Технология за производство на маргарин

РЕЗЮМЕ

Днес хранителните компании, подобно на другите производствени предприятия, се фокусират не само върху надеждността и качеството на оборудването за преработка на храни, но и върху различните услуги, които доставчикът на оборудването може да предостави. Освен ефективните производствени линии, които доставяме, ние можем да бъдем партньор от първоначалната идея или етап на проекта до финалната фаза на въвеждане в експлоатация, да не забравяме и важното следпродажбено обслужване.

Шипутек има повече от 20 години опит в хранително-вкусовата промишленост и опаковъчната промишленост.

ВЪВЕДЕНИЕ В НАШАТА ТЕХНОЛОГИЯ

ВИЗИЯ И АНГАЖИМЕНТ

Сегментът Shiputec проектира, произвежда и предлага решения за технологично инженерство и автоматизация за млечната, хранително-вкусовата, напитковата, морската, фармацевтичната и личната хигиена промишленост чрез своите глобални операции.

Ние сме ангажирани да помагаме на нашите клиенти по целия свят да подобрят производителността и рентабилността на своите производствени предприятия и процеси. Постигаме това, като предлагаме широка гама от продукти и решения - от инженерни компоненти до проектиране на цялостни технологични инсталации, подкрепени от водещи световни експерти в областта на приложенията и разработката.

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

ФОКУС ВЪРХУ КЛИЕНТА

Shiputec разработва, произвежда и инсталира модерни, високоефективни и надеждни технологични линии за хранително-вкусовата промишленост. За производството на кристализирани мастни продукти като маргарин, масло, намазки и мазнини, Shiputec предлага решения, които включват и технологични линии за емулгирани хранителни продукти като майонеза, сосове и дресинги.

ПРОИЗВОДСТВО НА МАРГАРИН

Маргаринът и подобните му продукти съдържат водна фаза и мастна фаза и следователно могат да бъдат характеризирани 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 маслената фаза и производственият процес се избират съответно.

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

ПРИГОТВЯНЕ НА ВОДНАТА ФАЗА И МАСТИНАТА ФАЗА (ЗОНА 1)

Водната фаза често се приготвя на партиди в резервоара за водна фаза. Водата трябва да е с добро питейно качество. Ако не може да се гарантира питейно качество, тя може да бъде подложена на предварителна обработка, например чрез UV или филтърна система.

Освен водата, водната фаза може да се състои от сол или саламура, млечни протеини (трапезен маргарин и нискомаслени намазки), захар (бутер тесто), стабилизатори (намаленомаслени и нискомаслени намазки), консерванти и водоразтворими ароматизатори.

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

Различните мазнини и масла, било то като смес от мазнини или като единични масла, се съхраняват в резервоари за съхранение на масла, обикновено разположени извън производственото съоръжение. Те се поддържат при стабилна температура на съхранение над точката на топене на мазнините и се разбъркват, за да се избегне фракционирането на мазнините и да се осигури лесна обработка.

Освен мастната смес, мастната фаза обикновено се състои от второстепенни 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.

ПРИГОТВЯНЕ НА ЕМУЛСИЯ (ЗОНА 2)

 Диаграма 1:

1. Приготвяне на водната фаза и мастната фаза (зона 1),

2. Приготвяне на емулсия (зона 2),

3. Пастьоризация (зона 3),

4. Зона за охлаждане, кристализация и месене (зона 4),

5. Опаковане и претопяване (зона 5)

Емулсията се приготвя чрез прехвърляне на различни масла и мазнини или смеси от мазнини в резервоара за емулсия. Обикновено първо се добавят мазнините с висока точка на топене или смесите от мазнини, последвани от мазнините с по-ниска точка на топене и течното масло. За да се завърши приготвянето на мастната фаза, към мастната смес се добавят емулгатор и други маслоразтворими второстепенни съставки. Когато всички съставки за мастната фаза са правилно смесени, се добавя водната фаза и емулсията се създава при интензивно, но контролирано разбъркване.

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

1. Система за измерване на дебитомер
2. Система за претегляне на резервоари

Непрекъснатата система за емулгиране в линия е по-малко предпочитано, но използвано решение, например във висококапацитетни линии, 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.

Гореспоменатите системи могат да се управляват напълно автоматично. Някои по-стари инсталации обаче все още имат ръчно управлявани системи за приготвяне на емулсии, но те са трудоемки и не се препоръчват за инсталиране днес поради строгите правила за проследимост.

Системата за измерване на разход е базирана на партидно приготвяне на емулсия, при което различните фази и съставки се измерват чрез масови разходомери, когато се прехвърлят от различните резервоари за приготвяне на фази в резервоара за емулсия. Точността на тази система е +/-0,3%. Тази система се характеризира с нечувствителност към външни влияния като вибрации и замърсявания.

Системата с претеглящ резервоар е подобна на система с разходомер, базирана на приготвяне на емулсия на партиди. Тук количествата съставки и фази се добавят директно към резервоара за емулсия, който е монтиран върху динамометрични клетки, контролиращи количествата, добавени в резервоара.

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

Възможно е и решение, при което емулсията се приготвя в един резервоар и когато е готова, се прехвърля в буферен резервоар, откъдето се захранва линията за кристализация. Тази система се нарича система за предварително смесване/буфериране.

ПАСТЬОРИЗАЦИЯ (ЗОНА 3)

От буферния резервоар емулсията обикновено се изпомпва непрекъснато през пластинчат топлообменник (PHE), нисконалягащ остъргващ повърхностен топлообменник (SSHE) или високоналягащ SSHE за пастьоризация, преди да влезе в линията за кристализация.

За пълномаслени продукти обикновено се използва поликарбонатен изпарител (PHE). За варианти с по-ниско съдържание на мазнини, където се очаква емулсията да показва относително висок вискозитет, и за термочувствителни емулсии (напр. емулсии с високо съдържание на протеини) се препоръчва системата SPX като разтвор за ниско налягане или SPX-PLUS като разтвор за високо налягане.

Процесът на пастьоризация има няколко предимства. Той осигурява инхибиране на растежа на бактериите и други микроорганизми, като по този начин подобрява микробиологичната стабилност на емулсията. Пастьоризацията само на водната фаза е възможна, но пастьоризацията на цялата емулсия е за предпочитане, тъй като процесът на пастьоризация на емулсията ще минимизира времето на престой от пастьоризирания продукт до пълненето или опаковането на крайния продукт. Също така, продуктът се обработва в линеен процес от пастьоризацията до пълненето или опаковането на крайния продукт и пастьоризацията на всякакви преработени материали е гарантирана, когато цялата емулсия е пастьоризирана.

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

Типичният процес на пастьоризация, след приготвяне на емулсията при 45-55°C, включва последователност от нагряване и задържане на емулсията при 75-85°C за 16 секунди и последващо 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 посредством бутална помпа за високо налягане (BPP). Линията за кристализация за производство на маргарин и подобни продукти обикновено се състои от SSHE (изолационна помпа за високо налягане), която се охлажда с амонячна или фреонова охлаждаща среда. В линията често се включват машини с щифтов ротор и/или междинни кристализатори, за да се добави допълнителна интензивност на месене и време за производството на пластмасови продукти. Тръба за покой е последната стъпка от линията за кристализация и се включва само ако продуктът е опакован.

Сърцето на кристализационната линия е SSHE (система за пречистване на топла вода), в която топлата емулсия се преохлажда и кристализира върху вътрешната повърхност на охлаждащата тръба. Емулсията се остъргва 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 с пластични полутвърди свойства.

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 конкретния продукт.

Тъй като линията за кристализация обикновено произвежда повече от един специфичен 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. При производството на различни кристализирани мастни продукти от различни смеси на мазнини е необходима гъвкавост, тъй като характеристиките на кристализация на смесите могат да се различават от една смес до друга.

Процесът на кристализация, условията на обработка и параметрите на обработка оказват голямо влияние върху характеристиките на крайните маргарин и продукти за намазване. При проектирането на линия за кристализация е важно да се определят характеристиките на продуктите, които се планират да се произвеждат на линията. За да се осигури инвестицията за в бъдеще, са необходими гъвкавост на линията, както и индивидуално контролируеми параметри на обработка, тъй като гамата от продукти, представляващи интерес, може да се променя с времето, както и със суровините.

Капацитетът на линията се определя от наличната охлаждаща повърхност на SSHE. Предлагат се машини с различни размери, вариращи от линии с нисък до висок капацитет. Също така се предлагат различни степени на гъвкавост - от еднотръбно оборудване до многотръбни линии, което прави производствените линии изключително гъвкави.

След като продуктът се охлади в SSHE, той постъпва в машина с пинтов ротор и/или междинни кристализатори, в които се меси за определен период от време и с определена интензивност, за да се подпомогне развитието на триизмерната мрежа, която на макроскопично ниво е пластмасовата структура. Ако продуктът е предназначен да се разпространява като опакован продукт, той ще постъпи отново в SSHE, преди да се утаи в тръбата за покой преди опаковането. Ако продуктът се пълни в чаши, в линията за кристализация не се включва тръба за покой.

ОПАКОВКА, ПЪЛНЕНЕ И ПРЕТОПЯНЕ (ЗОНА 5)

На пазара се предлагат различни машини за пакетиране и пълнене, които няма да бъдат описани в тази статия. Консистенцията на продукта обаче е много различна, ако е произведен за пакетиране или пълнене. Очевидно е, че опакованият продукт трябва да има по-твърда текстура от пълнения продукт и ако тази текстура не е оптимална, продуктът ще бъде отклонен към системата за претопяване, разтопен и добавен в 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, в много фабрики днес се произвежда при строги процедури за проследяване. Тези процедури обикновено обхващат съставките, производството и крайния продукт, което води не само до повишена безопасност на храните, но и до постоянно качество на храните. Изискванията за проследяване могат да бъдат внедрени в системата за контрол на фабриката, а системата за контрол Shiputec е проектирана да контролира, записва и документира важни условия и параметри, отнасящи се до целия производствен процес.

Системата за управление е снабдена със защита с парола и включва регистриране на исторически данни за всички параметри, участващи в линията за производство на маргарин, от информацията за рецептата до оценката на крайния продукт. Регистрирането на данни включва капацитета и производителността на помпата за високо налягане (л/час и обратно налягане), температурите на продукта (включително процеса на пастьоризация) по време на кристализацията, температурите на охлаждане (или налягането на охлаждащата среда) на SSHE, скоростта на SSHE и машините с пинтов ротор, както и натоварването на двигателите, задвижващи помпата за високо налягане, SSHE и машините с пинтов ротор.

Система за управление

По време на обработката, аларми ще бъдат изпращани до оператора, ако параметрите за обработка на конкретния продукт са извън допустимите граници; те се задават в редактора на рецепти преди производството. Тези аларми трябва да бъдат потвърдени ръчно и да се предприемат действия съгласно процедурите. Всички аларми се съхраняват в система за историческа аларма за по-късен преглед. Когато продуктът напусне производствената линия в подходящо опакован или напълнен вид, той освен името на продукта, обикновено е 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 архивира за сигурността на производителя и крайния потребител, потребителя.

CIP

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

По принцип се използват две CIP системи: CIP инсталации, които използват почистващите вещества само веднъж, или препоръчителните CIP инсталации, които работят чрез буферен разтвор на почистващите вещества, при който вещества като луга, киселина и/или дезинфектанти се връщат в отделните CIP резервоари за съхранение след употреба. Последният процес е предпочитан, тъй като представлява екологично решение и е икономично решение по отношение на потреблението на почистващи вещества и следователно на цената им.

В случай че в една фабрика са инсталирани няколко производствени линии, е възможно да се създадат паралелни почистващи линии или сателитни CIP 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 по-късно проследяване в системата за управление.

ЗАКЛЮЧИТЕЛНИ БЕЛЕЖКИ

При производството на маргарин и подобни 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 инсталацията, параметрите на обработка и състоянието ѝ. Ако линията или оборудването не се поддържат добре, съществува риск тя да не работи ефективно. Следователно, за да се произвеждат висококачествени продукти, добре функциониращата инсталация е задължителна, но изборът на смес от мазнини с характеристики, съответстващи на крайното приложение на продукта, също е важен, както и правилната конфигурация и избор на параметри на обработка на инсталацията. Не на последно място, крайният продукт трябва да бъде температурно обработен според крайната употреба.