Технология за производство на маргарин

Технология за производство на маргарин

РЕЗЮМЕ

Хранителните компании днес са като други производствени предприятия, които се фокусират не само върху надеждността и качеството на оборудването за обработка на храни, но и върху различни услуги, които доставчикът на оборудване за обработка може да предостави. Освен ефективните производствени линии, които доставяме, ние можем да бъдем партньор от първоначалната идея или етап на проект до крайната фаза на пускане в експлоатация, да не забравяме важното следпазарно обслужване.

Shiputec има повече от 20 години опит в хранително-вкусовата и опаковъчната индустрия.

ВЪВЕДЕНИЕ В НАШАТА ТЕХНОЛОГИЯ

ВИЗИЯ И АНГАЖИМЕНТ

Сегментът на Shiputec проектира, произвежда и продава решения за инженеринг на процеси и автоматизация за млечните продукти, хранително-вкусовата промишленост, производството на напитки, корабоплаването, фармацевтичната индустрия и личната хигиена чрез своите глобални операции.

Ние се ангажираме да помагаме на нашите клиенти по целия свят да подобрят производителността и рентабилността на техните производствени предприятия и процеси. Ние постигаме това, като предлагаме широка гама от продукти и решения от инженерни компоненти до проектиране на цялостни технологични инсталации, подкрепени от водещи в света приложения и опит в разработката.

Ние продължаваме да помагаме на нашите клиенти да оптимизират производителността и рентабилността на техните заводи през целия им експлоатационен живот с услуги за поддръжка, съобразени с техните индивидуални нужди чрез координирано обслужване на клиенти и мрежа за резервни части.

ФОКУС КЪМ КЛИЕНТА

Shiputec разработва, произвежда и инсталира модерни, високоефективни и надеждни производствени линии за хранително-вкусовата промишленост. За производството на продукти с кристализирана мазнина като маргарин, масло, спредове и мазнина Shiputec предлага решения, които също включват технологични линии за емулгирани хранителни продукти като майонеза, сосове и дресинги.

ПРОИЗВОДСТВО НА МАРГАРИН

Маргаринът и свързаните с него продукти съдържат водна фаза и мастна фаза и следователно могат да се характеризират като емулсии вода в масло (W/O), в които водната фаза е фино диспергирана като капчици в непрекъснатата маслена фаза. В зависимост от приложението на продукта, съставът на мастната фаза и производственият процес се избират съответно.

Освен оборудването за кристализация, едно модерно производствено съоръжение за маргарин и свързани продукти обикновено включва различни резервоари за съхранение на масло, както и за емулгатор, водна фаза и подготовка на емулсия; размерът и броят на резервоарите се изчисляват въз основа на капацитета на завода и продуктовото портфолио. Съоръжението включва също пастьоризиращо съоръжение и съоръжение за претопяване. По този начин производственият процес може като цяло да бъде разделен на следните подпроцеси (моля, вижте диаграма 1):

ПОДГОТОВКА НА ВОДНАТА ФАЗА И НА МАЗНИНАТА ФАЗА (ЗОНА 1)

Водната фаза често се приготвя на партиди в резервоара за водна фаза. Водата трябва да е с добро качество за пиене. Ако качеството на питейната вода не може да бъде гарантирано, водата може да бъде подложена на предварителна обработка посредством например UV или филтърна система.

Освен вода, водната фаза може да се състои от сол или саламура, млечни протеини (трапезен маргарин и нискомаслени пасти за мазане), захар (бутер тесто), стабилизатори (за мазане с намалено и ниско съдържание на мазнини), консерванти и водоразтворими аромати.

Основните съставки в мастната фаза, мастната смес, обикновено се състоят от смес от различни мазнини и масла. За да се постигне маргарин с желаните характеристики и функционалности, съотношението на мазнини и масла в мастната смес е определящо за представянето на крайния продукт.

Различните мазнини и масла, или като смес от мазнини, или като отделни масла, се съхраняват в резервоари за съхранение на масло, обикновено разположени извън производственото съоръжение. Те се съхраняват при стабилна температура на съхранение над точката на топене на мазнината и при разбъркване, за да се избегне фракционирането на мазнината и да се позволи лесно боравене.

Освен мастната смес, мастната фаза обикновено се състои от незначителни мастноразтворими съставки като емулгатор, лецитин, ароматизатор, оцветител и антиоксиданти. Тези второстепенни съставки се разтварят в мастната смес преди добавянето на водната фаза, следователно преди процеса на емулгиране.

ПОДГОТОВКА НА ЕМУЛСИЯ (ЗОНА 2)

Емулсията се приготвя чрез прехвърляне на различни масла и мазнини или смеси от мазнини в резервоара за емулсия. Обикновено първо се добавят високотопими мазнини или смеси от мазнини, последвани от по-ниско топими мазнини и течното масло. За да се завърши подготовката на мастната фаза, емулгаторът и други маслоразтворими второстепенни съставки се добавят към мастната смес. Когато всички съставки за мастната фаза са правилно смесени, се добавя водната фаза и емулсията се създава при интензивно, но контролирано смесване.

Могат да се използват различни системи за дозиране на различните съставки за емулсията, две от които работят на партиди:

Разходомерна система

Система за претегляне на резервоари

Системата за непрекъснато вградено емулгиране е по-малко предпочитано, но използвано решение например в линии с голям капацитет, където има ограничено пространство за резервоари за емулсия. Тази система използва дозиращи помпи и масови разходомери за контрол на съотношението на добавените фази в малък резервоар за емулсия.

Всички горепосочени системи могат да се управляват напълно автоматично. Някои по-стари заводи обаче все още разполагат с ръчно контролирани системи за приготвяне на емулсии, но те изискват труд и не се препоръчва да се инсталират днес поради строгите правила за проследяване.

Системата за разходомер се основава на партидно приготвяне на емулсия, при което различните фази и съставки се измерват с масови разходомери, когато се прехвърлят от резервоарите за подготовка на различните фази в резервоара за емулсия. Точността на тази система е +/-0,3%. Тази система се характеризира със своята нечувствителност към външни влияния като вибрации и мръсотия.

Системата с резервоар за претегляне е като системата за разходомер, базирана на приготвяне на емулсия на партиди. Тук количествата съставки и фази се добавят директно към емулсионния резервоар, който е монтиран на динамометрични клетки, контролиращи количествата, добавени към резервоара.

Обикновено се използва система от два резервоара за приготвяне на емулсията, за да може линията за кристализация да работи непрекъснато. Всеки резервоар работи като подготвителен и буферен резервоар (емулсионен резервоар), като по този начин линията за кристализация ще се захранва от единия резервоар, докато в другия ще се приготвя нова партида и обратно. Това се нарича флип-флоп система.

Разтвор, при който емулсията се приготвя в един резервоар и когато е готова се прехвърля в буферен резервоар, откъдето се захранва линията за кристализация, също е опция. Тази система се нарича система за предварително смесване/буфер.

ПАСТЪРИЗАЦИЯ (ЗОНА 3)

От буферния резервоар емулсията обикновено се изпомпва непрекъснато или през пластинчат топлообменник (PHE), или през топлообменник с изстъргана повърхност с ниско налягане (SSHE), или SSHE с високо налягане за пастьоризация, преди да влезе в линията за кристализация.

За пълномаслени продукти обикновено се използва PHE. За версии с по-ниско съдържание на мазнини, където се очаква емулсията да проявява относително висок вискозитет и за чувствителни към топлина емулсии (напр. емулсии с високо съдържание на протеин) се препоръчва системата SPX като разтвор с ниско налягане или SPX-PLUS като разтвор с високо налягане.

Процесът на пастьоризация има няколко предимства. Осигурява инхибиране на бактериалния растеж и растежа на други микроорганизми, като по този начин подобрява микробиологичната стабилност на емулсията. Пастьоризацията само на водната фаза е възможна, но пастьоризацията на пълната емулсия е за предпочитане, тъй като процесът на пастьоризация на емулсията ще намали до минимум времето на престой от пастьоризирания продукт до пълненето или опаковането на крайния продукт. Освен това продуктът се обработва в процес от пастьоризация до пълнене или опаковане на крайния продукт и пастьоризацията на всеки преработен материал се осигурява, когато цялата емулсия е пастьоризирана.

В допълнение, пастьоризацията на пълната емулсия гарантира, че емулсията се подава към линията за кристализация при постоянна температура, постигайки постоянни параметри на обработка, температури на продукта и текстура на продукта. В допълнение, появата на предварително кристализирана емулсия, подадена към оборудването за кристализация, се предотвратява, когато емулсията е правилно пастьоризирана и подадена към помпата за високо налягане при температура с 5-10°C по-висока от точката на топене на мастната фаза.

Типичен процес на пастьоризация след приготвяне на емулсията при 45-55°C ще включва нагряване и последователност на задържане на емулсията при 75-85°C за 16 секунди. и последващ процес на охлаждане до температура 45-55°C. Крайната температура зависи от точката на топене на мастната фаза: колкото по-висока е точката на топене, толкова по-висока е температурата.

ОХЛАЖДАНЕ, КРИСТАЛИЗАЦИЯ И МЕСЕНЕ (ЗОНА 4)

 

Емулсията се изпомпва към линията за кристализация с помощта на бутална помпа с високо налягане (HPP). Линията за кристализация за производство на маргарин и свързаните с него продукти обикновено се състои от SSHE с високо налягане, който се охлажда с охладителна среда от амоняк или фреон. Машината(ите) с щифтов ротор и/или междинните кристализатори често се включват в линията, за да се добави допълнителна интензивност на месене и време за производството на пластмасови продукти. Тръбата за почивка е последната стъпка от линията за кристализация и се включва само ако продуктът е опакован.

Сърцето на линията за кристализация е SSHE с високо налягане, при който топлата емулсия се охлажда и кристализира върху вътрешната повърхност на охлаждащата тръба. Емулсията се изстъргва ефективно от въртящите се скрепери, като по този начин емулсията се охлажда и омесва едновременно. Когато мазнината в емулсията кристализира, мастните кристали образуват триизмерна мрежа, улавяща водните капчици и течното масло, което води до продукти със свойства на пластична полутвърда природа.

В зависимост от вида на продукта, който ще се произвежда, и вида на мазнините, използвани за конкретния продукт, конфигурацията на линията за кристализация (т.е. редът на охлаждащите тръби и машините с щифтов ротор) може да се регулира, за да се осигури оптимална конфигурация за конкретен продукт.

Тъй като линията за кристализация обикновено произвежда повече от един конкретен мастен продукт, SSHE често се състои от две или повече охлаждащи секции или охлаждащи тръби, за да отговори на изискванията за гъвкава линия за кристализация. Когато се произвеждат различни кристализирани мастни продукти от различни мастни смеси, е необходима гъвкавост, тъй като характеристиките на кристализация на смесите може да се различават от една смес в друга.

Процесът на кристализация, условията на обработка и параметрите на обработка оказват голямо влияние върху характеристиките на крайния маргарин и продукти за мазане. При проектирането на линия за кристализация е важно да се идентифицират характеристиките на продуктите, планирани да бъдат произведени на линията. За да се осигури инвестицията за бъдещето, е необходима гъвкавост на линията, както и индивидуално контролирани параметри на обработка, тъй като гамата от продукти, представляващи интерес, може да се променя с времето, както и суровините.

Капацитетът на линията се определя от наличната охлаждаща повърхност на SSHE. Предлагат се машини с различни размери, вариращи от линии с малък до висок капацитет. Предлагат се и различни степени на гъвкавост от еднотръбно оборудване до многотръбни линии, като по този начин се получават много гъвкави производствени линии.

След като продуктът се охлади в SSHE, той влиза в машината с щифтов ротор и/или междинните кристализатори, в които се омесва за определен период от време и с определена интензивност, за да подпомогне насърчаването на триизмерната мрежа, която на макроскопично ниво е пластичната структура. Ако продуктът е предназначен да се разпространява като опакован продукт, той ще влезе отново в SSHE, преди да се утаи в остатъчната тръба преди опаковането. Ако продуктът се пълни в чаши, в линията за кристализация не е включена тръба за почивка.

ОПАКОВКА, ПЪЛНЕЖ И ПРЕТОПЕНИЕ ( ЗОНА 5 )

На пазара се предлагат различни машини за опаковане и пълнене, които няма да бъдат описани в тази статия. Въпреки това, консистенцията на продукта е много различна, ако се произвежда, за да бъде опакован или напълнен. Очевидно е, че пакетираният продукт трябва да има по-твърда текстура от продукта с пълнеж и ако тази текстура не е оптимална, продуктът ще бъде пренасочен към системата за претопяване, разтопен и добавен към буферния резервоар за повторна обработка. Предлагат се различни системи за претопяване, но най-използваните системи са PHE или SSHE с ниско налягане.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 

Маргаринът, подобно на други хранителни продукти, днес се произвежда в много фабрики при строги процедури за проследяване. Тези процедури, които обикновено обхващат съставките, производството и крайния продукт, водят не само до повишена безопасност на храните, но и до постоянно качество на храните. Изискванията за проследимост могат да бъдат въведени в системата за контрол на фабриката, а системата за контрол на Shiputec е проектирана да контролира, записва и документира важни условия и параметри, засягащи целия производствен процес.

Системата за контрол е оборудвана със защита с парола и включва архивиране на исторически данни за всички параметри, включени в линията за обработка на маргарин от информация за рецептата до оценка на крайния продукт. Записването на данни включва капацитета и производителността на помпата за високо налягане (л/час и обратно налягане), температурите на продуктите (вкл. процес на пастьоризация) по време на кристализацията, температурите на охлаждане (или налягането на охлаждащата среда) на SSHE, скоростта на SSHE и машините с щифтов ротор, както и натоварването на двигателите, работещи с помпата за високо налягане, SSHE и машините с щифтов ротор.

Система за контрол

По време на обработка на оператора ще бъдат изпращани аларми, ако параметрите на обработка за конкретния продукт са извън границите; те се задават в редактора на рецепти преди производството. Тези аларми трябва да бъдат потвърдени ръчно и трябва да бъдат предприети действия съгласно процедурите. Всички аларми се съхраняват в историческа алармена система за по-късен преглед. Когато продуктът напусне производствената линия в подходящо опакована или напълнена форма, той е освен името на продукта, обикновено маркиран с дата, час и идентификационен номер на партидата за по-късно проследяване. По този начин пълната история на всички производствени стъпки, включени в производствения процес, се съхранява за сигурността на производителя и крайния потребител, потребителя.

CIP

Инсталациите за CIP почистване (CIP = почистване на място) също са част от модерно съоръжение за маргарин, тъй като заводите за производство на маргарин трябва да се почистват редовно. За традиционните маргаринови продукти веднъж седмично е нормален интервал за почистване. Въпреки това, за чувствителни продукти като продукти с ниско съдържание на мазнини (високо съдържание на вода) и/или продукти с високо съдържание на протеини, се препоръчват по-кратки интервали между CIP.

По принцип се използват две CIP системи: CIP инсталации, които използват почистващата среда само веднъж, или препоръчителните CIP инсталации, които работят чрез буферен разтвор на почистващата среда, където среди като луга, киселина и/или дезинфектанти се връщат обратно към индивидуалната CIP резервоари за съхранение след употреба. Последният процес е предпочитан, тъй като представлява екологосъобразно решение и е икономично решение по отношение на потреблението на почистващи препарати и следователно цената им.

В случай, че няколко производствени линии са инсталирани в една фабрика, е възможно да се настроят паралелни почистващи писти или CIP сателитни системи. Това води до значително намаляване на времето за почистване и консумацията на енергия. Параметрите на CIP процеса се контролират автоматично и се регистрират за последващо проследяване в системата за управление.

ЗАКЛЮЧИТЕЛНИ БЕЛЕЖКИ

При производството на маргарин и свързаните с него продукти е важно да се има предвид, че не само съставките като използваните масла и мазнини или рецептата на продукта определят качеството на крайния продукт, но и конфигурацията на завода, параметри на обработка и състояние на инсталацията. Ако линията или оборудването не се поддържат добре, съществува риск линията да не работи ефективно. Следователно, за да се произвеждат висококачествени продукти, добре функциониращото предприятие е задължително, но изборът на мастна смес с характеристики, които съответстват на крайното приложение на продукта, също е важен, както и правилната конфигурация и избор на параметри на обработка на предприятието. Не на последно място, крайният продукт трябва да бъде температурно обработен в съответствие с крайната употреба.