Tehnologija proizvodnje margarina

Tehnologija proizvodnje margarina

IZVRŠNI SAŽETAK

Današnje prehrambene tvrtke poput ostalih proizvodnih poduzeća ne fokusiraju se samo na pouzdanost i kvalitetu opreme za preradu hrane, već i na razne usluge koje dobavljač opreme za preradu može pružiti. Osim učinkovitih proizvodnih linija koje isporučujemo, možemo biti partner od početne ideje ili faze projekta do završne faze puštanja u pogon, da ne zaboravimo važnu uslugu nakon tržišta.

Shiputec ima više od 20 godina iskustva u industriji prerade i pakiranja hrane.

UVOD U NAŠU TEHNOLOGIJU

VIZIJA I PREDANOST

Segment Shiputec dizajnira, proizvodi i prodaje rješenja procesnog inženjeringa i automatizacije za mliječnu industriju, industriju hrane, pića, brodogradnju, farmaceutsku industriju i osobnu njegu kroz svoje globalne operacije.

Predani smo pomaganju našim kupcima diljem svijeta da poboljšaju učinak i profitabilnost svojih proizvodnih pogona i procesa. To postižemo nudeći široku paletu proizvoda i rješenja od projektiranih komponenti do projektiranja cjelovitih procesnih postrojenja podržanih vodećim svjetskim aplikacijama i stručnošću u razvoju.

Nastavljamo pomagati našim klijentima da optimiziraju izvedbu i profitabilnost njihovog pogona tijekom njegovog životnog vijeka s uslugama podrške prilagođenim njihovim individualnim potrebama putem koordinirane korisničke službe i mreže rezervnih dijelova.

FOKUS NA KUPCA

Shiputec razvija, proizvodi i instalira moderne, visoko učinkovite i pouzdane proizvodne linije za prehrambenu industriju. Za proizvodnju proizvoda s kristaliziranom masnoćom poput margarina, maslaca, namaza i masti Shiputec nudi rješenja koja također uključuju procesne linije za emulgirane prehrambene proizvode poput majoneze, umaka i preljeva.

PROIZVODNJA MARGARINA

Margarin i srodni proizvodi sadrže vodenu fazu i masnu fazu i stoga se mogu okarakterizirati kao emulzije vode u ulju (W/O) u kojima je vodena faza fino raspršena kao kapljice u kontinuiranoj masnoj fazi. Ovisno o primjeni proizvoda, odabire se sastav masne faze i postupak proizvodnje.

Osim opreme za kristalizaciju, moderno postrojenje za proizvodnju margarina i srodnih proizvoda obično uključuje različite spremnike za skladištenje ulja, kao i za pripremu emulgatora, vodene faze i emulzije; veličina i broj spremnika izračunavaju se na temelju kapaciteta postrojenja i portfelja proizvoda. Postrojenje također uključuje jedinicu za pasterizaciju i postrojenje za pretapanje. Stoga se proizvodni proces općenito može podijeliti na sljedeće podprocese (pogledajte dijagram 1):

PRIPREMA VODENE I MASNE FAZE (ZONA 1)

Vodena faza se često priprema šaržno u spremniku vodene faze. Voda treba biti dobre kvalitete za piće. Ako se ne može jamčiti kvaliteta vode za piće, voda se može podvrgnuti predtretmanu pomoću npr. UV ili sustava filtera.

Osim vode, vodenu fazu mogu činiti sol ili salamura, mliječne bjelančevine (stolni margarin i namazi s niskim udjelom masnoće), šećer (lisnato tijesto), stabilizatori (namazi s niskim udjelom masti i namazi s niskim udjelom masti), konzervansi i arome topive u vodi.

Glavni sastojci u masnoj fazi, mješavini masti, obično se sastoje od mješavine različitih masti i ulja. Kako bi se dobio margarin željenih karakteristika i funkcionalnosti, omjer masti i ulja u mješavini masti je presudan za učinak konačnog proizvoda.

Razne masti i ulja, bilo kao mješavina masti ili pojedinačna ulja, pohranjuju se u spremnike za skladištenje ulja koji se obično nalaze izvan proizvodnog pogona. Oni se čuvaju na stabilnoj temperaturi skladištenja iznad točke taljenja masti i uz miješanje kako bi se izbjeglo frakcioniranje masti i omogućilo jednostavno rukovanje.

Osim mješavine masti, masna faza obično se sastoji od manjih sastojaka topivih u mastima kao što su emulgator, lecitin, aroma, boja i antioksidansi. Ti se manji sastojci otapaju u mješavini masti prije dodavanja vodene faze, dakle prije procesa emulgiranja.

PRIPREMA EMULZIJE (ZONA 2)

Emulzija se priprema pretakanjem različitih ulja i masti ili mješavina masti u spremnik za emulziju. Obično se prvo dodaju masti visokog tališta ili mješavine masti, a zatim masnoće nižeg tališta i tekuće ulje. Da bi se dovršila priprema masne faze, emulgator i drugi sporedni sastojci topivi u ulju dodaju se u mješavinu masti. Kada su svi sastojci za masnu fazu dobro izmiješani, dodaje se vodena faza i uz intenzivno, ali kontrolirano miješanje nastaje emulzija.

Za doziranje različitih sastojaka za emulziju mogu se koristiti različiti sustavi od kojih dva rade šaržno:

Sustav mjerača protoka

Sustav spremnika za vaganje

Kontinuirani linijski sustav emulgiranja je manje poželjno, ali korišteno rješenje u npr. linijama velikog kapaciteta gdje je dostupan ograničen prostor za spremnike emulzije. Ovaj sustav koristi pumpe za doziranje i mjerače masenog protoka za kontrolu omjera dodanih faza u malom spremniku emulzije.

Svi gore navedeni sustavi mogu se kontrolirati potpuno automatski. Neka starija postrojenja, međutim, još uvijek imaju ručno kontrolirane sustave za pripremu emulzije, ali oni su zahtjevni za rad i ne preporučuje se instalacija danas zbog strogih pravila sljedivosti.

Sustav mjerača protoka temelji se na šaržnoj pripremi emulzije u kojoj se različite faze i sastojci mjere masenim mjeračima protoka kada se prenose iz različitih spremnika za pripremu faza u spremnik emulzije. Točnost ovog sustava je +/-0,3%. Ovaj sustav karakterizira njegova neosjetljivost na vanjske utjecaje poput vibracija i prljavštine.

Sustav spremnika za vaganje sličan je sustavu mjerača protoka koji se temelji na šaržnoj pripremi emulzije. Ovdje se količine sastojaka i faza dodaju izravno u spremnik emulzije koji je montiran na mjerne ćelije koje kontroliraju količine dodane u spremnik.

Obično se za pripremu emulzije koristi sustav s dva spremnika kako bi se linija za kristalizaciju mogla kontinuirano izvoditi. Svaki spremnik radi kao spremnik za pripremu i međuspremnik (spremnik za emulziju), tako da će se linija za kristalizaciju hraniti iz jednog spremnika, dok će se nova šarža pripremati iz drugog i obrnuto. To se zove flip-flop sustav.

Otopina u kojoj se emulzija priprema u jednom spremniku i kada je spremna prenosi se u međuspremnik iz kojeg se dovodi linija za kristalizaciju također je opcija. Taj se sustav naziva sustavom premiksa/pufera.

PASTERIZACIJA (ZONA 3)

Iz međuspremnika emulzija se normalno kontinuirano pumpa ili kroz pločasti izmjenjivač topline (PHE) ili niskotlačni površinski izmjenjivač topline (SSHE), ili visokotlačni SSHE za pasterizaciju prije ulaska u liniju kristalizacije.

Za punomasne proizvode obično se koristi PHE. Za verzije s niskim udjelom masti gdje se očekuje da će emulzija pokazati relativno visoku viskoznost i za emulzije osjetljive na toplinu (npr. emulzije s visokim sadržajem proteina) preporučuje se SPX sustav kao otopina s niskim tlakom ili SPX-PLUS kao otopina s visokim tlakom.

Proces pasterizacije ima nekoliko prednosti. Osigurava inhibiciju rasta bakterija i rasta drugih mikroorganizama, čime se poboljšava mikrobiološka stabilnost emulzije. Moguća je samo pasterizacija vodene faze, ali poželjna je pasterizacija cijele emulzije jer će proces pasterizacije emulzije smanjiti vrijeme zadržavanja od pasteriziranog proizvoda do punjenja ili pakiranja konačnog proizvoda. Također, proizvod se obrađuje u in-line procesu od pasterizacije do punjenja ili pakiranja konačnog proizvoda, a pasterizacija bilo kojeg materijala za preradu osigurana je kada je kompletna emulzija pasterizirana.

Osim toga, pasterizacija kompletne emulzije osigurava da se emulzija dovodi do linije kristalizacije na konstantnoj temperaturi čime se postižu konstantni parametri obrade, temperature proizvoda i tekstura proizvoda. Osim toga, pojava predkristalizirane emulzije koja se dovodi u opremu za kristalizaciju je spriječena kada je emulzija pravilno pasterizirana i dovodi se u visokotlačnu pumpu na temperaturi 5-10°C višoj od tališta masne faze.

Tipičan proces pasterizacije će nakon pripreme emulzije na 45-55°C uključivati ​​zagrijavanje i slijed držanja emulzije na 75-85°C tijekom 16 sekundi. a potom proces hlađenja na temperaturu od 45-55°C. Krajnja temperatura ovisi o talištu masne faze: što je talište više, to je viša temperatura.

HLAĐENJE, KRISTALIZACIJA I MIJEŠENJE (ZONA 4)

 

Emulzija se pumpa do linije kristalizacije pomoću visokotlačne klipne pumpe (HPP). Linija za kristalizaciju za proizvodnju margarina i srodnih proizvoda obično se sastoji od visokotlačnog SSHE koji se hladi rashladnim medijem tipa amonijaka ili freona. Strojevi s klinastim rotorom i/ili međukristalizatori često su uključeni u liniju kako bi se povećao intenzitet miješanja i dodatno vrijeme za proizvodnju plastičnih proizvoda. Cijev za mirovanje posljednji je korak linije kristalizacije i uključena je samo ako je proizvod pakiran.

Srce kristalizacijske linije je visokotlačni SSHE, u kojem se topla emulzija super hladi i kristalizira na unutarnjoj površini rashladne cijevi. Emulzija se učinkovito struže pomoću rotirajućih strugala, tako da se emulzija hladi i miješa istovremeno. Kada se mast u emulziji kristalizira, kristali masnoće formiraju trodimenzionalnu mrežu koja zarobljava kapljice vode i tekuće ulje, što rezultira proizvodima sa svojstvima plastične polukrute prirode.

Ovisno o vrsti proizvoda koji se proizvodi i vrsti masti koja se koristi za određeni proizvod, konfiguracija linije kristalizacije (tj. redoslijed cijevi za hlađenje i strojeva s klin rotorom) može se prilagoditi kako bi se osigurala optimalna konfiguracija za određeni proizvod.

Budući da linija za kristalizaciju obično proizvodi više od jednog specifičnog masnog proizvoda, SSHE se često sastoji od dva ili više odjeljaka za hlađenje ili rashladnih cijevi kako bi se zadovoljili zahtjevi za fleksibilnu liniju za kristalizaciju. Kada se proizvode različiti kristalizirani masni proizvodi od raznih mješavina masti, potrebna je fleksibilnost jer se karakteristike kristalizacije mješavina mogu razlikovati od jedne mješavine do druge.

Proces kristalizacije, uvjeti prerade i parametri prerade imaju velik utjecaj na karakteristike gotovih proizvoda margarina i namaza. Prilikom projektiranja linije za kristalizaciju, važno je identificirati karakteristike proizvoda koji se planiraju proizvoditi na liniji. Kako bi se osigurala investicija za budućnost, potrebna je fleksibilnost linije kao i individualno kontrolirani parametri obrade, budući da se raspon proizvoda od interesa može mijenjati s vremenom, kao i sirovine.

Kapacitet linije određen je raspoloživom rashladnom površinom SSHE. Dostupni su strojevi različitih veličina, od linija niskog do velikog kapaciteta. Dostupni su i različiti stupnjevi fleksibilnosti od opreme s jednom cijevi do linija s više cijevi, dakle vrlo fleksibilne proizvodne linije.

Nakon što se proizvod ohladi u SSHE, ulazi u stroj s klinastim rotorom i/ili međukristalizatore u kojima se gnječi određeno vrijeme i određenim intenzitetom kako bi se pomoglo promicanju trodimenzionalne mreže, koja na makroskopskoj razini je plastična struktura. Ako je proizvod predviđen za distribuciju kao zamotan proizvod, ponovno će ući u SSHE prije nego što se smjesti u cijev za odmor prije zamatanja. Ako se proizvod puni u čaše, cijev za mirovanje nije uključena u liniju za kristalizaciju.

PAKIRANJE, PUNJENJE I PRETAPLJANJE ( ZONA 5 )

Na tržištu su dostupni različiti strojevi za pakiranje i punjenje koji neće biti opisani u ovom članku. Međutim, konzistencija proizvoda je vrlo različita ako se proizvodi za pakiranje ili punjenje. Očito je da pakirani proizvod mora imati čvršću teksturu od punjenog proizvoda i ako ta tekstura nije optimalna, proizvod će se preusmjeriti u sustav za taljenje, otopiti i dodati u međuspremnik za ponovnu obradu. Dostupni su različiti sustavi za pretapanje, ali najčešće korišteni sustavi su PHE ili niskotlačni SSHE.

AUTOMATIZACIJA

 

Margarin se, kao i drugi prehrambeni proizvodi, danas u mnogim tvornicama proizvodi prema strogim postupcima sljedivosti. Ovi postupci koji obično obuhvaćaju sastojke, proizvodnju i konačni proizvod rezultiraju ne samo povećanom sigurnošću hrane, već i stalnom kvalitetom hrane. Zahtjevi sljedivosti mogu se implementirati u kontrolni sustav tvornice, a Shiputecov kontrolni sustav dizajniran je za kontrolu, bilježenje i dokumentiranje važnih uvjeta i parametara koji se tiču ​​kompletnog procesa proizvodnje.

Kontrolni sustav opremljen je zaštitom lozinkom i sadrži povijesno bilježenje svih parametara uključenih u proizvodnu liniju margarina, od informacija o receptu do ocjene konačnog proizvoda. Bilježenje podataka uključuje kapacitet i učinak visokotlačne pumpe (l/sat i protutlak), temperature proizvoda (uključujući proces pasterizacije) tijekom kristalizacije, temperature hlađenja (ili tlakove medija za hlađenje) SSHE, brzinu SSHE i strojeve s klinovim rotorom kao i opterećenje motora koji pokreću visokotlačnu pumpu, SSHE i strojeve s klinovim rotorom.

Kontrolni sustav

Tijekom obrade, alarmi će biti poslani operateru ako su parametri obrade za određeni proizvod izvan granica; postavljaju se u uređivaču recepata prije proizvodnje. Ovi se alarmi moraju ručno potvrditi i moraju se poduzeti radnje u skladu s procedurama. Svi alarmi pohranjuju se u povijesni alarmni sustav za kasniji pregled. Kada proizvod napusti proizvodnu liniju u prikladno pakiranom ili ispunjenom obliku, osim naziva proizvoda obično je označen datumom, vremenom i identifikacijskim brojem serije za kasnije praćenje. Potpuna povijest svih proizvodnih koraka uključenih u proizvodni proces tako je arhivirana radi sigurnosti proizvođača i krajnjeg korisnika, potrošača.

CIP

CIP postrojenja za čišćenje (CIP = cleaning in place) također su dio modernog pogona za proizvodnju margarina budući da se pogoni za proizvodnju margarina trebaju redovito čistiti. Za tradicionalne margarinske proizvode jedanput tjedno je normalan interval čišćenja. Međutim, za osjetljive proizvode kao što su proizvodi s niskim udjelom masti (visoki sadržaj vode) i/ili proizvodi s visokim sadržajem proteina, preporučuju se kraći intervali između CIP-a.

U načelu se koriste dva CIP sustava: CIP postrojenja koja koriste medij za čišćenje samo jednom ili preporučena CIP postrojenja koja rade putem puferske otopine medija za čišćenje gdje se mediji kao što su lužina, kiselina i/ili dezinfekcijska sredstva vraćaju u pojedinačni CIP. spremnici nakon upotrebe. Potonji postupak je poželjan jer predstavlja ekološki prihvatljivo rješenje i ekonomično je rješenje s obzirom na potrošnju sredstava za čišćenje, a samim time i troškove istih.

U slučaju da je u jednoj tvornici instalirano više proizvodnih linija, moguće je postaviti paralelne staze za čišćenje ili CIP satelitske sustave. To rezultira značajnim smanjenjem vremena čišćenja i potrošnje energije. Parametri CIP procesa automatski se kontroliraju i bilježe za kasnije praćenje u sustavu upravljanja.

ZAVRŠNE NAPOMENE

Prilikom proizvodnje margarina i srodnih proizvoda važno je imati na umu da kvalitetu konačnog proizvoda ne određuju samo sastojci kao što su ulja i masti ili receptura proizvoda, već i konfiguracija postrojenja, parametri obrade i stanje postrojenja. Ako linija ili oprema nisu dobro održavani, postoji rizik da linija ne radi učinkovito. Stoga je za proizvodnju visokokvalitetnih proizvoda neophodno dobro funkcionirajuće postrojenje, ali je također važan izbor mješavine masti sa karakteristikama koje odgovaraju konačnoj primjeni proizvoda, kao i ispravna konfiguracija i izbor preradnih parametara postrojenja. Posljednje, ali ne i najmanje važno, konačni proizvod mora biti temperaturno tretiran u skladu s konačnom upotrebom.