SHRNUTÍ
Potravinářské společnosti se dnes, stejně jako jiné výrobní podniky, nezaměřují pouze na spolehlivost a kvalitu zařízení pro zpracování potravin, ale také na různé služby, které může dodavatel zařízení poskytnout. Kromě efektivních zpracovatelských linek, které dodáváme, můžeme být partnerem od počátečního nápadu nebo fáze projektu až po finální uvedení do provozu, nemluvě o důležitém poprodejním servisu.
Společnost 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 řešení procesního inženýrství a automatizace pro mlékárenský, potravinářský, nápojářský, námořní, farmaceutický a kosmetický průmysl prostřednictvím svých globálních operací.
Zavázali jsme se pomáhat našim zákazníkům po celém světě zlepšovat výkonnost a ziskovost jejich výrobních závodů a procesů. Toho dosahujeme nabídkou široké škály produktů a řešení od konstrukčních komponentů až po návrh kompletních procesních závodů, s podporou světově proslulých aplikací a odborných znalostí v oblasti vývoje.
I nadále pomáháme našim zákazníkům optimalizovat výkon a ziskovost jejich zařízení po celou dobu jeho životnosti prostřednictvím podpůrných služeb přizpůsobených jejich individuálním potřebám prostřednictvím koordinované sítě zákaznických služeb a náhradních dílů.
ZAMĚŘENÍ NA ZÁKAZNÍKA
Společnost Shiputec vyvíjí, vyrábí a instaluje moderní, vysoce efektivní a spolehlivé zpracovatelské linky pro potravinářský průmysl. Pro výrobu krystalických tukových produktů, jako je margarín, máslo, pomazánky a tuky, nabízí společnost Shiputec řešení, která zahrnují i procesní linky na emulgované potravinářské výrobky, jako je majonéza, omáčky a dresinky.
VÝROBA MARGARÍNU
Margarín a příbuzné produkty obsahují vodnou fázi a tukovou fázi, a proto je lze charakterizovat jako emulze voda v oleji (W/O), ve kterých je vodná fáze jemně dispergována jako kapičky v kontinuální tukové fázi. Složení tukové fáze a výrobní proces se volí v závislosti na použití produktu.
Kromě krystalizačního zařízení bude moderní výrobní závod na margarín a související produkty obvykle zahrnovat různé nádrže pro skladování oleje a také pro přípravu emulgátoru, vodné fáze a emulze; velikost a počet nádrží se vypočítávají na základě kapacity závodu a produktového portfolia. Zařízení zahrnuje také pasterizační jednotku a přetavovací zařízení. Výrobní proces lze tedy obecně rozdělit do následujících dílčích procesů (viz diagram 1):
PŘÍPRAVA VODNÍ A TUKOVÉ FÁZE (ZÓNA 1)
Vodní fáze se často připravuje dávkově v nádrži na vodní fázi. Voda by měla mít dobrou pitnou kvalitu. Pokud nelze zaručit pitnou kvalitu vody, lze ji předúpravit např. pomocí UV záření nebo filtračního systému.
Kromě vody může vodní fáze sestávat ze soli nebo nálevu, mléčných bílkovin (stolní margarín a nízkotučné pomazánky), cukru (listové těsto), stabilizátorů (nízkotučné a nízkotučné pomazánky), konzervantů a ve vodě rozpustných aromat.
Hlavní složky tukové fáze, tukové směsi, obvykle sestávají ze směsi různých tuků a olejů. Aby se dosáhlo margarínu s požadovanými vlastnostmi a funkcemi, je poměr tuků a olejů ve tukové směsi rozhodující pro vlastnosti konečného produktu.
Různé tuky a oleje, ať už jako směsi tuků nebo jednotlivé oleje, se skladují v nádržích na olej, které se obvykle nacházejí mimo výrobní zařízení. Tyto nádrže se udržují při stabilní skladovací teplotě nad bodem tání tuku a za stálého míchání, aby se zabránilo frakcionaci tuku a umožnila se snadná manipulace.
Kromě směsi tuků se tuková fáze obvykle skládá z minoritních složek rozpustných v tucích, jako je emulgátor, lecitin, aroma, barvivo a antioxidanty. Tyto minoritní složky se rozpustí v tukové směsi před přidáním vodné fáze, tedy před procesem emulgace.
PŘÍPRAVA EMULZE (ZÓNA 2)
Diagram 1:
1. Příprava vodné fáze a tukové fáze (zóna 1),
2. Příprava emulze (zóna 2),
3. Pasterizace (zóna 3),
4. Zóna chlazení, krystalizace a hnětení (zóna 4),
5. Balení a přetavování (zóna 5)
Emulze se připravuje přenesením různých olejů a tuků nebo směsí tuků do emulzní nádrže. Obvykle se nejprve přidávají tuky s vysokou teplotou tání nebo směsi tuků, poté tuky s nízkou teplotou tání a tekutý olej. Pro dokončení přípravy tukové fáze se do tukové směsi přidá emulgátor a další v oleji rozpustné vedlejší složky. Po řádném smíchání všech složek tukové fáze se přidá vodná fáze a za intenzivního, ale kontrolovaného míchání se vytvoří emulze.
Pro dávkování různých složek emulze lze použít různé systémy, z nichž dva pracují dávkově:
- Systém průtokoměru
- Systém vážicích nádrží
Kontinuální emulgační systém in-line je méně preferovaným, ale používaným řešením např. ve vysokokapacitních linkách, kde je k dispozici omezený prostor pro emulzní nádrže. Tento systém využívá dávkovací čerpadla a hmotnostní průtokoměry k řízení poměru přidávaných fází do malé emulzní nádrže.
Výše uvedené systémy lze řídit plně automaticky. Některé starší závody však stále používají ručně ovládané systémy pro přípravu emulzí, které jsou však náročné na pracovní sílu a jejich instalace se dnes nedoporučuje kvůli přísným pravidlům sledovatelnosti.
Systém průtokoměru je založen na dávkové přípravě emulze, při které se různé fáze a složky měří hmotnostními průtokoměry při přenosu z nádrží pro přípravu různých fází do nádrže s emulzí. Přesnost tohoto systému je +/- 0,3 %. Tento systém se vyznačuje svou necitlivostí na vnější vlivy, jako jsou vibrace a nečistoty.
Systém vážicí nádrže je podobný systému průtokoměru založenému na dávkové přípravě emulze. Zde se množství složek a fází přidává přímo do emulzní nádrže, která je namontována na snímačích zatížení, které řídí množství přidávaná do nádrže.
Pro přípravu emulze se obvykle používá systém se dvěma nádržemi, aby bylo možné krystalizační linku provozovat nepřetržitě. Každá nádrž funguje jako přípravná a vyrovnávací nádrž (emulzní nádrž), takže krystalizační linka bude napájena z jedné nádrže, zatímco nová dávka bude připravována v druhé a naopak. Tomu se říká systém flip-flop.
Možností je také řešení, kdy se emulze připravuje v jedné nádrži a po dokončení se převádí do vyrovnávací nádrže, odkud je napájena krystalizační linka. Tento systém se nazývá systém premix/buffer.
PASTERIZACE (ZÓNA 3)
Z vyrovnávací nádrže je emulze obvykle kontinuálně čerpána buď deskovým výměníkem tepla (PHE), nebo nízkotlakým výměníkem tepla se škrábaným povrchem (SSHE), nebo vysokotlakým SSHE pro pasterizaci před vstupem do krystalizační linky.
Pro plnotučné výrobky se obvykle používá polyetylenový výměník (PHE). Pro verze s nižším obsahem tuku, u kterých se očekává relativně vysoká viskozita emulze, a pro emulze citlivé na teplo (např. emulze s vysokým obsahem bílkovin) se doporučuje systém SPX jako nízkotlaké řešení nebo SPX-PLUS jako vysokotlaké řešení.
Pasterizační proces má několik výhod. Zajišťuje inhibici růstu bakterií a dalších mikroorganismů, čímž zlepšuje mikrobiologickou stabilitu emulze. Pasterizace pouze vodné fáze je možná, ale pasterizace celé emulze je upřednostňována, protože pasterizační proces emulze minimalizuje dobu zdržení od pasterizovaného produktu až po plnění nebo balení konečného produktu. Produkt je také zpracováván v inline procesu od pasterizace až po plnění nebo balení konečného produktu a pasterizace veškerého přepracovaného materiálu je zajištěna, když je pasterizována celá 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 vzniku předkrystalizované emulze přiváděné do krystalizačního zařízení, pokud je emulze správně pasterována a přiváděna do vysokotlakého čerpadla při teplotě o 5–10 °C vyšší, než je bod tání tukové fáze.
Typický pasterizační proces po přípravě emulze při teplotě 45–55 °C zahrnuje zahřívání a udržování emulze při teplotě 75–85 °C po dobu 16 sekund a následně ochlazování na teplotu 45–55 °C. Konečná teplota závisí na bodu tání tukové fáze: čím vyšší bod tání, tím vyšší teplota.
CHLAZENÍ, KRYSTALIZACE A HNĚTĚNÍ (ZÓNA 4)
Emulze se čerpá do krystalizační linky pomocí vysokotlakého pístového čerpadla (VČ). Krystalizační linka pro výrobu margarínu a souvisejících produktů se obvykle skládá z vysokotlakého SSHE, který je chlazen amoniakem nebo freonem. Součástí linky jsou často stroje s čepovým rotorem a/nebo mezilehlé krystalizátory, aby se zvýšila intenzita hnětení a prodloužil čas výroby plastových výrobků. Posledním krokem krystalizační linky je klidová trubice a je součástí pouze v případě, že je produkt balen.
Srdcem krystalizační linky je vysokotlaká SSHE, ve které je teplá emulze podchlazena a krystalizuje na vnitřním povrchu chladicí trubice. Emulze je efektivně seškrábána rotujícími škrabkami, čímž se emulze současně chladí a hněte. Když tuk v emulzi krystalizuje, krystaly tuku tvoří trojrozměrnou síť, která zachycuje kapičky vody a tekutý olej, což vede k produktům s vlastnostmi plastické polotuhé hmoty.
V závislosti na typu vyráběného produktu a typu tuků použitých pro daný produkt lze konfiguraci krystalizační linky (tj. pořadí chladicích trubek a strojů s kolíkovým rotorem) upravit tak, aby byla zajištěna optimální konfigurace pro daný produkt.
Protože krystalizační linka obvykle vyrábí více než jeden specifický tukový produkt, sestává SSHE často ze dvou nebo více chladicích sekcí nebo chladicích trubek, aby splňovala požadavky na flexibilní krystalizační linku. Při výrobě různých krystalických tukových produktů z různých tukových směsí je nutná flexibilita, protože krystalizační vlastnosti směsí se mohou u jednotlivých směsí lišit.
Krystalizační proces, podmínky zpracování a parametry zpracování mají velký vliv na vlastnosti konečných margarínů a pomazánek. Při návrhu krystalizační linky je důležité identifikovat vlastnosti produktů, které se na lince plánují vyrábět. Pro zajištění investic do budoucna je nezbytná flexibilita linky a individuálně regulovatelné parametry zpracování, protože sortiment sledovaných produktů se může s 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 až po linky s více trubkami, a tedy vysoce flexibilní výrobní linky.
Po ochlazení v krystalizátoru SSHE vstupuje produkt do stroje s kolíkovým rotorem a/nebo mezilehlých krystalizátorů, ve kterých se po určitou dobu a s určitou intenzitou hněte, aby se napomohlo podpoře trojrozměrné sítě, která na makroskopické úrovni představuje plastovou strukturu. Pokud má být produkt distribuován jako balený produkt, vstoupí znovu do SSHE, než se usadí v klidové trubici před balením. Pokud je produkt plněn do kelímků, krystalizační linka neobsahuje klidovou trubici.
BALENÍ, PLNĚNÍ A PŘETAVOVÁNÍ (ZÓNA 5)
Na trhu je k dispozici řada balicích a plnicích strojů, které v tomto článku nebudou popsány. Konzistence produktu se však velmi liší, ať už je vyráběn k balení nebo plnění. Je zřejmé, že balený produkt musí vykazovat pevnější texturu než plněný produkt, a pokud tato textura není optimální, produkt bude odkloněn do přetavovacího systému, roztaven a přidán do vyrovnávací nádrže k opětovnému zpracování. K dispozici jsou různé přetavovací systémy, ale nejpoužívanějšími systémy jsou PHE nebo nízkotlaký SSHE.
AUTOMATIZACE
Margarín, stejně jako jiné potravinářské výrobky, se dnes v mnoha továrnách vyrábí za přísných postupů sledovatelnosti. Tyto postupy obvykle zahrnují složení, výrobu a konečný produkt, což vede nejen ke zvýšené 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 umožňuje zaznamenávání historických dat všech parametrů zapojených do linky na zpracování margarínu, od informací o receptuře až po vyhodnocení konečného produktu. Zaznamenávání dat zahrnuje kapacitu a výkon vysokotlakého čerpadla (l/hod a protitlak), teploty produktu (včetně pasterizace) během krystalizace, teploty chlazení (nebo tlaky chladicího média) SSHE, otáčky SSHE a strojů s kolíkovým rotorem, jakož i zatížení motorů pohánějících vysokotlaké čerpadlo, SSHE a stroje s kolíkovým rotorem.
Řídicí systém
Během zpracování budou operátorovi zaslány alarmy, pokud jsou parametry zpracování pro konkrétní produkt mimo limity; ty se nastavují v editoru receptur před výrobou. Tyto alarmy je nutné ručně potvrdit a provést kroky podle postupů. Všechny alarmy jsou uloženy v historickém systému alarmů pro pozdější zobrazení. Když produkt opouští výrobní linku ve vhodně zabalené nebo naplněné podobě, je kromě názvu produktu obvykle označen datem, časem a identifikačním číslem šarže pro pozdější sledování. Kompletní historie všech výrobních kroků zapojených do výrobního procesu je tak archivována pro bezpečnost výrobce i koncového uživatele, spotřebitele.
CIP
Čisticí zařízení CIP (CIP = čištění na místě) jsou také součástí moderního margarínového závodu, protože závody na výrobu margarínu by měly být pravidelně čištěny. U tradičních margarínových výrobků je běžný interval čištění jednou týdně. U citlivých výrobků, jako jsou výrobky s nízkým obsahem tuku (vysoký obsah vody) a/nebo s vysokým obsahem bílkovin, se však doporučují kratší intervaly mezi čištěními CIP.
V zásadě se používají dva systémy CIP: CIP zařízení, která používají čisticí média pouze jednou, nebo doporučená CIP zařízení, která fungují s pufrovaným roztokem čisticího média, kde se média jako louh, kyselina a/nebo dezinfekční prostředky po použití vracejí do jednotlivých skladovacích nádrží CIP. Druhý uvedený postup je preferován, protože představuje ekologické řešení a je ekonomickým řešením z hlediska spotřeby čisticích prostředků, a tím i jejich nákladů.
V případě, že je v jedné továrně instalováno několik výrobních linek, je možné zřídit paralelní čisticí dráhy nebo satelitní systémy CIP. To má za následek výrazné snížení doby čištění a spotřeby energie. Parametry procesu CIP jsou automaticky řízeny a zaznamenávány pro pozdější sledování v řídicím systému.
ZÁVĚREČNÉ POZNÁMKY
Při výrobě margarínu a souvisejících výrobků je důležité mít na paměti, že kvalitu konečného produktu neurčují pouze ingredience, jako jsou použité oleje a tuky, nebo receptura výrobku, ale také konfigurace zařízení, parametry zpracování a jeho stav. Pokud linka nebo zařízení není dobře udržováno, existuje riziko, že linka nebude efektivně fungovat. Pro výrobu vysoce kvalitních výrobků je proto nezbytné dobře fungující zařízení, ale důležitý je také výběr směsi tuků s vlastnostmi, které odpovídají konečnému použití výrobku, a také správná konfigurace a volba parametrů zpracování zařízení. V neposlední řadě musí být konečný výrobek teplotně ošetřen podle konečného použití.
Čas zveřejnění: 21. ledna 2026