Technologie výroby margarínu

Technologie výroby margarínu

SHRNUTÍ

Potravinářské společnosti se dnes stejně jako jiné výrobní podniky nezaměřují pouze na spolehlivost a kvalitu zařízení na zpracování potravin, ale také na různé služby, které může dodavatel zpracovatelského zařízení poskytnout. Kromě efektivních zpracovatelských linek, které dodáváme, můžeme být partnerem od počáteční fáze nápadu nebo projektu až po konečnou fázi uvedení do provozu, abychom nezapomněli na důležitý poprodejní servis.

Shiputec má více než 20 let zkušeností v potravinářském a balicím průmyslu.

ÚVOD DO NAŠÍ TECHNOLOGIE

VIZE A ZÁVAZEK

Segment Shiputec navrhuje, vyrábí a prodává procesní inženýrství a automatizační řešení pro mlékárenský, potravinářský, nápojový, námořní, farmaceutický průmysl a průmysl osobní péče prostřednictvím svých globálních operací.

Jsme odhodláni pomáhat našim zákazníkům po celém světě zlepšit výkon a ziskovost jejich výrobního závodu a procesů. Toho dosahujeme nabídkou široké škály produktů a řešení od navržených komponent až po návrh kompletních procesních závodů podporovaných špičkovými aplikacemi a odbornými znalostmi ve vývoji.

Nadále pomáháme našim zákazníkům optimalizovat výkon a ziskovost jejich závodu po celou dobu jeho životnosti podpůrnými službami přizpůsobenými jejich individuálním potřebám prostřednictvím koordinovaného zákaznického servisu a sítě náhradních dílů.

ZAMĚŘENÍ NA ZÁKAZNÍKA

Shiputec vyvíjí, vyrábí a instaluje moderní, vysoce efektivní a spolehlivé zpracovatelské linky pro potravinářský průmysl. Pro výrobu produktů s krystalizovaným tukem, jako je margarín, máslo, pomazánky a tuky, nabízí Shiputec řešení, která zahrnují také výrobní linky pro emulgované potravinářské produkty, jako jsou majonézy, omáčky a dresinky.

VÝROBA MARGARÍNU

Margarín a příbuzné produkty obsahují vodnou fázi a tukovou fázi a lze je tedy charakterizovat jako emulze voda v oleji (W/O), ve kterých je vodná fáze jemně dispergována jako kapičky v kontinuální tukové fázi. V závislosti na aplikaci produktu se podle toho volí složení tukové fáze a výrobní proces.

Kromě krystalizačního zařízení bude moderní výrobní zařízení pro margarín a příbuzné produkty typicky zahrnovat různé nádrže pro skladování oleje a také pro přípravu emulgátoru, vodní fáze a emulze; velikost a počet nádrží se počítá na základě kapacity závodu a produktového portfolia. Součástí zařízení je také pasterizační jednotka a přetavovací zařízení. Výrobní proces lze tedy obecně rozdělit do následujících dílčích procesů (viz schéma 1):

PŘÍPRAVA VODNÍ FÁZE A TUKOVÉ FÁZE (ZÓNA 1)

Vodní fáze se často připravuje po dávkách v nádrži na vodní fázi. Voda by měla být pitné kvality. Pokud nelze zaručit kvalitu pitné vody, lze vodu podrobit předúpravě např. pomocí UV nebo filtračního systému.

Kromě vody se může vodní fáze skládat ze soli nebo solanky, mléčných bílkovin (stolní margarín a nízkotučné pomazánky), cukru (listové těsto), stabilizátorů (pomazánky se sníženým obsahem tuku a nízkotučné), konzervačních látek a ve vodě rozpustných aromat.

Hlavní složky v tukové fázi, tuková směs, se normálně skládají ze směsi různých tuků a olejů. Aby se dosáhlo margarínu s požadovanými vlastnostmi a funkcemi, je poměr tuků a olejů v tukové směsi rozhodující pro výkon konečného produktu.

Různé tuky a oleje, buď jako tukové směsi nebo jednotlivé oleje, jsou skladovány v nádržích na skladování oleje, které jsou obvykle umístěny mimo výrobní zařízení. Ty jsou udržovány při stabilní skladovací teplotě nad teplotou tání tuku a za míchání, aby se zabránilo frakcionaci tuku a umožnila se snadná manipulace.

Kromě tukové směsi se tuková fáze typicky skládá z minoritních složek rozpustných v tucích, jako je emulgátor, lecitin, příchuť, barvivo a antioxidanty. Tyto minoritní složky se rozpustí v tukové směsi před přidáním vodné fáze, tedy před emulgačním procesem.

PŘÍPRAVA EMULZE (ZÓNA 2)

Emulze se připravuje přenesením různých olejů a tuků nebo směsí tuků do nádrže na emulzi. Obvykle se jako první přidávají tuky s vysokou teplotou tání nebo směsi tuků následované tuky s nižší teplotou tání a kapalným olejem. Pro dokončení přípravy tukové fáze se do tukové směsi přidají emulgátor a další minoritní složky rozpustné v oleji. Když jsou všechny ingredience pro tukovou fázi řádně promíchány, přidá se vodná fáze a za intenzivního, ale kontrolovaného míchání se vytvoří emulze.

Pro odměřování různých přísad pro emulzi, z nichž dva pracují po dávkách, lze použít různé systémy:

Systém průtokoměru

Systém vážících nádrží

Kontinuální in-line emulgační systém je méně preferovaným, ale používaným řešením např. u vysokokapacitních linek, kde je k dispozici omezený prostor pro nádrže na emulze. Tento systém využívá dávkovací čerpadla a hmotnostní průtokoměry k řízení poměru přidaných fází do malé emulzní nádrže.

Všechny výše uvedené systémy lze ovládat plně automaticky. Některé starší závody však stále mají manuálně řízené systémy přípravy emulze, ale ty jsou náročné na práci a dnes se nedoporučuje instalovat kvůli přísným pravidlům sledovatelnosti.

Systém průtokoměru je založen na vsádkové přípravě emulze, ve které jsou různé fáze a přísady měřeny hmotnostními průtokoměry, když se přenášejí z nádrží pro přípravu různých fází do nádrže na emulzi. Přesnost tohoto systému je +/-0,3 %. Tento systém je charakteristický svou necitlivostí vůči vnějším vlivům, jako jsou vibrace a nečistoty.

Systém vážící nádrže je jako systém průtokoměru založený na diskontinuální přípravě emulze. Zde se množství přísad a fází přidávají přímo do nádrže na emulzi, která je namontována na snímačích zatížení, které řídí množství přidávaná do nádrže.

Typicky se pro přípravu emulze používá dvounádržový systém, aby bylo možné kontinuálně provozovat krystalizační linku. Každá nádrž funguje jako přípravná a vyrovnávací nádrž (emulzní nádrž), takže z jedné nádrže bude napájena krystalizační linka, ve druhé se bude připravovat nová dávka a naopak. Tomu se říká klopný obvod.

Řešením, kde se emulze připravuje v jedné nádrži a když je připravena, je přemístěna do vyrovnávací nádrže, odkud je napájena krystalizační linka, je také možností. Tento systém se nazývá systém premix/pufr.

PASTERIZACE (ZÓNA 3)

Z vyrovnávací nádrže je emulze normálně kontinuálně čerpána buď přes deskový výměník tepla (PHE) nebo nízkotlaký výměník tepla se škrabaným povrchem (SSHE), nebo vysokotlaký SSHE pro pasterizaci před vstupem do krystalizační linky.

Pro plnotučné výrobky se obvykle používá PHE. Pro verze s nižším obsahem tuku, kde se očekává, že emulze bude vykazovat relativně vysokou viskozitu, a pro emulze citlivé na teplo (např. emulze s vysokým obsahem bílkovin) se doporučuje systém SPX jako nízkotlaký roztok nebo SPX-PLUS jako vysokotlaký roztok.

Proces pasterizace má několik výhod. Zajišťuje inhibici růstu bakterií a růstu jiných mikroorganismů, čímž zlepšuje mikrobiologickou stabilitu emulze. Pasterizace pouze vodné fáze je možná, ale pasterizace kompletní emulze je výhodná, protože proces pasterizace emulze minimalizuje dobu zdržení od pasterizovaného produktu k plnění nebo balení konečného produktu. Produkt je také upravován v in-line procesu od pasterizace až po plnění nebo balení konečného produktu a pasterizace jakéhokoli přepracovaného materiálu je zajištěna, když je pasterizována kompletní emulze.

Pasterizace kompletní emulze navíc zajišťuje, že emulze je přiváděna do krystalizační linky při konstantní teplotě, čímž se dosahují konstantní parametry zpracování, teploty produktu a textura produktu. Kromě toho se zabrání výskytu předkrystalizované emulze přiváděné do krystalizačního zařízení, když je emulze řádně pasterizována a přiváděna do vysokotlakého čerpadla při teplotě o 5-10 °C vyšší, než je bod tání tukové fáze.

Typický proces pasterizace bude po přípravě emulze při 45-55 °C zahrnovat zahřívání a udržování emulze při 75-85 °C po dobu 16 sekund. a následně proces chlazení na teplotu 45-55°C. Konečná teplota závisí na bodu tání tukové fáze: čím vyšší je bod tání, tím vyšší je teplota.

CHLAZENÍ, KRYSTALIZACE A HNĚTENÍ (ZÓNA 4)

 

Emulze je čerpána do krystalizační linky pomocí vysokotlakého pístového čerpadla (HPP). Krystalizační linka pro výrobu margarínu a příbuzných produktů se typicky skládá z vysokotlakého SSHE, který je chlazen čpavkem nebo chladícím médiem freonového typu. Stroj (stroje) s kolíkovým rotorem a/nebo mezikrystalizátory jsou často součástí linky, aby se přidala další intenzita hnětení a doba pro výrobu plastových produktů. Odkládací trubice je posledním krokem krystalizační linky a je zahrnuta pouze v případě, že je produkt zabalen.

Srdcem krystalizační linky je vysokotlaký SSHE, u kterého je teplá emulze přechlazena a krystalizována na vnitřním povrchu chladicí trubice. Emulze je účinně seškrabována rotujícími škrabkami, takže emulze je současně chlazena a hnětena. Když tuk v emulzi krystalizuje, krystaly tuku tvoří trojrozměrnou síť zachycující kapičky vody a kapalný olej, což vede k produktům s vlastnostmi plastické polotuhé povahy.

V závislosti na typu vyráběného produktu a typu tuků použitých pro konkrétní produkt lze konfiguraci krystalizační linky (tj. pořadí chladicích trubek a strojů s kolíkovým rotorem) upravit tak, aby poskytovala optimální konfiguraci pro daný produkt. konkrétní produkt.

Protože krystalizační linka obvykle vyrábí více než jeden specifický tukový produkt, SSHE často sestává ze dvou nebo více chladicích sekcí nebo chladicích trubek, aby byly splněny požadavky na flexibilní krystalizační linku. Při výrobě různých krystalických tukových produktů z různých tukových směsí je nutná flexibilita, protože krystalizační charakteristiky směsí se mohou u různých směsí lišit.

Proces krystalizace, podmínky zpracování a parametry zpracování mají velký vliv na vlastnosti finálních margarínových a pomazánkových produktů. Při navrhování krystalizační linky je důležité identifikovat vlastnosti produktů, které se mají na lince vyrábět. Pro zajištění investice do budoucna je nezbytná flexibilita linky a také individuálně ovladatelné parametry zpracování, protože sortiment výrobků se může časem měnit, stejně jako suroviny.

Kapacita linky je určena chladicí plochou, kterou má SSHE k dispozici. K dispozici jsou stroje různých velikostí, od nízkokapacitních až po vysokokapacitní linky. K dispozici jsou také různé stupně flexibility od zařízení s jednou trubkou po více trubkových linek, tedy vysoce flexibilní zpracovatelské linky.

Poté, co je produkt ochlazen v SSHE, vstupuje do stroje s kolíkovým rotorem a/nebo mezikrystalizátorů, ve kterých se po určitou dobu a s určitou intenzitou hněte, aby napomohl propagaci trojrozměrné sítě, která na makroskopické úrovni je plastická struktura. Pokud je produkt určen k distribuci jako zabalený produkt, vstoupí znovu do SSHE, než se usadí v odpočívací trubici před zabalením. Pokud je produkt plněn do kelímků, není v krystalizační lince zahrnuta žádná odkládací trubice.

BALENÍ, PLNĚNÍ A PŘETÁVÁNÍ (ZÓNA 5)

Na trhu jsou k dispozici různé balicí a plnicí stroje, které nebudou v tomto článku popisovány. Konzistence produktu je však velmi odlišná, pokud je vyráběn pro balení nebo plnění. Je zřejmé, že balený produkt musí vykazovat pevnější texturu než plněný produkt, a pokud tato textura není optimální, bude produkt odveden do přetavovacího systému, roztaven a přidán do vyrovnávací nádrže pro opětovné zpracování. K dispozici jsou různé přetavovací systémy, ale nejpoužívanějšími systémy jsou PHE nebo nízkotlaké SSHE.

AUTOMATIZACE

 

Margarín, stejně jako jiné potravinářské produkty, se dnes v mnoha továrnách vyrábí podle přísných postupů sledovatelnosti. Tyto postupy typicky pokrývající ingredience, výrobu a konečný produkt vedou nejen ke zvýšení bezpečnosti potravin, ale také ke stálé kvalitě potravin. Požadavky na sledovatelnost lze implementovat do řídicího systému továrny a řídicí systém Shiputec je navržen tak, aby řídil, zaznamenával a dokumentoval důležité podmínky a parametry týkající se celého výrobního procesu.

Řídicí systém je vybaven ochranou heslem a je vybaven záznamem historických dat všech parametrů linky na zpracování margarínu od informací o receptuře až po vyhodnocení konečného produktu. Záznam dat zahrnuje kapacitu a výkon vysokotlakého čerpadla (l/hod a protitlak), teploty produktu (včetně procesu pasterizace) během krystalizace, teploty chlazení (nebo tlaky chladicího média) SSHE, rychlost SSHE a stroje s kolíkovým rotorem a také zatížení motorů provozujících vysokotlaké čerpadlo, SSHE a stroje s kolíkovým rotorem.

Řídící systém

Během zpracování budou operátorovi odeslány alarmy, pokud jsou parametry zpracování pro konkrétní produkt mimo limity; ty se nastavují v editoru receptur před výrobou. Tyto alarmy musí být potvrzeny ručně a musí být provedeny akce podle postupů. Všechny alarmy jsou uloženy v historickém poplachovém systému pro pozdější zobrazení. Když produkt opustí výrobní linku ve vhodně zabalené nebo vyplněné podobě, je kromě názvu produktu obvykle označen datem, časem a identifikačním číslem šarže pro pozdější sledování. Kompletní historie všech výrobních kroků obsažených ve výrobním procesu je tak uložena pro bezpečnost výrobce a koncového uživatele, spotřebitele.

CIP

Čističky CIP (CIP = čištění na místě) jsou také součástí moderního zařízení na výrobu margarínu, protože závody na výrobu margarínu by měly být pravidelně čištěny. U tradičních margarínových produktů je běžný interval čištění jednou týdně. U citlivých produktů, jako jsou produkty s nízkým obsahem tuku (s vysokým obsahem vody) a/nebo produkty s vysokým obsahem bílkovin, se však doporučují kratší intervaly mezi CIP.

V zásadě se používají dva systémy CIP: zařízení CIP, která používají čisticí médium pouze jednou, nebo doporučená zařízení CIP, která pracují prostřednictvím pufrovacího roztoku čisticího média, kde se média jako louh, kyselina a/nebo dezinfekční prostředky vracejí do jednotlivých CIP skladovací nádrže po použití. Posledně jmenovaný způsob je výhodný, protože představuje řešení šetrné k životnímu prostředí a je to ekonomické řešení s ohledem na spotřebu čisticích prostředků a tím i na jejich cenu.

V případě, že je v jedné továrně instalováno více výrobních linek, je možné zřídit paralelní čistící dráhy nebo satelitní systémy CIP. To má za následek výrazné snížení doby čištění a spotřeby energie. Parametry procesu CIP jsou automaticky řízeny a protokolovány pro pozdější sledování v řídicím systému.

ZÁVĚREČNÉ POZNÁMKY

Při výrobě margarínu a souvisejících produktů je důležité mít na paměti, že kvalitu konečného produktu neurčují pouze přísady, jako jsou použité oleje a tuky nebo receptura produktu, ale také konfigurace závodu, parametry zpracování a stav závodu. Pokud linka nebo zařízení nejsou dobře udržovány, existuje riziko, že linka nefunguje efektivně. Pro výrobu vysoce kvalitních produktů je tedy nezbytností dobře fungující zařízení, ale důležitý je také výběr tukové směsi s vlastnostmi, které odpovídají konečné aplikaci produktu, stejně jako správná konfigurace a volba zpracovatelských parametrů zařízení. V neposlední řadě musí být finální produkt tepelně upraven podle konečného použití.