGARIN

Margarina in sorodni izdelki vsebujejo vodno fazo in maščobno fazo, zato jih je mogoče označiti kot emulzije voda v olju (W/O), v katerih je vodna faza fino razpršena kot kapljice v neprekinjeni maščobni fazi. Glede na uporabo izdelka se ustrezno izbereta sestava maščobne faze in postopek izdelave.

Poleg opreme za kristalizacijo bo sodoben proizvodni obrat za margarino in sorodne izdelke običajno vključeval različne rezervoarje za shranjevanje olja ter za pripravo emulgatorja, vodne faze in emulzije; velikost in število rezervoarjev sta izračunana na podlagi zmogljivosti obrata in portfelja izdelkov. Objekt vključuje tudi enoto za pasterizacijo in pretalnico. Tako lahko proizvodni proces na splošno razdelimo na naslednje podpostopke (prosimo, glejte diagram 1):

PRIPRAVA VODNE IN MAŠČOBNE FAZE (CONA 1)

Vodna faza se pogosto pripravlja serijsko v rezervoarju za vodno fazo. Voda naj bo dobre kakovosti za pitje. Če kakovosti pitne vode ni mogoče zagotoviti, lahko vodo predhodno obdelamo z npr. UV ali filtrirnim sistemom.

Poleg vode lahko vodno fazo sestavljajo sol ali slanica, mlečne beljakovine (namizna margarina in namazi z nizko vsebnostjo maščob), sladkor (listnato testo), stabilizatorji (namazi z zmanjšano vsebnostjo maščob in namazi z nizko vsebnostjo maščob), konzervansi in vodotopne arome.

Glavne sestavine v maščobni fazi, mešanici maščob, so običajno sestavljene iz mešanice različnih maščob in olj. Da bi dosegli margarino z želenimi lastnostmi in funkcionalnostmi, je razmerje med maščobami in olji v maščobni mešanici odločilno za učinkovitost končnega izdelka.

Različne maščobe in olja, bodisi kot mešanica maščob ali posamezna olja, so shranjeni v rezervoarjih za shranjevanje olja, ki so običajno nameščeni zunaj proizvodnega obrata. Te hranimo pri stabilni temperaturi shranjevanja nad tališčem maščobe in med mešanjem, da preprečimo frakcioniranje maščobe in omogočimo enostavno rokovanje.

Maščobna faza je poleg mešanice maščob običajno sestavljena iz manjših sestavin, topnih v maščobi, kot so emulgator, lecitin, aroma, barvilo in antioksidanti. Te manjše sestavine se raztopijo v mešanici maščobe pred dodajanjem vodne faze, torej pred postopkom emulgiranja.

PRIPRAVA EMULZIJE (CONA 2)

Emulzijo pripravimo tako, da v posodo za emulzijo prenesemo različna olja in maščobe ali maščobne mešanice. Običajno se najprej dodajo maščobe z visokim tališčem ali mešanice maščob, ki jim sledijo maščobe z nižjim tališčem in tekoče olje. Za dokončanje priprave maščobne faze se maščobni mešanici dodajo emulgator in druge v olju topne manjše sestavine. Ko so vse sestavine za maščobno fazo pravilno premešane, dodamo vodno fazo in ob intenzivnem, a kontroliranem mešanju nastane emulzija.

Za odmerjanje različnih sestavin za emulzijo se lahko uporabljajo različni sistemi, od katerih dve delujeta šaržno:

Sistem merilnika pretoka

Sistem rezervoarjev za tehtanje

Sistem neprekinjenega linijskega emulgiranja je manj zaželena, a uporabljena rešitev npr. v linijah z visoko zmogljivostjo, kjer je na voljo omejen prostor za rezervoarje za emulzijo. Ta sistem uporablja dozirne črpalke in merilnike masnega pretoka za nadzor razmerja dodanih faz v majhen rezervoar za emulzijo.

Vse zgoraj omenjene sisteme je mogoče krmiliti popolnoma samodejno. Nekateri starejši obrati pa imajo še vedno ročno nadzorovane sisteme za pripravo emulzij, vendar so ti delovno zahtevni in jih danes zaradi strogih pravil sledljivosti ni priporočljivo namestiti.

Sistem merilnika pretoka temelji na serijski pripravi emulzije, pri kateri se različne faze in sestavine merijo z merilniki masnega pretoka pri prenosu iz rezervoarjev za pripravo različnih faz v rezervoar za emulzijo. Natančnost tega sistema je +/-0,3 %. Za ta sistem je značilna neobčutljivost na zunanje vplive, kot so vibracije in umazanija.

Sistem tehtalne posode je podoben sistemu merilnika pretoka, ki temelji na serijski pripravi emulzije. Tu se količine sestavin in faz dodajo neposredno v rezervoar za emulzijo, ki je nameščen na merilnih celicah, ki nadzorujejo količine, dodane v rezervoar.

Običajno se za pripravo emulzije uporablja sistem z dvema rezervoarjema, da lahko kristalizacijska linija deluje neprekinjeno. Vsak rezervoar deluje kot pripravljalni in puferski rezervoar (emulzijski rezervoar), tako da se bo kristalizacijska linija napajala iz enega rezervoarja, medtem ko bo nova serija pripravljena v drugem in obratno. To se imenuje flip-flop sistem.

Možna je tudi rešitev, kjer se emulzija pripravi v enem rezervoarju in se, ko je pripravljena, prenese v vmesni rezervoar, od koder se napaja kristalizacijska linija. Ta sistem se imenuje sistem predmešanja/pufra.

PASTERIZACIJA (CONA 3)

Iz vmesnega rezervoarja se emulzija običajno neprekinjeno črpa bodisi skozi ploščni izmenjevalnik toplote (PHE) ali nizkotlačni površinski izmenjevalnik toplote (SSHE) ali visokotlačni SSHE za pasterizacijo pred vstopom v kristalizacijsko linijo.

Za polnomastne izdelke se običajno uporablja PHE. Za različice z nižjo vsebnostjo maščob, pri katerih se pričakuje, da bo emulzija imela relativno visoko viskoznost, in za toplotno občutljive emulzije (npr. emulzije z visoko vsebnostjo beljakovin) se priporoča sistem SPX kot nizkotlačna raztopina ali SPX-PLUS kot visokotlačna raztopina.

Postopek pasterizacije ima več prednosti. Zagotavlja zaviranje rasti bakterij in drugih mikroorganizmov ter tako izboljša mikrobiološko stabilnost emulzije. Možna je le pasterizacija vodne faze, vendar je boljša pasterizacija celotne emulzije, saj bo postopek pasterizacije emulzije skrajšal čas zadrževanja od pasteriziranega proizvoda do polnjenja ali pakiranja končnega izdelka. Poleg tega je izdelek obdelan v linijskem procesu od pasterizacije do polnjenja ali pakiranja končnega izdelka, pasterizacija katerega koli materiala za predelavo pa je zagotovljena, ko je celotna emulzija pasterizirana.

Poleg tega pasterizacija celotne emulzije zagotavlja, da se emulzija dovaja v kristalizacijsko linijo pri konstantni temperaturi, s čimer se dosežejo konstantni parametri obdelave, temperature izdelka in tekstura izdelka. Poleg tega je pojav predkristalizirane emulzije, ki se dovaja v opremo za kristalizacijo, preprečen, če je emulzija pravilno pasterizirana in dovedena v visokotlačno črpalko pri temperaturi, ki je 5-10 °C višja od tališča maščobne faze.

Tipičen postopek pasterizacije bo po pripravi emulzije pri 45-55 °C vključeval zaporedje segrevanja in zadrževanja emulzije pri 75-85 °C za 16 sekund. in nato postopek hlajenja na temperaturo 45-55°C. Končna temperatura je odvisna od tališča maščobne faze: višje kot je tališče, višja je temperatura.

HLAJENJE, KRISTALIZACIJA IN GNETENJE (CONA 4)

 

Emulzijo črpamo do kristalizacijske linije s pomočjo visokotlačne batne črpalke (HPP). Kristalizacijska linija za proizvodnjo margarine in sorodnih izdelkov je običajno sestavljena iz visokotlačnega SSHE, ki se hladi s hladilnim medijem tipa amoniaka ali freona. Stroji z nožnim rotorjem in/ali vmesni kristalizatorji so pogosto vključeni v linijo, da se doda dodatna intenzivnost gnetenja in čas za proizvodnjo plastičnih izdelkov. Cev za mirovanje je zadnji korak kristalizacijske linije in je vključena samo, če je izdelek zapakiran.

Srce kristalizacijske linije je visokotlačni SSHE, pri katerem se topla emulzija super ohladi in kristalizira na notranji površini hladilne cevi. Emulzijo učinkovito postrgajo vrteči se strgali, tako da se emulzija ohlaja in hkrati gnete. Ko maščoba v emulziji kristalizira, kristali maščobe tvorijo tridimenzionalno mrežo, ki ujame vodne kapljice in tekoče olje, kar povzroči izdelke z lastnostmi plastične poltrdne narave.

Glede na vrsto izdelka, ki ga je treba izdelati, in vrsto maščobe, uporabljene za določen izdelek, je mogoče prilagoditi konfiguracijo kristalizacijske linije (tj. vrstni red hladilnih cevi in ​​strojev z zatičnim rotorjem), da se zagotovi optimalna konfiguracija za določen izdelek.

Ker kristalizacijska linija običajno proizvaja več kot en specifičen maščobni izdelek, je SSHE pogosto sestavljen iz dveh ali več hladilnih odsekov ali hladilnih cevi, da bi izpolnili zahteve za prilagodljivo kristalizacijsko linijo. Pri izdelavi različnih kristaliziranih maščobnih izdelkov iz različnih maščobnih mešanic je potrebna prilagodljivost, saj se lahko kristalizacijske značilnosti mešanic razlikujejo od ene mešanice do druge.

Proces kristalizacije, pogoji obdelave in parametri obdelave imajo velik vpliv na lastnosti končne margarine in namaza. Pri načrtovanju kristalizacijske linije je pomembno prepoznati značilnosti izdelkov, ki jih nameravamo izdelati na liniji. Da bi zagotovili naložbo za prihodnost, so potrebni fleksibilnost linije in individualno nadzorovani procesni parametri, saj se lahko nabor zanimivih izdelkov spreminja s časom in tudi surovine.

Zmogljivost linije je določena s hladilno površino, ki je na voljo SSHE. Na voljo so stroji različnih velikosti, od linij z nizko do visoko zmogljivostjo. Na voljo so tudi različne stopnje prilagodljivosti od opreme z eno cevjo do linij z več cevmi, torej zelo prilagodljive predelovalne linije.

Ko je izdelek ohlajen v SSHE, vstopi v rotorski stroj in/ali vmesne kristalizatorje, v katerih se gnete določen čas in z določeno intenzivnostjo, da pomaga spodbujati tridimenzionalno mrežo, ki na makroskopski ravni je plastična struktura. Če je izdelek predviden za distribucijo kot zavit izdelek, bo znova vstopil v SSHE, preden se bo usedel v počivalno cev pred ovijanjem. Če je izdelek napolnjen v skodelice, v kristalizacijsko linijo ni vključena cev za mirovanje.

PAKIRANJE, POLNJENJE IN PRETALJEVANJE (CONA 5)

Na trgu so na voljo različni stroji za pakiranje in polnjenje, ki v tem članku ne bodo opisani. Vendar je konsistenca izdelka zelo različna, če je proizveden za pakiranje ali polnjenje. Očitno je, da mora imeti pakiran izdelek trdnejšo teksturo kot polnjen izdelek in če ta tekstura ni optimalna, bo izdelek preusmerjen v sistem za ponovno taljenje, stopljen in dodan v vmesni rezervoar za ponovno obdelavo. Na voljo so različni sistemi za pretaljenje, vendar sta najbolj uporabljena sistema PHE ali nizkotlačni SSHE.

AVTOMATIZACIJA

 

Margarino, tako kot druge prehrambene izdelke, danes v številnih tovarnah proizvajajo po strogih postopkih sledljivosti. Ti postopki, ki običajno zajemajo sestavine, proizvodnjo in končni izdelek, ne prispevajo le k večji varnosti hrane, ampak tudi k stalni kakovosti hrane. Zahteve po sledljivosti je mogoče implementirati v nadzorni sistem tovarne, nadzorni sistem Shiputec pa je zasnovan za nadzor, beleženje in dokumentiranje pomembnih pogojev in parametrov v zvezi s celotnim proizvodnim procesom.

Nadzorni sistem je opremljen z zaščito z geslom in omogoča beleženje zgodovinskih podatkov vseh parametrov, vključenih v proizvodno linijo margarine, od informacij o recepturi do ocene končnega izdelka. Beleženje podatkov vključuje zmogljivost in moč visokotlačne črpalke (l/uro in protitlak), temperature izdelkov (vključno s postopkom pasterizacije) med kristalizacijo, temperature hlajenja (ali tlake hladilnih medijev) SSHE, hitrost SSHE in stroji z zatičnim rotorjem kot tudi obremenitev motorjev, ki poganjajo visokotlačno črpalko, SSHE in stroje z zatičnim rotorjem.

Nadzorni sistem

Med obdelavo bodo operaterju poslani alarmi, če so parametri obdelave za določen izdelek izven meja; ti so nastavljeni v urejevalniku receptov pred izdelavo. Te alarme je treba ročno potrditi in izvesti ukrepe v skladu s postopki. Vsi alarmi so shranjeni v zgodovinskem alarmnem sistemu za poznejši ogled. Ko izdelek zapusti proizvodno linijo v primerno pakirani ali napolnjeni obliki, je poleg imena izdelka običajno označen z datumom, uro in identifikacijsko številko serije za kasnejše sledenje. Celotna zgodovina vseh proizvodnih korakov, vključenih v proizvodni proces, je tako shranjena zaradi varnosti proizvajalca in končnega uporabnika, potrošnika.

CIP

Čistilne naprave CIP (CIP = cleaning in place) so prav tako del sodobnega obrata za proizvodnjo margarine, saj je treba obrate za proizvodnjo margarine redno čistiti. Za tradicionalne izdelke iz margarine je običajni interval čiščenja enkrat na teden. Za občutljive izdelke, kot so izdelki z nizko vsebnostjo maščob (visoka vsebnost vode) in/ali izdelki z visoko vsebnostjo beljakovin, so priporočljivi krajši intervali med CIP.

Načeloma se uporabljata dva sistema CIP: naprave CIP, ki čistilni medij uporabljajo samo enkrat, ali priporočene naprave CIP, ki delujejo prek pufrske raztopine čistilnega medija, kjer se mediji, kot so lug, kislina in/ali razkužila, vrnejo v posamezen CIP. rezervoarje po uporabi. Slednji postopek ima prednost, saj predstavlja okolju prijazno rešitev in je ekonomična rešitev glede porabe čistilnih sredstev in s tem stroškov le teh.

V primeru, da je v eni tovarni nameščenih več proizvodnih linij, je možna postavitev vzporednih čistilnih tirov ali CIP satelitskih sistemov. Posledica tega je znatno zmanjšanje časa čiščenja in porabe energije. Parametri postopka CIP se samodejno nadzorujejo in beležijo za kasnejše sledenje v nadzornem sistemu.

KONČNE OPOMBE

Pri proizvodnji margarine in sorodnih izdelkov je pomembno upoštevati, da kakovosti končnega izdelka ne določajo samo sestavine, kot so uporabljena olja in maščobe ali receptura izdelka, temveč tudi konfiguracija obrata, procesne parametre in stanje obrata. Če linija ali oprema ni dobro vzdrževana, obstaja tveganje, da linija ne deluje učinkovito. Zato je za proizvodnjo visokokakovostnih proizvodov nujen dobro delujoč obrat, pomembna pa je tudi izbira maščobne mešanice z lastnostmi, ki ustrezajo končni uporabi proizvoda, ter pravilna konfiguracija in izbira procesnih parametrov obrata. Nenazadnje mora biti končni izdelek temperaturno obdelan glede na končno uporabo.