Margarineproduktionsteknologi

Margarineproduktionsteknologi

RESUMÉ

Fødevarevirksomheder i dag fokuserer som andre produktionsvirksomheder ikke kun på pålideligheden og kvaliteten af ​​fødevareforarbejdningsudstyret, men også på forskellige tjenester, som leverandøren af ​​forarbejdningsudstyret kan levere. Udover de effektive behandlingslinjer, vi leverer, kan vi være en partner fra den indledende idé- eller projektfase til den endelige idriftsættelsesfase, for ikke at forglemme den vigtige eftermarkedsservice.

Shiputec har mere end 20 års erfaring inden for fødevareforarbejdnings- og emballageindustrien.

INTRODUKTION TIL VORES TEKNOLOGI

VISION OG ENGAGEMENT

Shiputec-segmentet designer, fremstiller og markedsfører procesingeniør- og automationsløsninger til mejeri-, fødevare-, drikkevare-, marine-, farmaceutiske og personlig plejeindustri gennem sine globale aktiviteter.

Vi er forpligtet til at hjælpe vores kunder over hele verden med at forbedre ydeevnen og rentabiliteten af ​​deres produktionsanlæg og processer. Vi opnår dette ved at tilbyde en bred vifte af produkter og løsninger fra konstruerede komponenter til design af komplette procesanlæg understøttet af verdensførende applikationer og udviklingsekspertise.

Vi fortsætter med at hjælpe vores kunder med at optimere ydeevnen og rentabiliteten af ​​deres anlæg gennem hele dets levetid med supporttjenester, der er skræddersyet til deres individuelle behov gennem et koordineret kundeservice- og reservedelsnetværk.

KUNDEFOKUS

Shiputec udvikler, producerer og installerer moderne, højeffektive og pålidelige forarbejdningslinjer til fødevareindustrien. Til produktion af krystalliserede fedtprodukter som margarine, smør, smørepålæg og shortenings tilbyder Shiputec løsninger, som også omfatter proceslinjer til emulgerede fødevarer såsom mayonnaise, saucer og dressinger.

MARGARINEPRODUKTION

Margarine og relaterede produkter indeholder en vandfase og en fedtfase og kan således karakteriseres som vand-i-olie (W/O) emulsioner, hvori vandfasen er fint dispergeret som dråber i den kontinuerlige fedtfase. Afhængigt af produktets anvendelse vælges sammensætningen af ​​fedtfasen og fremstillingsprocessen i overensstemmelse hermed.

Udover krystallisationsudstyret vil et moderne produktionsanlæg for margarine og relaterede produkter typisk omfatte forskellige tanke til olielagring samt til emulgator, vandfase og emulsionsfremstilling; størrelsen og antallet af tanke beregnes ud fra anlæggets kapacitet og produktportefølje. Anlægget omfatter også en pasteuriseringsenhed og et omsmeltningsanlæg. Således kan fremstillingsprocessen generelt opdeles i følgende delprocesser (se diagram 1):

FORBEREDELSE AF VANDFASEN OG FEDTFASEN (ZONE 1)

Vandfasen tilberedes ofte batchvis i vandfasetanken. Vandet skal være af god drikkekvalitet. Hvis drikkevandskvaliteten ikke kan garanteres, kan vandet underkastes forbehandling ved hjælp af fx et UV- eller filtersystem.

Udover vandet kan vandfasen bestå af salt eller saltlage, mælkeproteiner (bordsmargarine og smøreprodukter med lavt fedtindhold), sukker (smørdej), stabilisatorer (pålæg med reduceret og lavt fedtindhold), konserveringsmidler og vandopløselige smagsstoffer.

De vigtigste ingredienser i fedtfasen, fedtblandingen, består normalt af en blanding af forskellige fedtstoffer og olier. For at opnå margarine med de ønskede egenskaber og funktionaliteter er forholdet mellem fedtstoffer og olier i fedtblandingen afgørende for slutproduktets ydeevne.

De forskellige fedtstoffer og olier, enten som fedtblandinger eller enkeltolier, opbevares i olielagertanke, der typisk er placeret uden for produktionsanlægget. Disse holdes ved stabil opbevaringstemperatur over fedtets smeltepunkt og under omrøring for at undgå fraktionering af fedtet og for at tillade let håndtering.

Udover fedtblandingen består fedtfasen typisk af mindre fedtopløselige ingredienser som emulgator, lecithin, smag, farve og antioxidanter. Disse mindre ingredienser opløses i fedtblandingen før vandfasen tilsættes, altså før emulgeringsprocessen.

FORBEREDELSE AF EMULSION (ZONE 2)

Emulsionen fremstilles ved at overføre forskellige olier og fedt- eller fedtblandinger til emulsionstanken. Sædvanligvis tilsættes de højtsmeltende fedtstoffer eller fedtblandinger først efterfulgt af de lavtsmeltende fedtstoffer og den flydende olie. For at fuldende fremstillingen af ​​fedtfasen tilsættes emulgatoren og andre olieopløselige mindre ingredienser til fedtblandingen. Når alle ingredienserne til fedtfasen er blevet ordentligt blandet, tilsættes vandfasen og emulsionen skabes under intensiv men kontrolleret blanding.

Forskellige systemer kan bruges til at måle de forskellige ingredienser til emulsionen, hvoraf to arbejder batchvis:

Flowmåler system

Vejetanksystem

Et kontinuerligt in-line emulgeringssystem er en mindre foretrukket, men brugt løsning i f.eks. højkapacitetslinjer, hvor begrænset plads til emulsionstanke er tilgængelig. Dette system bruger doseringspumper og masseflowmålere til at kontrollere forholdet mellem de tilføjede faser i en lille emulsionstank.

Ovennævnte systemer kan alle styres fuldautomatisk. Nogle ældre anlæg har dog stadig manuelt styrede emulsionsforberedelsessystemer, men disse er arbejdskrævende og anbefales ikke at installere i dag på grund af de strenge sporbarhedsregler.

Flowmålersystemet er baseret på batchvis emulsionsforberedelse, hvor de forskellige faser og ingredienser måles med masseflowmålere, når de overføres fra de forskellige fasepræparationstanke til emulsionstanken. Nøjagtigheden af ​​dette system er +/-0,3%. Dette system er kendetegnet ved dets ufølsomhed over for påvirkninger udefra som vibrationer og snavs.

Vejetanksystemet er ligesom flowmålersystemet baseret på batchvis emulsionsforberedelse. Her tilsættes mængderne af ingredienser og faser direkte til emulsionstanken, som er monteret på vejeceller, der styrer mængden, der tilsættes tanken.

Typisk anvendes et to-tank system til fremstilling af emulsionen for at kunne køre krystallisationslinjen kontinuerligt. Hver tank fungerer som en forberedelses- og buffertank (emulsionstank), således vil krystallisationslinjen blive tilført fra den ene tank, mens en ny batch vil blive klargjort i den anden og omvendt. Dette kaldes flip-flop-systemet.

En løsning, hvor emulsionen fremstilles i én tank, og når den er klar, overføres til en buffertank, hvorfra krystallisationsledningen tilføres, er også en mulighed. Dette system kaldes premix/buffer-systemet.

PASTEURISERING (ZONE 3)

Fra buffertanken pumpes emulsionen normalt kontinuerligt gennem enten en pladevarmeveksler (PHE) eller en lavtryksskrabet overfladevarmeveksler (SSHE), eller højtryks-SSHE til pasteurisering før den kommer ind i krystallisationsledningen.

Til fuldfedte produkter anvendes typisk en PHE. Til versioner med lavt fedtindhold, hvor emulsionen forventes at udvise en relativt høj viskositet og til varmefølsomme emulsioner (f.eks. emulsioner med højt proteinindhold) anbefales SPX-systemet som lavtryksopløsning eller SPX-PLUS som højtryksopløsning.

Pasteuriseringsprocessen har flere fordele. Det sikrer hæmning af bakterievækst og vækst af andre mikroorganismer, hvilket forbedrer emulsionens mikrobiologiske stabilitet. Pasteurisering af kun vandfasen er en mulighed, men pasteurisering af den komplette emulsion foretrækkes, eftersom pasteuriseringsprocessen af ​​emulsionen vil minimere opholdstiden fra pasteuriseret produkt til fyldning eller pakning af slutproduktet. Produktet behandles også i en in-line proces fra pasteurisering til påfyldning eller pakning af det endelige produkt, og pasteurisering af eventuelt omarbejdet materiale er sikret, når den komplette emulsion er pasteuriseret.

Derudover sikrer pasteurisering af den komplette emulsion, at emulsionen føres til krystallisationslinjen ved en konstant temperatur, hvorved der opnås konstante forarbejdningsparametre, produkttemperaturer og produkttekstur. Desuden forhindres forekomst af prækrystalliseret emulsion tilført til krystallisationsudstyret, når emulsionen er korrekt pasteuriseret og tilført højtrykspumpen ved en temperatur 5-10°C højere end fedtfasens smeltepunkt.

En typisk pasteuriseringsproces vil efter fremstilling af emulsionen ved 45-55°C omfatte en opvarmnings- og holdesekvens af emulsionen ved 75-85°C i 16 sek. og efterfølgende en afkølingsproces til en temperatur på 45-55°C. Sluttemperaturen afhænger af fedtfasens smeltepunkt: Jo højere smeltepunkt, jo højere temperatur.

KØLING, KRYSTALLISERING OG ÆLNING (ZONE 4)

 

Emulsionen pumpes til krystallisationsledningen ved hjælp af en højtryksstempelpumpe (HPP). Krystallisationslinjen til fremstilling af margarine og beslægtede produkter består typisk af en højtryks-SSHE, som afkøles med ammoniak- eller Freon-kølemedier. Pinrotormaskiner og/eller mellemkrystallisatorer er ofte inkluderet i linjen for at tilføje ekstra ælteintensitet og tid til fremstilling af plastprodukter. Et hvilerør er det sidste trin i krystallisationslinjen og er kun inkluderet, hvis produktet er pakket.

Hjertet i krystallisationslinjen er højtryks-SSHE, som den varme emulsion er superafkølet og krystalliseret på den indvendige overflade af kølerøret. Emulsionen skrabes effektivt af de roterende skrabere, hvorved emulsionen afkøles og æltes samtidigt. Når fedtet i emulsionen krystalliserer, danner fedtkrystallerne et tredimensionelt netværk, der fanger vanddråberne og den flydende olie, hvilket resulterer i produkter med egenskaber af plastisk halvfast natur.

Afhængigt af den type produkt, der skal fremstilles, og typen af ​​fedtstoffer, der anvendes til det pågældende produkt, kan konfigurationen af ​​krystallisationslinjen (dvs. rækkefølgen af ​​kølerørene og stiftrotormaskinerne) justeres for at give den optimale konfiguration for bestemt produkt.

Da krystallisationslinjen normalt fremstiller mere end et specifikt fedtprodukt, består SSHE ofte af to eller flere kølesektioner eller kølerør for at opfylde kravene til en fleksibel krystallisationslinje. Når man fremstiller forskellige krystalliserede fedtprodukter af forskellige fedtblandinger, er fleksibilitet nødvendig, da blandingernes krystallisationskarakteristika kan variere fra en blanding til en anden.

Krystallisationsprocessen, forarbejdningsbetingelserne og forarbejdningsparametrene har stor indflydelse på de færdige margarine- og smøreprodukters egenskaber. Når man designer en krystallisationslinje, er det vigtigt at identificere egenskaberne ved de produkter, der er planlagt til at blive fremstillet på linjen. For at sikre investeringen for fremtiden er fleksibilitet i linjen samt individuelt kontrollerbare forarbejdningsparametre nødvendige, da rækken af ​​produkter af interesse kan ændre sig med tiden såvel som råmaterialer.

Kapaciteten af ​​ledningen bestemmes af den tilgængelige køleflade på SSHE. Maskiner i forskellige størrelser er tilgængelige lige fra linjer med lav til høj kapacitet. Også forskellige grader af fleksibilitet er tilgængelige fra enkeltrørsudstyr til flere rørledninger, således meget fleksible behandlingslinjer.

Efter at produktet er afkølet i SSHE, kommer det ind i pin-rotormaskinen og/eller mellemkrystallisatorer, hvori det æltes i et vist tidsrum og med en vis intensitet for at hjælpe med at fremme det tredimensionelle netværk, som på det makroskopiske plan er den plastiske struktur. Hvis produktet er beregnet til at blive distribueret som et indpakket produkt, vil det gå ind i SSHE igen, før det sætter sig i hvilerøret før indpakning. Hvis produktet fyldes i kopper, er der ikke noget hvilerør inkluderet i krystallisationslinjen.

PAKNING, FYLDNING OG OMSMELTNING (ZONE 5)

Forskellige pakke- og påfyldningsmaskiner er tilgængelige på markedet og vil ikke blive beskrevet i denne artikel. Produktets konsistens er dog meget forskellig, hvis det er produceret til at blive pakket eller fyldt. Det er indlysende, at et pakket produkt skal udvise en fastere tekstur end et fyldt produkt, og hvis denne tekstur ikke er optimal, vil produktet blive omdirigeret til omsmeltningssystemet, smeltet og tilsat buffertanken til genbehandling. Forskellige omsmeltningssystemer er tilgængelige, men de mest brugte systemer er PHE eller lavtryks SSHE.

AUTOMATISERING

 

Margarine bliver ligesom andre fødevarer på mange fabrikker i dag produceret under strenge sporbarhedsprocedurer. Disse procedurer, der typisk dækker ingredienserne, produktionen og det endelige produkt resulterer ikke kun i en øget fødevaresikkerhed, men også i en konstant fødevarekvalitet. Sporbarhedskrav kan implementeres i fabrikkens kontrolsystem, og Shiputec kontrolsystem er designet til at kontrollere, registrere og dokumentere vigtige forhold og parametre vedrørende hele fremstillingsprocessen.

Kontrolsystemet er udstyret med adgangskodebeskyttelse og har historisk datalogning af alle parametre involveret i margarinebehandlingslinjen fra opskriftsinformation til endelig produktevaluering. Datalogningen omfatter højtrykspumpens kapacitet og output (l/time og modtryk), produkttemperaturer (inkl. pasteuriseringsproces) under krystallisation, køletemperaturer (eller kølemedietryk) af SSHE, hastighed af SSHE og stiftrotormaskinerne samt belastning af motorer, der kører højtrykspumpen, SSHE og stiftrotormaskinerne.

Kontrolsystem

Under behandlingen vil der blive sendt alarmer til operatøren, hvis behandlingsparametrene for det specifikke produkt er uden for grænserne; disse indstilles i opskriftseditoren før produktion. Disse alarmer skal bekræftes manuelt, og handlinger i henhold til procedurerne skal udføres. Alle alarmer er gemt i et historisk alarmsystem til senere visning. Når produktet forlader produktionslinjen i en passende pakket eller udfyldt form, er det bortset fra produktnavnet typisk markeret med dato, klokkeslæt og batch-identifikationsnummer til senere sporing. Den komplette historik for alle produktionstrin involveret i fremstillingsprocessen er således arkiveret af hensyn til producentens og slutbrugerens, forbrugerens, sikkerhed.

CIP

CIP renseanlæg (CIP = cleaning in place) er også en del af et moderne margarineanlæg, da margarineproduktionsanlæg bør rengøres regelmæssigt. For traditionelle margarineprodukter er en gang om ugen et normalt rengøringsinterval. Men for følsomme produkter som lavt fedtindhold (højt vandindhold) og/eller højt proteinholdige produkter anbefales kortere intervaller mellem CIP.

Der anvendes i princippet to CIP-systemer: CIP-anlæg, som kun anvender rensemediet én gang eller de anbefalede CIP-anlæg, som opererer via en bufferopløsning af rensemedierne, hvor medier som lud, syre og/eller desinfektionsmidler returneres til det enkelte CIP. lagertanke efter brug. Sidstnævnte fremgangsmåde foretrækkes, da den repræsenterer en miljøvenlig løsning, og den er en økonomisk løsning med hensyn til forbrug af rengøringsmidler og dermed omkostningerne ved disse.

Hvis der er installeret flere produktionslinjer på én fabrik, er det muligt at opsætte parallelle rensebaner eller CIP-satellitsystemer. Dette resulterer i en væsentlig reduktion i rengøringstid og energiforbrug. Parametrene for CIP-processen styres automatisk og logges til senere sporing i kontrolsystemet.

AFSLUTTENDE BEMÆRKNINGER

Når du fremstiller margarine og relaterede produkter, er det vigtigt at huske på, at det ikke kun er ingredienserne som de anvendte olier og fedtstoffer eller opskriften på produktet, der bestemmer kvaliteten af ​​det endelige produkt, men også plantens konfiguration. forarbejdningsparametre og anlæggets tilstand. Hvis ledningen eller udstyret ikke er godt vedligeholdt, er der risiko for, at ledningen ikke fungerer effektivt. Derfor er et velfungerende anlæg et must for at producere produkter af høj kvalitet, men valget af fedtblanding med egenskaber, der svarer til den endelige anvendelse af produktet, er også vigtigt samt en korrekt konfiguration og valg af forarbejdningsparametre for anlægget. Sidst men ikke mindst skal slutproduktet temperaturbehandles i henhold til den endelige anvendelse.