Технология производства маргарина

Технология производства маргарина

УПРАВЛЯЮЩЕЕ РЕЗЮМЕ

Пищевые компании сегодня, как и другие производственные предприятия, фокусируются не только на надежности и качестве оборудования для обработки пищевых продуктов, но и на различных услугах, которые может предоставить поставщик оборудования для обработки. Помимо эффективных технологических линий, которые мы поставляем, мы можем быть партнером от начальной идеи или стадии проекта до финальной фазы ввода в эксплуатацию, не забывая о важном послепродажном обслуживании.

Компания Shiputec имеет более чем 20-летний опыт работы в пищевой промышленности и упаковочной промышленности.

ВВЕДЕНИЕ В НАШУ ТЕХНОЛОГИЮ

ВИДЕНИЕ И ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

Подразделение Shiputec разрабатывает, производит и продает решения по инжинирингу и автоматизации технологических процессов для молочной, пищевой, судостроительной, фармацевтической и косметической отраслей в рамках своих операций по всему миру.

Мы стремимся помогать нашим клиентам по всему миру повышать производительность и рентабельность их производственных предприятий и процессов. Мы достигаем этого, предлагая широкий спектр продуктов и решений от инженерных компонентов до проектирования комплексных технологических установок, поддерживаемых ведущими мировыми приложениями и опытом разработки.

Мы продолжаем помогать нашим клиентам оптимизировать производительность и рентабельность их предприятий на протяжении всего срока службы, предлагая услуги поддержки, адаптированные к их индивидуальным потребностям, посредством скоординированной сети обслуживания клиентов и поставок запасных частей.

ОРИЕНТАЦИЯ НА КЛИЕНТА

Shiputec разрабатывает, производит и устанавливает современные, высокоэффективные и надежные технологические линии для пищевой промышленности. Для производства кристаллизованных жировых продуктов, таких как маргарин, масло, спреды и шортенинги, Shiputec предлагает решения, которые также включают технологические линии для эмульгированных пищевых продуктов, таких как майонез, соусы и заправки.

ПРОИЗВОДСТВО МАРГАРИНА

Маргарин и родственные продукты содержат водную и жировую фазы и, таким образом, могут быть охарактеризованы как эмульсии типа «вода в масле» (W/O), в которых водная фаза тонко диспергирована в виде капель в непрерывной жировой фазе. В зависимости от области применения продукта, соответственно выбираются состав жировой фазы и процесс производства.

Помимо кристаллизационного оборудования, современное производственное предприятие по производству маргарина и родственных продуктов обычно включает в себя различные резервуары для хранения масла, а также для приготовления эмульгатора, водной фазы и эмульсии; размер и количество резервуаров рассчитываются на основе мощности завода и ассортимента продукции. На предприятии также имеется пастеризационная установка и переплавочная установка. Таким образом, производственный процесс в целом можно разделить на следующие подпроцессы (см. схему 1):

ПОДГОТОВКА ВОДНОЙ ФАЗЫ И ЖИРОВОЙ ФАЗЫ (ЗОНА 1)

Водная фаза часто готовится партиями в баке для водной фазы. Вода должна быть хорошего питьевого качества. Если качество питьевой воды не может быть гарантировано, вода может быть подвергнута предварительной обработке, например, с помощью УФ-излучения или системы фильтрации.

Помимо воды, водная фаза может состоять из соли или рассола, молочных белков (столовый маргарин и спреды с пониженным содержанием жира), сахара (слоеное тесто), стабилизаторов (спреды с пониженным содержанием жира и спреды с пониженным содержанием жира), консервантов и водорастворимых ароматизаторов.

Основные ингредиенты в жировой фазе, жировой смеси, обычно состоят из смеси различных жиров и масел. Для того чтобы получить маргарин с желаемыми характеристиками и функциональностью, соотношение жиров и масел в жировой смеси имеет решающее значение для производительности конечного продукта.

Различные жиры и масла, как в виде жировой смеси, так и в виде отдельных масел, хранятся в резервуарах для хранения масла, которые обычно размещаются за пределами производственного объекта. Они поддерживаются при стабильной температуре хранения выше точки плавления жира и при перемешивании, чтобы избежать фракционирования жира и обеспечить простоту обращения.

Помимо жировой смеси, жировая фаза обычно состоит из второстепенных жирорастворимых ингредиентов, таких как эмульгатор, лецитин, ароматизатор, краситель и антиоксиданты. Эти второстепенные ингредиенты растворяются в жировой смеси до добавления водной фазы, то есть до процесса эмульгирования.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭМУЛЬСИИ (ЗОНА 2)

Эмульсия готовится путем переноса различных масел и жиров или жировых смесей в эмульсионный резервуар. Обычно сначала добавляются жиры с высокой температурой плавления или жировые смеси, а затем жиры с низкой температурой плавления и жидкое масло. Для завершения приготовления жировой фазы в жировую смесь добавляются эмульгатор и другие маслорастворимые второстепенные ингредиенты. Когда все ингредиенты для жировой фазы должным образом смешаны, добавляется водная фаза и эмульсия создается при интенсивном, но контролируемом перемешивании.

Для дозирования различных ингредиентов эмульсии могут использоваться различные системы, две из которых работают партиями:

Система расходомера

Система взвешивания резервуаров

Непрерывная система эмульгирования в линии является менее предпочтительным, но используемым решением, например, в линиях с высокой производительностью, где ограничено пространство для эмульсионных баков. Эта система использует дозирующие насосы и массовые расходомеры для управления соотношением добавленных фаз в небольшом эмульсионном баке.

Все вышеперечисленные системы могут управляться полностью автоматически. Однако некоторые старые заводы все еще имеют системы приготовления эмульсии с ручным управлением, но они требуют больших трудозатрат и не рекомендуются к установке сегодня из-за строгих правил прослеживаемости.

Система расходомера основана на порционном приготовлении эмульсии, в котором различные фазы и ингредиенты измеряются массовыми расходомерами при перемещении из различных емкостей для приготовления фаз в емкость для эмульсии. Точность этой системы составляет +/-0,3%. Эта система характеризуется своей нечувствительностью к внешним воздействиям, таким как вибрации и грязь.

Система взвешивания резервуара похожа на систему расходомера, основанную на порционном приготовлении эмульсии. Здесь количество ингредиентов и фаз добавляется непосредственно в резервуар для эмульсии, который установлен на тензодатчиках, контролирующих количество, добавляемое в резервуар.

Обычно для приготовления эмульсии используется система из двух резервуаров, чтобы иметь возможность непрерывно запускать линию кристаллизации. Каждый резервуар работает как резервуар для подготовки и буферный резервуар (резервуар для эмульсии), таким образом, линия кристаллизации будет питаться из одного резервуара, в то время как новая партия будет готовиться в другом и наоборот. Это называется системой флип-флоп.

Решение, в котором эмульсия готовится в одном резервуаре и когда она готова, переносится в буферный резервуар, откуда подается на линию кристаллизации, также является вариантом. Такая система называется системой премикс/буфер.

ПАСТЕРИЗАЦИЯ (ЗОНА 3)

Из буферной емкости эмульсия обычно непрерывно прокачивается либо через пластинчатый теплообменник (PHE), либо через скребковый теплообменник низкого давления (SSHE), либо через SSHE высокого давления для пастеризации перед подачей на линию кристаллизации.

Для продуктов с полным содержанием жира обычно используется ПХЭ. Для версий с меньшим содержанием жира, где ожидается, что эмульсия будет демонстрировать относительно высокую вязкость, и для эмульсий, чувствительных к теплу (например, эмульсии с высоким содержанием белка), рекомендуется система SPX в качестве решения низкого давления или SPX-PLUS в качестве решения высокого давления.

Процесс пастеризации имеет несколько преимуществ. Он обеспечивает подавление роста бактерий и других микроорганизмов, тем самым улучшая микробиологическую стабильность эмульсии. Пастеризация только водной фазы возможна, но пастеризация всей эмульсии предпочтительнее, поскольку процесс пастеризации эмульсии минимизирует время пребывания от пастеризованного продукта до розлива или упаковки конечного продукта. Кроме того, продукт обрабатывается в поточном процессе от пастеризации до розлива или упаковки конечного продукта, и пастеризация любого переработанного материала обеспечивается, когда вся эмульсия пастеризована.

Кроме того, пастеризация полной эмульсии обеспечивает подачу эмульсии на линию кристаллизации при постоянной температуре, достигая постоянных параметров обработки, температуры продукта и текстуры продукта. Кроме того, предотвращается возникновение предварительно кристаллизованной эмульсии, подаваемой на кристаллизационное оборудование, когда эмульсия надлежащим образом пастеризуется и подается в насос высокого давления при температуре на 5-10°C выше температуры плавления жировой фазы.

Типичный процесс пастеризации после приготовления эмульсии при температуре 45-55°C включает в себя последовательность нагрева и выдержки эмульсии при температуре 75-85°C в течение 16 сек., а затем процесс охлаждения до температуры 45-55°C. Конечная температура зависит от температуры плавления жировой фазы: чем выше температура плавления, тем выше температура.

ОХЛАЖДЕНИЕ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ЗАМЕШИВАНИЕ (ЗОНА 4)

 

Эмульсия перекачивается на линию кристаллизации с помощью поршневого насоса высокого давления (HPP). Линия кристаллизации для производства маргарина и родственных продуктов обычно состоит из SSHE высокого давления, который охлаждается охлаждающей средой типа аммиака или фреона. Машины с штифтовым ротором и/или промежуточные кристаллизаторы часто включаются в линию, чтобы добавить дополнительную интенсивность замешивания и время для производства пластиковых изделий. Трубка для отдыха является конечным этапом линии кристаллизации и включается только в том случае, если продукт упакован.

Сердцем линии кристаллизации является SSHE высокого давления, в котором теплая эмульсия переохлаждается и кристаллизуется на внутренней поверхности охлаждающей трубы. Эмульсия эффективно соскребается вращающимися скребками, таким образом, эмульсия охлаждается и замешивается одновременно. Когда жир в эмульсии кристаллизуется, кристаллы жира образуют трехмерную сеть, захватывающую капли воды и жидкое масло, в результате чего получаются продукты со свойствами пластичной полутвердой природы.

В зависимости от типа производимого продукта и типа жиров, используемых для конкретного продукта, конфигурация линии кристаллизации (т.е. порядок расположения охлаждающих труб и штифтовых роторных машин) может быть скорректирована для обеспечения оптимальной конфигурации для конкретного продукта.

Поскольку линия кристаллизации обычно производит более одного конкретного жирового продукта, SSHE часто состоит из двух или более секций охлаждения или охлаждающих трубок, чтобы соответствовать требованиям гибкой линии кристаллизации. При производстве различных кристаллизованных жировых продуктов из различных жировых смесей необходима гибкость, поскольку характеристики кристаллизации смесей могут отличаться от одной смеси к другой.

Процесс кристаллизации, условия и параметры обработки оказывают большое влияние на характеристики конечных продуктов маргарина и спреда. При проектировании линии кристаллизации важно определить характеристики продуктов, которые планируется производить на линии. Для обеспечения инвестиций в будущем необходимы гибкость линии, а также индивидуально контролируемые параметры обработки, поскольку ассортимент интересующих продуктов может меняться со временем, как и сырье.

Мощность линии определяется охлаждающей поверхностью, доступной SSHE. Доступны машины разных размеров, от линий с низкой до высокой производительностью. Также доступны различные степени гибкости от однотрубного оборудования до многотрубных линий, таким образом, высокогибкие технологические линии.

После охлаждения продукта в SSHE он поступает в машину с штифтовым ротором и/или промежуточные кристаллизаторы, в которых он замешивается в течение определенного периода времени и с определенной интенсивностью, чтобы способствовать формированию трехмерной сети, которая на макроскопическом уровне является пластичной структурой. Если продукт предназначен для распространения в виде упакованного продукта, он снова поступит в SSHE, прежде чем осесть в трубке для отдыха перед упаковкой. Если продукт разливается в стаканчики, трубка для отдыха не включена в линию кристаллизации.

УПАКОВКА, ЗАПОЛНЕНИЕ И ПЕРЕПЛАВКА (ЗОНА 5)

На рынке доступны различные упаковочные и фасовочные машины, которые не будут описаны в этой статье. Однако консистенция продукта сильно отличается, если он производится для упаковки или наполнения. Очевидно, что упакованный продукт должен иметь более плотную текстуру, чем наполненный продукт, и если эта текстура не оптимальна, продукт будет направлен в систему переплавки, расплавлен и добавлен в буферный резервуар для повторной обработки. Доступны различные системы переплавки, но наиболее используемыми являются системы PHE или SSHE низкого давления.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 

Маргарин, как и другие продукты питания, на многих заводах сегодня производится в соответствии со строгими процедурами прослеживаемости. Эти процедуры, обычно охватывающие ингредиенты, производство и конечный продукт, приводят не только к повышению безопасности пищевых продуктов, но и к постоянному качеству пищевых продуктов. Требования прослеживаемости могут быть реализованы в системе управления завода, а система управления Shiputec предназначена для контроля, записи и документирования важных условий и параметров, касающихся всего производственного процесса.

Система управления оснащена защитой паролем и имеет функцию регистрации исторических данных всех параметров, задействованных в линии обработки маргарина, от информации о рецепте до оценки конечного продукта. Регистрация данных включает в себя мощность и выход насоса высокого давления (л/час и противодавление), температуру продукта (включая процесс пастеризации) во время кристаллизации, температуру охлаждения (или давление охлаждающей среды) SSHE, скорость SSHE и машин с штифтовым ротором, а также нагрузку двигателей, приводящих в действие насос высокого давления, SSHE и машины с штифтовым ротором.

Система управления

Во время обработки оператору будут отправлены сигналы тревоги, если параметры обработки для конкретного продукта выходят за пределы; они устанавливаются в редакторе рецептов до начала производства. Эти сигналы тревоги должны быть подтверждены вручную, и должны быть выполнены действия в соответствии с процедурами. Все сигналы тревоги сохраняются в исторической системе сигнализации для последующего просмотра. Когда продукт покидает производственную линию в соответствующим образом упакованном или заполненном виде, он, помимо названия продукта, обычно маркируется датой, временем и идентификационным номером партии для последующего отслеживания. Таким образом, полная история всех этапов производства, включенных в процесс производства, сохраняется для безопасности производителя и конечного пользователя, потребителя.

CIP

Установки для очистки CIP (CIP = cleaning in place) также являются частью современного завода по производству маргарина, поскольку установки по производству маргарина должны очищаться на регулярной основе. Для традиционных маргариновых продуктов нормальным интервалом очистки является один раз в неделю. Однако для чувствительных продуктов, таких как продукты с низким содержанием жира (с высоким содержанием воды) и/или высоким содержанием белка, рекомендуются более короткие интервалы между CIP.

В принципе, используются две системы CIP: установки CIP, которые используют чистящие средства только один раз, или рекомендуемые установки CIP, которые работают с буферным раствором чистящих средств, где такие средства, как щелочь, кислота и/или дезинфицирующие средства, возвращаются в отдельные резервуары для хранения CIP после использования. Последний процесс предпочтительнее, поскольку он представляет собой экологически чистое решение и является экономичным решением с точки зрения потребления чистящих средств и, следовательно, их стоимости.

В случае установки нескольких производственных линий на одном заводе можно организовать параллельные очистные пути или спутниковые системы CIP. Это приводит к значительному сокращению времени очистки и потребления энергии. Параметры процесса CIP автоматически контролируются и регистрируются для последующего отслеживания в системе управления.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

При производстве маргарина и родственных продуктов важно помнить, что качество конечного продукта определяют не только ингредиенты, такие как используемые масла и жиры, или рецепт продукта, но и конфигурация завода, параметры обработки и состояние завода. Если линия или оборудование не обслуживаются должным образом, существует риск того, что линия не будет работать эффективно. Поэтому для производства высококачественной продукции необходим хорошо функционирующий завод, но также важен выбор жировой смеси с характеристиками, которые соответствуют конечному применению продукта, а также правильная конфигурация и выбор параметров обработки завода. И последнее, но не менее важное: конечный продукт должен быть подвергнут температурной обработке в соответствии с конечным использованием..