Margarīna ražošanas tehnoloģija

KOPSAVILKUMS

Mūsdienās pārtikas uzņēmumi, līdzīgi kā citi ražošanas uzņēmumi, ne tikai koncentrējas uz pārtikas pārstrādes iekārtu uzticamību un kvalitāti, bet arī uz dažādiem pakalpojumiem, ko var sniegt pārstrādes iekārtu piegādātājs. Papildus mūsu piegādātajām efektīvajām pārstrādes līnijām mēs varam būt partneris no sākotnējās idejas vai projekta posma līdz pat pēdējai nodošanai ekspluatācijā fāzei, nemaz nerunājot par svarīgo pēcpārdošanas servisu.

Shiputec ir vairāk nekā 20 gadu pieredze pārtikas pārstrādes un iepakošanas nozarē.

IEVADS MŪSU TEHNOLOĢIJĀS

VĪZIJA UN APŅEMŠANĀS

Shiputec segments, izmantojot savu globālo darbību, projektē, ražo un tirgo procesu inženierijas un automatizācijas risinājumus piena, pārtikas, dzērienu, jūras, farmācijas un personīgās higiēnas nozarēm.

Mēs esam apņēmušies palīdzēt saviem klientiem visā pasaulē uzlabot viņu ražotņu un procesu veiktspēju un rentabilitāti. Mēs to panākam, piedāvājot plašu produktu un risinājumu klāstu, sākot no inženiertehniski izstrādātiem komponentiem līdz pilnīgu procesu rūpnīcu projektēšanai, ko atbalsta pasaulē vadošās lietojumprogrammas un izstrādes pieredze.

Mēs turpinām palīdzēt saviem klientiem optimizēt viņu iekārtu veiktspēju un rentabilitāti visā to ekspluatācijas laikā, piedāvājot atbalsta pakalpojumus, kas pielāgoti viņu individuālajām vajadzībām, izmantojot koordinētu klientu apkalpošanas un rezerves daļu tīklu.

KLIENTA FOKUSS

Shiputec izstrādā, ražo un uzstāda modernas, augstas efektivitātes un uzticamas pārstrādes līnijas pārtikas rūpniecībai. Kristalizētu tauku produktu, piemēram, margarīna, sviesta, smērvielu un taukvielu, ražošanai Shiputec piedāvā risinājumus, kas ietver arī emulģētu pārtikas produktu, piemēram, majonēzes, mērču un dresingu, pārstrādes līnijas.

Margarīna ražošana

Margarīns un saistītie produkti satur ūdens fāzi un tauku fāzi, un tādēļ tos var raksturot kā ūdens-eļļas (W/O) emulsijas, kurās ūdens fāze ir smalki izkliedēta kā pilieni nepārtrauktajā tauku fāzē. Atkarībā no produkta pielietojuma attiecīgi tiek izvēlēts tauku fāzes sastāvs un ražošanas process.

Papildus kristalizācijas iekārtām modernā margarīna un saistīto produktu ražošanas iekārtā parasti ir dažādas tvertnes eļļas uzglabāšanai, kā arī emulgatora, ūdens fāzes un emulsijas sagatavošanai; tvertņu izmērs un skaits tiek aprēķināts, pamatojoties uz rūpnīcas jaudu un produktu portfeli. Iekārtā ietilpst arī pasterizācijas iekārta un pārkausēšanas iekārta. Tādējādi ražošanas procesu parasti var iedalīt šādos apakšprocesos (skatīt 1. diagrammu):

ŪDENS FĀZES UN TAUKU FĀZES SAGATAVOŠANA (1. ZONA)

Ūdens fāze bieži tiek sagatavota partijās ūdens fāzes tvertnē. Ūdenim jābūt labā dzeramā ūdens kvalitātē. Ja dzeramā ūdens kvalitāti nevar garantēt, ūdeni var iepriekš apstrādāt, piemēram, izmantojot UV vai filtra sistēmu.

Papildus ūdenim ūdens fāze var sastāvēt no sāls vai sālījuma, piena olbaltumvielām (galda margarīns un zema tauku satura smērvielas), cukura (kārtainās mīklas izstrādājumi), stabilizatoriem (smērvielas ar samazinātu un zemu tauku saturu), konservantiem un ūdenī šķīstošām aromatizētājām.

Tauku fāzes galvenās sastāvdaļas, tauku maisījums, parasti sastāv no dažādu tauku un eļļu maisījuma. Lai iegūtu margarīnu ar vēlamajām īpašībām un funkcionalitāti, tauku un eļļu attiecība tauku maisījumā ir izšķiroša gala produkta veiktspējai.

Dažādie tauki un eļļas, vai nu kā tauku maisījumi, vai atsevišķas eļļas, tiek uzglabātas eļļas uzglabāšanas tvertnēs, kas parasti atrodas ārpus ražotnes. Tās tiek uzturētas stabilā uzglabāšanas temperatūrā virs tauku kušanas temperatūras un tiek maisītas, lai izvairītos no tauku frakcionēšanās un nodrošinātu ērtu apstrādi.

Papildus tauku maisījumam tauku fāze parasti sastāv no mazāk izteiktām taukos šķīstošām sastāvdaļām, piemēram, emulgatora, lecitīna, aromatizētāja, krāsvielas un antioksidantiem. Šīs mazāk izteiktās sastāvdaļas tiek izšķīdinātas tauku maisījumā pirms ūdens fāzes pievienošanas, tātad pirms emulgācijas procesa.

EMULSIJAS SAGATAVOŠANA (2. ZONA)

 1. diagramma:

1. Ūdens fāzes un tauku fāzes sagatavošana (1. zona),

2. Emulsijas sagatavošana (2. zona),

3. Pasterizācija (3. zona),

4. Atdzesēšanas, kristalizācijas un mīcīšanas zona (4. zona),

5. Iepakošana un pārkausēšana (5. zona)

Emulsiju sagatavo, pārlejot dažādas eļļas un taukus vai tauku maisījumus emulsijas tvertnē. Parasti vispirms pievieno taukus vai tauku maisījumus ar augstu kušanas temperatūru, kam seko tauki ar zemāku kušanas temperatūru un šķidrā eļļa. Lai pabeigtu tauku fāzes sagatavošanu, tauku maisījumam pievieno emulgatoru un citas eļļā šķīstošas ​​mazāk svarīgas sastāvdaļas. Kad visas tauku fāzes sastāvdaļas ir pareizi sajauktas, pievieno ūdens fāzi un intensīvi, bet kontrolēti maisot, izveido emulsiju.

Emulsijas dažādu sastāvdaļu dozēšanai var izmantot dažādas sistēmas, no kurām divas darbojas partijās:

1. Plūsmas mērītāja sistēma
2. Svēršanas tvertņu sistēma

Nepārtrauktas darbības līnijas emulgācijas sistēma ir mazāk vēlams, bet izmantots risinājums, piemēram, lielas jaudas līnijās, kur ir ierobežota vieta emulsijas tvertnēm. Šī sistēma izmanto dozēšanas sūkņus un masas plūsmas mērītājus, lai kontrolētu pievienoto fāžu attiecību nelielā emulsijas tvertnē.

Iepriekš minētās sistēmas var vadīt pilnībā automātiski. Tomēr dažās vecākās rūpnīcās joprojām ir manuāli vadāmas emulsijas sagatavošanas sistēmas, taču tās ir darbietilpīgas un mūsdienās nav ieteicams uzstādīt stingro izsekojamības noteikumu dēļ.

Plūsmas mērītāja sistēma ir balstīta uz emulsijas sagatavošanu partijās, kurā dažādās fāzes un sastāvdaļas tiek mērītas ar masas plūsmas mērītājiem, kad tās tiek pārnestas no dažādu fāžu sagatavošanas tvertnēm uz emulsijas tvertni. Šīs sistēmas precizitāte ir +/-0,3%. Šai sistēmai raksturīga nejutīgums pret ārējām ietekmēm, piemēram, vibrācijām un netīrumiem.

Svēršanas tvertnes sistēma ir līdzīga plūsmas mērītāja sistēmai, kuras pamatā ir emulsijas sagatavošana partijās. Šeit sastāvdaļu un fāžu daudzumi tiek pievienoti tieši emulsijas tvertnei, kas ir uzstādīta uz slodzes sensoriem, kuri kontrolē tvertnei pievienoto daudzumu.

Parasti emulsijas sagatavošanai izmanto divu tvertņu sistēmu, lai kristalizācijas līniju varētu darbināt nepārtraukti. Katra tvertne darbojas kā sagatavošanas un bufertvertne (emulsijas tvertne), tādējādi kristalizācijas līnija tiks apgādāta no vienas tvertnes, kamēr jauna partija tiks sagatavota otrā un otrādi. To sauc par flip-flop sistēmu.

Ir arī variants, kurā emulsija tiek sagatavota vienā tvertnē un, kad tā ir gatava, pārnesta uz bufertvertni, no kuras tiek piegādāta kristalizācijas līnija. Šo sistēmu sauc par premiksa/bufera sistēmu.

PASTERIZĀCIJA (3. ZONA)

No bufertvertnes emulsija parasti tiek nepārtraukti sūknēta caur plākšņu siltummaini (PHE) vai zemspiediena skrāpētās virsmas siltummaini (SSHE), vai augstspiediena SSHE pasterizācijai pirms nonākšanas kristalizācijas līnijā.

Pilntauku produktiem parasti izmanto plēves siltummaiņu (PHE). Zemāka tauku satura produktiem, kuros emulsijai ir jābūt relatīvi augstai viskozitātei, un termojutīgām emulsijām (piemēram, emulsijām ar augstu olbaltumvielu saturu), ieteicams izmantot SPX sistēmu kā zemspiediena šķīdumu vai SPX-PLUS kā augstspiediena šķīdumu.

Pasterizācijas procesam ir vairākas priekšrocības. Tas nodrošina baktēriju un citu mikroorganismu augšanas inhibīciju, tādējādi uzlabojot emulsijas mikrobioloģisko stabilitāti. Ir iespējama tikai ūdens fāzes pasterizācija, taču priekšroka dodama visas emulsijas pasterizācijai, jo emulsijas pasterizācijas process samazinās uzturēšanās laiku no pasterizētā produkta līdz gatavā produkta iepildīšanai vai iepakošanai. Turklāt produkts tiek apstrādāts integrētā procesā no pasterizācijas līdz gatavā produkta iepildīšanai vai iepakošanai, un jebkura pārstrādāta materiāla pasterizācija tiek nodrošināta, pasterizējot visu emulsiju.

Turklāt pilnīgas emulsijas pasterizācija nodrošina, ka emulsija tiek padota kristalizācijas līnijai nemainīgā temperatūrā, sasniedzot nemainīgus apstrādes parametrus, produkta temperatūru un produkta tekstūru. Turklāt iepriekš kristalizētas emulsijas rašanās, kas tiek padota kristalizācijas iekārtai, tiek novērsta, ja emulsija tiek pareizi pasterizēta un padota augstspiediena sūknim temperatūrā, kas ir par 5–10 °C augstāka nekā tauku fāzes kušanas temperatūra.

Tipisks pasterizācijas process pēc emulsijas sagatavošanas 45–55 °C temperatūrā ietver emulsijas karsēšanu un turēšanu 75–85 °C temperatūrā 16 sekundes un pēc tam atdzesēšanu līdz 45–55 °C temperatūrai. Beigu temperatūra ir atkarīga no tauku fāzes kušanas temperatūras: jo augstāka kušanas temperatūra, jo augstāka temperatūra.

ATDZESĒŠANA, KRISTALIZĀCIJA UN MĪCĪŠANA (4. ZONA)

 Emulsiju uz kristalizācijas līniju iesūknē, izmantojot augstspiediena virzuļsūkni (HPP). Margarīna un saistītu produktu ražošanas kristalizācijas līnija parasti sastāv no augstspiediena SSHE, ko atdzesē ar amonjaka vai freona tipa dzesēšanas līdzekli. Līnijā bieži tiek iekļauta(-s) rotora mašīna(-s) un/vai starpkristalizācijas iekārtas, lai plastmasas izstrādājumu ražošanai pievienotu papildu mīcīšanas intensitāti un laiku. Atpūtas caurule ir kristalizācijas līnijas pēdējais posms, un tā tiek iekļauta tikai tad, ja produkts ir iepakots.

Kristalizācijas līnijas sirds ir augstspiediena SSHE, kurā siltā emulsija tiek pārdzesēta un kristalizēta uz dzesēšanas caurules iekšējās virsmas. Rotējošie skrāpji efektīvi nokasa emulsiju, tādējādi emulsija tiek vienlaikus atdzesēta un mīcīta. Kad emulsijā esošie tauki kristalizējas, tauku kristāli veido trīsdimensiju tīklu, kas uztver ūdens pilienus un šķidro eļļu, kā rezultātā rodas produkti ar plastiskas, puscietas vielas īpašībām.

Atkarībā no ražojamā produkta veida un konkrētajam produktam izmantoto tauku veida, kristalizācijas līnijas konfigurāciju (t. i., dzesēšanas cauruļu un tapu rotoru mašīnu secību) var pielāgot, lai nodrošinātu optimālu konfigurāciju konkrētajam produktam.

Tā kā kristalizācijas līnija parasti ražo vairāk nekā vienu konkrētu tauku produktu, SSHE bieži sastāv no divām vai vairākām dzesēšanas sekcijām vai dzesēšanas caurulēm, lai izpildītu elastīgas kristalizācijas līnijas prasības. Ražojot dažādus kristalizētus tauku produktus no dažādiem tauku maisījumiem, ir nepieciešama elastība, jo maisījumu kristalizācijas īpašības var atšķirties atkarībā no maisījuma.

Kristalizācijas procesam, apstrādes apstākļiem un apstrādes parametriem ir liela ietekme uz gatavo margarīna un sviesta produktu īpašībām. Projektējot kristalizācijas līniju, ir svarīgi noteikt produktu īpašības, kurus plānots ražot līnijā. Lai nodrošinātu investīcijas nākotnē, ir nepieciešama līnijas elastība, kā arī individuāli kontrolējami apstrādes parametri, jo interesējošo produktu klāsts, kā arī izejvielas var mainīties laika gaitā.

Līnijas jaudu nosaka SSHE pieejamā dzesēšanas virsma. Ir pieejamas dažāda izmēra iekārtas, sākot no zemas līdz augstas jaudas līnijām. Ir pieejamas arī dažādas elastības pakāpes, sākot no vienas caurules iekārtām līdz vairāku cauruļu līnijām, tādējādi nodrošinot ļoti elastīgas apstrādes līnijas.

Pēc tam, kad produkts ir atdzesēts SSHE, tas nonāk adatu rotora mašīnā un/vai starpkristalizācijas iekārtās, kurās tas noteiktu laiku un ar noteiktu intensitāti tiek mīcīts, lai veicinātu trīsdimensiju tīkla veidošanos, kas makroskopiskā līmenī ir plastmasas struktūra. Ja produkts ir paredzēts izplatīšanai kā iesaiņots produkts, tas atkal nonāks SSHE, pirms tas nosēžas atpūtas mēģenē pirms iesaiņošanas. Ja produkts tiek pildīts krūzītēs, kristalizācijas līnijā atpūtas mēģene nav iekļauta.

FILĒŠANA, PILDĪŠANA UN PĀRKAUSINĀŠANA (5. ZONA)

Tirgū ir pieejamas dažādas iepakošanas un pildīšanas iekārtas, un tās šajā rakstā netiks aprakstītas. Tomēr produkta konsistence ir ļoti atšķirīga neatkarīgi no tā, vai tas tiek ražots iepakošanai vai pildīšanai. Ir acīmredzams, ka iepakotam produktam ir jābūt stingrākai tekstūrai nekā pildītam produktam, un, ja šī tekstūra nav optimāla, produkts tiks novirzīts uz pārkausēšanas sistēmu, izkausēts un pievienots bufertvertnei atkārtotai apstrādei. Ir pieejamas dažādas pārkausēšanas sistēmas, bet visbiežāk izmantotās sistēmas ir PHE vai zemspiediena SSHE.

AUTOMATIZĀCIJA

 Margarīns, tāpat kā citi pārtikas produkti, mūsdienās daudzās rūpnīcās tiek ražots, ievērojot stingras izsekojamības procedūras. Šīs procedūras, kas parasti attiecas uz sastāvdaļām, ražošanu un galaproduktu, nodrošina ne tikai uzlabotu pārtikas nekaitīgumu, bet arī nemainīgu pārtikas kvalitāti. Izsekojamības prasības var ieviest rūpnīcas vadības sistēmā, un Shiputec vadības sistēma ir izstrādāta, lai kontrolētu, reģistrētu un dokumentētu svarīgus apstākļus un parametrus attiecībā uz visu ražošanas procesu.

Vadības sistēma ir aprīkota ar paroles aizsardzību un piedāvā vēsturisku datu reģistrēšanu par visiem margarīna pārstrādes līnijas parametriem, sākot no receptes informācijas līdz gala produkta novērtēšanai. Datu reģistrēšana ietver augstspiediena sūkņa jaudu un izvadi (l/stundā un pretspiedienu), produkta temperatūru (ieskaitot pasterizācijas procesu) kristalizācijas laikā, SSHE dzesēšanas temperatūru (vai dzesēšanas līdzekļa spiedienu), SSHE un tapu rotora mašīnu ātrumu, kā arī augstspiediena sūkni, SSHE un tapu rotora mašīnas darbinošo motoru slodzi.

Vadības sistēma

Apstrādes laikā operatoram tiks nosūtīti trauksmes signāli, ja konkrētā produkta apstrādes parametri pārsniedz ierobežojumus; tie tiek iestatīti recepšu redaktorā pirms ražošanas. Šie trauksmes signāli ir jāapstiprina manuāli un jāveic darbības saskaņā ar procedūrām. Visi trauksmes signāli tiek saglabāti vēsturiskā trauksmes sistēmā vēlākai apskatei. Kad produkts atstāj ražošanas līniju atbilstoši iepakotā vai piepildītā veidā, tas papildus produkta nosaukumam parasti tiek apzīmēts ar datumu, laiku un partijas identifikācijas numuru vēlākai izsekošanai. Tādējādi ražotāja un gala lietotāja, patērētāja, drošībai tiek saglabāta visu ražošanas procesā iesaistīto ražošanas posmu pilnīga vēsture.

CIP

CIP tīrīšanas iekārtas (CIP = tīrīšana uz vietas) arī ir daļa no modernas margarīna ražošanas iekārtas, jo margarīna ražošanas iekārtas ir jātīra regulāri. Tradicionāliem margarīna produktiem viena reize nedēļā ir normāls tīrīšanas intervāls. Tomēr jutīgiem produktiem, piemēram, produktiem ar zemu tauku saturu (augstu ūdens saturu) un/vai augstu olbaltumvielu saturu, ieteicams īsāks intervāls starp CIP apkopēm.

Principā tiek izmantotas divas CIP sistēmas: CIP iekārtas, kas tīrīšanas līdzekļus izmanto tikai vienu reizi, vai ieteicamās CIP iekārtas, kas darbojas ar tīrīšanas līdzekļu buferšķīdumu, kur tādi līdzekļi kā sārms, skābe un/vai dezinfekcijas līdzekļi pēc lietošanas tiek atgriezti atsevišķās CIP uzglabāšanas tvertnēs. Pēdējais process ir vēlams, jo tas ir videi draudzīgs risinājums un ekonomisks risinājums attiecībā uz tīrīšanas līdzekļu patēriņu un līdz ar to arī to izmaksām.

Ja vienā rūpnīcā ir uzstādītas vairākas ražošanas līnijas, ir iespējams izveidot paralēlas tīrīšanas trases vai CIP satelītsistēmas. Tas ievērojami samazina tīrīšanas laiku un enerģijas patēriņu. CIP procesa parametri tiek automātiski kontrolēti un reģistrēti, lai vēlāk tos varētu izsekot vadības sistēmā.

NOSLĒGUMA PIEZĪMES

Ražojot margarīnu un saistītus produktus, ir svarīgi paturēt prātā, ka galaprodukta kvalitāti nosaka ne tikai sastāvdaļas, piemēram, izmantotās eļļas un tauki vai produkta recepte, bet arī rūpnīcas konfigurācija, apstrādes parametri un rūpnīcas stāvoklis. Ja līnija vai aprīkojums nav pienācīgi uzturēts, pastāv risks, ka līnija nedarbosies efektīvi. Tāpēc, lai ražotu augstas kvalitātes produktus, ir nepieciešama labi funkcionējoša rūpnīca, taču svarīga ir arī tauku maisījuma izvēle ar īpašībām, kas atbilst produkta galīgajam pielietojumam, kā arī pareiza rūpnīcas konfigurācija un apstrādes parametru izvēle. Visbeidzot, galaprodukts ir jāapstrādā termiski atbilstoši galīgajam pielietojumam.