Технология производства маргарина

УПРАВЛЯЮЩЕЕ РЕЗЮМЕ

Сегодня пищевые компании, как и другие производственные предприятия, уделяют внимание не только надежности и качеству оборудования для пищевой промышленности, но и различным услугам, которые может предоставить поставщик этого оборудования. Помимо эффективных технологических линий, которые мы поставляем, мы можем быть партнером на всех этапах — от первоначальной идеи или проекта до финального ввода в эксплуатацию, не забывая при этом о важном послепродажном обслуживании.

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

ВВЕДЕНИЕ В НАШУ ТЕХНОЛОГИЮ

ВИДЕНИЕ И ПРИВЕРЖЕННОСТЬ

Подразделение Shiputec занимается проектированием, производством и сбытом решений в области технологического проектирования и автоматизации для молочной, пищевой, напиточной, морской, фармацевтической промышленности и производства товаров личной гигиены через свои глобальные подразделения.

Мы стремимся помогать нашим клиентам по всему миру повышать производительность и прибыльность их производственных предприятий и процессов. Мы достигаем этого, предлагая широкий спектр продукции и решений — от инженерных компонентов до проектирования комплексных технологических установок, поддерживаемых передовым опытом в области разработки и применения технологий.

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

ОРИЕНТАЦИЯ НА КЛИЕНТА

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

ПРОИЗВОДСТВО МАРГАРИНА

Маргарин и аналогичные продукты содержат водную и жировую фазы и, следовательно, могут быть охарактеризованы как эмульсии типа «вода в масле» (W/O), в которых водная фаза мелкодисперсно распределена в виде капель в непрерывной жировой фазе. В зависимости от применения продукта, состав жировой фазы и технологический процесс выбираются соответствующим образом.

Помимо оборудования для кристаллизации, современный завод по производству маргарина и сопутствующих продуктов, как правило, включает в себя различные резервуары для хранения масла, а также для эмульгатора, водной фазы и приготовления эмульсий; размер и количество резервуаров рассчитываются исходя из мощности завода и ассортимента продукции. Завод также включает в себя установку пастеризации и установку для переплавки. Таким образом, производственный процесс в целом можно разделить на следующие подпроцессы (см. диаграмму 1):

ПОДГОТОВКА ВОДНОЙ И ЖИРНОЙ ФАЗЫ (ЗОНА 1)

Водную фазу часто готовят порционно в резервуаре для воды. Вода должна быть хорошего питьевого качества. Если гарантировать питьевое качество воды невозможно, ее можно подвергнуть предварительной обработке, например, с помощью УФ-стерилизатора или фильтрующей системы.

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

Основные ингредиенты жировой фазы, жировая смесь, обычно представляют собой смесь различных жиров и масел. Для получения маргарина с желаемыми характеристиками и функциональными свойствами соотношение жиров и масел в жировой смеси имеет решающее значение для качества конечного продукта.

Различные жиры и масла, как в виде жировых смесей, так и в виде отдельных масел, хранятся в резервуарах для хранения масел, которые обычно располагаются за пределами производственного цеха. В них поддерживается стабильная температура хранения выше точки плавления жира и осуществляется перемешивание, чтобы избежать фракционирования жира и облегчить обращение с ним.

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)

 Диаграмма 1:

1. Приготовление водной и жировой фаз (зона 1),

2. Приготовление эмульсии (зона 2),

3. Пастеризация (зона 3),

4. Зона охлаждения, кристаллизации и замешивания (зона 4),

5. Упаковка и переплавка (зона 5)

Эмульсия готовится путем переноса различных масел и жиров или смесей жиров в эмульсионный резервуар. Обычно сначала добавляют высокоплавкие жиры или смеси жиров, затем низкоплавкие жиры и жидкое масло. Для завершения приготовления жировой фазы в смесь жиров добавляют эмульгатор и другие маслорастворимые второстепенные ингредиенты. После тщательного перемешивания всех ингредиентов жировой фазы добавляют водную фазу, и эмульсия создается при интенсивном, но контролируемом перемешивании.

Для дозирования различных ингредиентов эмульсии могут использоваться разные системы, две из которых работают в периодическом режиме:

1. Система расходомера
2. Система весовых резервуаров

Система непрерывного эмульгирования в потоке является менее предпочтительным, но широко используемым решением, например, в линиях большой производительности, где ограничено пространство для резервуаров с эмульсией. В этой системе используются дозирующие насосы и расходомеры для контроля соотношения добавляемых фаз в небольшой резервуар с эмульсией.

Все вышеупомянутые системы могут управляться полностью автоматически. Однако на некоторых старых предприятиях до сих пор используются системы приготовления эмульсий с ручным управлением, но их установка сегодня трудоемка и не рекомендуется из-за строгих правил прослеживаемости.

Система расходомера основана на порционном приготовлении эмульсий, при котором различные фазы и ингредиенты измеряются массовыми расходомерами при переливе из резервуаров для приготовления различных фаз в резервуар с эмульсией. Точность этой системы составляет +/-0,3%. Система отличается нечувствительностью к внешним воздействиям, таким как вибрации и загрязнения.

Система с весовым резервуаром аналогична системе с расходомером, основанной на порционном приготовлении эмульсии. В ней количество ингредиентов и фаз добавляется непосредственно в резервуар с эмульсией, который оснащен тензодатчиками, контролирующими количество добавляемых веществ.

Как правило, для приготовления эмульсии используется двухрезервуарная система, позволяющая обеспечить непрерывную работу линии кристаллизации. Каждый резервуар работает как резервуар для приготовления и буферный резервуар (резервуар для эмульсии), таким образом, линия кристаллизации будет получать сырье из одного резервуара, в то время как новая партия будет готовиться в другом, и наоборот. Это называется системой «флип-флоп».

Также возможен вариант, при котором эмульсия готовится в одном резервуаре, а после готовности переносится в буферный резервуар, из которого подается сырье для кристаллизации. Такая система называется системой предварительного смешивания/буфера.

Пастеризация (зона 3)

Из буферного резервуара эмульсия обычно непрерывно перекачивается либо через пластинчатый теплообменник (PHE), либо через теплообменник с скребковым теплообменником низкого давления (SSHE), либо через теплообменник с скребковым теплообменником высокого давления для пастеризации перед поступлением в линию кристаллизации.

Для продуктов с полным содержанием жира обычно используется PHE. Для версий с пониженным содержанием жира, где ожидается относительно высокая вязкость эмульсии, а также для термочувствительных эмульсий (например, эмульсий с высоким содержанием белка), рекомендуется использовать систему SPX в качестве раствора низкого давления или SPX-PLUS в качестве раствора высокого давления.

Процесс пастеризации имеет ряд преимуществ. Он обеспечивает подавление роста бактерий и других микроорганизмов, тем самым повышая микробиологическую стабильность эмульсии. Пастеризация только водной фазы возможна, но предпочтительнее пастеризация всей эмульсии, поскольку процесс пастеризации эмульсии минимизирует время пребывания продукта от пастеризованного состояния до розлива или упаковки готовой продукции. Кроме того, обработка продукта осуществляется в поточном процессе от пастеризации до розлива или упаковки готовой продукции, и пастеризация любых отходов гарантируется при пастеризации всей эмульсии.

Кроме того, пастеризация всей эмульсии обеспечивает подачу эмульсии в линию кристаллизации при постоянной температуре, что позволяет поддерживать постоянные параметры обработки, температуру продукта и его текстуру. Также предотвращается образование предварительно кристаллизованной эмульсии, подаваемой в кристаллизационное оборудование, если эмульсия должным образом пастеризована 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 нагревания и выдержки эмульсии при температуре 75-85°C в течение 16 секунд, а затем охлаждение 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 подается в линию кристаллизации с помощью поршневого насоса высокого давления (ПВП). Линия кристаллизации для производства маргарина и сопутствующих продуктов обычно состоит из теплообменника высокого давления с охлаждением аммиаком или фреоном. Для увеличения интенсивности и времени перемешивания при производстве пластмассовых изделий в линию часто включают роторные кристаллизаторы и/или промежуточные кристаллизаторы. Завершающим этапом линии кристаллизации является промежуточная трубка, которая устанавливается только в том случае, если продукт упаковывается.

Сердцем линии кристаллизации является установка высокого давления SSHE, в которой теплая эмульсия переохлаждается и кристаллизуется на внутренней поверхности охлаждающей трубки. Эмульсия эффективно удаляется вращающимися скребками, таким образом, эмульсия одновременно охлаждается и перемешивается. Когда жир в эмульсии кристаллизуется, жировые кристаллы образуют трехмерную сетку, захватывающую капли воды и жидкое масло, в результате чего получаются продукты со свойствами пластичной полутвердой природы.

В зависимости от типа производимого продукта и типа используемых для него жиров, конфигурацию линии кристаллизации (т.е. порядок охлаждающих труб и роторных установок) можно регулировать для обеспечения оптимальной конфигурации для конкретного продукта.

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

Процесс кристаллизации, условия и параметры обработки оказывают большое влияние на характеристики конечных продуктов — маргарина и спредов. При проектировании линии кристаллизации важно определить характеристики продуктов, которые планируется производить на этой линии. Для обеспечения долгосрочной окупаемости инвестиций необходима гибкость линии, а также возможность индивидуального контроля параметров обработки, поскольку ассортимент интересующей продукции может меняться со временем, как и состав сырья.

Производительность линии определяется доступной охлаждающей поверхностью теплообменника. Доступны машины различных размеров, от маломощных до высокопроизводительных линий. Также предлагается различная степень гибкости: от однотрубного оборудования до многотрубных линий, что обеспечивает высокую гибкость технологических процессов.

После охлаждения в SSHE продукт поступает в роторную кристаллизаторную машину и/или промежуточные кристаллизаторы, где его перемешивают в течение определенного времени и с определенной интенсивностью для содействия формированию трехмерной сетчатой ​​структуры, которая на макроскопическом уровне представляет собой пластичную структуру. Если продукт предназначен для распространения в упакованном виде, он снова поступает в SSHE перед тем, как осесть в промежуточной трубке перед упаковкой. Если продукт разливается в стаканчики, промежуточная трубка в линию кристаллизации не включается.

УПАКОВКА, НАПОЛНЕНИЕ И ПЕРЕПЛАВКА (ЗОНА 5)

На рынке представлен широкий ассортимент упаковочных и фасовочных машин, которые в данной статье описываться не будут. Однако консистенция продукта существенно различается в зависимости от того, предназначен он для упаковки или фасовки. Очевидно, что упакованный продукт должен иметь более плотную текстуру, чем фасованный, и если эта текстура не оптимальна, продукт будет направлен в систему переплавки, переплавлен и добавлен в буферный резервуар для повторной обработки. Существуют различные системы переплавки, но наиболее часто используются пластинчатые теплообменники (PHE) или теплообменники низкого давления (SSHE).

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 Маргарин, как и другие пищевые продукты, сегодня на многих заводах производится в соответствии со строгими процедурами отслеживания. Эти процедуры, как правило, охватывают ингредиенты, производство и конечный продукт, что приводит не только к повышению безопасности пищевых продуктов, но и к поддержанию их постоянного качества. Требования к отслеживаемости могут быть внедрены в систему управления завода, и система управления Shiputec предназначена для контроля, регистрации и документирования важных условий и параметров, касающихся всего производственного процесса.

Система управления оснащена защитой паролем и включает в себя регистрацию исторических данных по всем параметрам, задействованным в линии по производству маргарина, от информации о рецептуре до оценки конечного продукта. Регистрация данных включает в себя производительность и выходную мощность насоса высокого давления (л/час и противодавление), температуру продукта (включая процесс пастеризации) во время кристаллизации, температуру охлаждения (или давление охлаждающей среды) теплообменника высокого давления, скорость вращения теплообменника высокого давления и роторных машин, а также нагрузку двигателей, приводящих в действие насос высокого давления, теплообменник высокого давления и роторные машины.

система управления

В процессе производства оператору отправляются оповещения, если параметры обработки конкретного продукта выходят за пределы допустимых значений; эти параметры задаются в редакторе рецептов до начала производства. Подтверждение этих оповещений должно производиться вручную, и необходимо предпринять соответствующие действия в соответствии с установленными процедурами. Все оповещения сохраняются в системе архивации для последующего просмотра. Когда продукт покидает производственную линию в надлежащей упаковке или розливе, он, помимо названия продукта, обычно маркируется датой, временем и идентификационным номером партии для последующего отслеживания. Таким образом, полная история всех этапов производственного процесса сохраняется для обеспечения безопасности производителя и конечного потребителя.

ЦИП

Системы CIP-очистки (очистка на месте) также являются частью современных предприятий по производству маргарина, поскольку производственные цеха по выпуску маргарина должны регулярно очищаться. Для традиционных маргариновых продуктов обычный интервал очистки составляет одну неделю. Однако для чувствительных продуктов, таких как продукты с низким содержанием жира (высоким содержанием воды) и/или высоким содержанием белка, рекомендуются более короткие интервалы между CIP-очистками.

В принципе, используются две системы CIP: установки CIP, использующие моющее средство только один раз, или рекомендуемые установки CIP, работающие с буферным раствором моющего средства, где такие вещества, как щелочь, кислота и/или дезинфицирующие средства, возвращаются в отдельные резервуары CIP после использования. Последний процесс предпочтительнее, поскольку он представляет собой экологически чистое решение и является экономичным с точки зрения потребления моющих средств и, следовательно, их стоимости.

В случае установки нескольких производственных линий на одном заводе возможно создание параллельных путей очистки или спутниковых систем CIP. Это приводит к значительному сокращению времени очистки и энергопотребления. Параметры процесса CIP автоматически контролируются и регистрируются для последующего отслеживания в системе управления.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

При производстве маргарина и сопутствующих продуктов важно помнить, что качество конечного продукта определяется не только используемыми ингредиентами, такими как масла и жиры, или рецептурой продукта, но и конфигурацией оборудования, параметрами обработки и состоянием установки. Если линия или оборудование не обслуживаются должным образом, существует риск неэффективной работы линии. Поэтому для производства высококачественной продукции необходимо хорошо функционирующее оборудование, но также важен выбор жировой смеси с характеристиками, соответствующими конечному применению продукта, а также правильная конфигурация и выбор параметров обработки установки. И наконец, конечный продукт должен быть подвергнут термической обработке в соответствии с его конечным использованием.