فناوری تولید مارگارین

فناوری تولید مارگارین

خلاصه اجرایی

امروزه شرکت‌های مواد غذایی مانند سایر کسب‌وکارهای تولیدی، نه تنها بر قابلیت اطمینان و کیفیت تجهیزات فرآوری مواد غذایی تمرکز می‌کنند، بلکه بر خدمات مختلفی که تامین‌کننده تجهیزات فرآوری می‌تواند ارائه دهد، تمرکز دارند. جدا از خطوط پردازش کارآمدی که ارائه می‌دهیم، می‌توانیم از مرحله ایده اولیه یا پروژه تا مرحله راه‌اندازی نهایی شریک باشیم و خدمات مهم پس از بازار را فراموش نکنیم.

Shiputec بیش از 20 سال تجربه در صنعت فرآوری و بسته بندی مواد غذایی دارد.

مقدمه ای بر فناوری ما

چشم انداز و تعهد

بخش Shiputec از طریق عملیات جهانی خود، راه حل های مهندسی و اتوماسیون را برای صنایع لبنی، غذا، نوشیدنی، دریایی، دارویی و مراقبت شخصی طراحی، تولید و به بازار عرضه می کند.

ما متعهد هستیم که به مشتریان خود در سراسر جهان کمک کنیم تا عملکرد و سودآوری کارخانه و فرآیندهای تولیدی خود را بهبود بخشند. ما با ارائه طیف گسترده ای از محصولات و راه حل ها از اجزای مهندسی شده تا طراحی کارخانه های فرآیند کامل که توسط برنامه های کاربردی پیشرو در جهان و تخصص توسعه پشتیبانی می شوند، به این امر دست پیدا می کنیم.

ما همچنان به مشتریان خود کمک می کنیم تا عملکرد و سودآوری کارخانه خود را در طول عمر مفید آن با خدمات پشتیبانی متناسب با نیازهای فردی آنها از طریق یک شبکه هماهنگ خدمات مشتری و قطعات یدکی بهینه کنند.

تمرکز بر مشتری

Shiputec توسعه، تولید و نصب خطوط فرآوری مدرن، کارآمد و قابل اعتماد برای صنایع غذایی است. برای تولید محصولات چربی متبلور مانند مارگارین، کره، اسپرد و شورتنینگ ها، Shiputec راه حل هایی ارائه می دهد که شامل خطوط فرآیندی برای محصولات غذایی امولسیون شده مانند سس مایونز، سس ها و سس ها می شود.

تولید مارگارین

مارگارین و محصولات مرتبط حاوی یک فاز آب و یک فاز چربی هستند و بنابراین می توانند به عنوان امولسیون آب در روغن (W/O) که در آن فاز آب به صورت قطرات در فاز چربی پیوسته پراکنده می شود، مشخص شود. بسته به کاربرد محصول، ترکیب فاز چربی و فرآیند ساخت بر این اساس انتخاب می شود.

جدا از تجهیزات کریستالیزاسیون، یک مرکز تولید مدرن برای مارگارین و محصولات مرتبط به طور معمول شامل مخازن مختلف برای ذخیره سازی روغن و همچنین برای امولسیفایر، فاز آب و آماده سازی امولسیون خواهد بود. اندازه و تعداد مخازن بر اساس ظرفیت کارخانه و سبد محصولات محاسبه می شود. این تاسیسات همچنین شامل واحد پاستوریزاسیون و تاسیسات ذوب مجدد است. بنابراین، فرآیند تولید را می توان به طور کلی به فرآیندهای فرعی زیر تقسیم کرد (لطفاً به نمودار 1 مراجعه کنید):

آماده سازی فاز آب و فاز چربی (منطقه 1)

فاز آب اغلب به صورت دسته ای در مخزن فاز آب تهیه می شود. آب باید از کیفیت شرب خوبی برخوردار باشد. اگر کیفیت آب آشامیدنی را نمی توان تضمین کرد، آب را می توان با استفاده از یک سیستم UV یا فیلتر تحت پیش تصفیه قرار داد.

جدا از آب، فاز آب می تواند شامل نمک یا آب نمک، پروتئین های شیر (مارگارین رومیزی و اسپری های کم چرب)، شکر (پفک)، تثبیت کننده ها (پدهای کم چرب و کم چرب)، مواد نگهدارنده و طعم دهنده های محلول در آب باشد.

مواد اصلی در فاز چربی، ترکیب چربی، معمولاً از ترکیبی از چربی ها و روغن های مختلف تشکیل شده است. برای دستیابی به مارگارین با ویژگی ها و عملکردهای مورد نظر، نسبت چربی و روغن در ترکیب چربی برای عملکرد محصول نهایی تعیین کننده است.

چربی‌ها و روغن‌های مختلف، چه به صورت ترکیب چربی یا روغن‌های تک، در مخازن ذخیره‌سازی روغن که معمولاً در خارج از تأسیسات تولید قرار می‌گیرند، ذخیره می‌شوند. اینها در دمای ذخیره سازی پایدار بالاتر از نقطه ذوب چربی و تحت هم زدن نگهداری می شوند تا از تجزیه چربی جلوگیری شود و امکان جابجایی آسان فراهم شود.

جدای از ترکیب چربی، فاز چربی معمولاً از ترکیبات جزئی محلول در چربی مانند امولسیفایر، لسیتین، طعم، رنگ و آنتی اکسیدان ها تشکیل شده است. این مواد جزئی قبل از اضافه شدن فاز آب در ترکیب چربی حل می شوند، بنابراین قبل از فرآیند امولسیون سازی.

آماده سازی امولسیون ( منطقه 2 )

امولسیون با انتقال روغن ها و ترکیبات مختلف چربی یا چربی به مخزن امولسیون تهیه می شود. معمولاً ابتدا چربی های با ذوب بالا یا ترکیبات چربی اضافه می شوند و سپس چربی های ذوب پایین و روغن مایع اضافه می شوند. برای تکمیل آماده سازی فاز چربی، امولسیفایر و سایر مواد جزئی محلول در روغن به ترکیب چربی اضافه می شود. هنگامی که تمام مواد تشکیل دهنده فاز چربی به درستی مخلوط شدند، فاز آب اضافه می شود و امولسیون تحت اختلاط فشرده اما کنترل شده ایجاد می شود.

سیستم های مختلفی را می توان برای اندازه گیری مواد مختلف برای امولسیون استفاده کرد که دو تا از آنها به صورت دسته ای کار می کنند:

سیستم فلومتر

سیستم مخزن توزین

یک سیستم امولسیون پیوسته در خط یک راه حل کمتر ترجیح داده شده اما مورد استفاده در خطوط با ظرفیت بالا است که در آن فضای محدودی برای مخازن امولسیون در دسترس است. این سیستم از پمپ های دوز و دبی سنج جرمی برای کنترل نسبت فازهای اضافه شده به یک مخزن امولسیونی کوچک استفاده می کند.

سیستم های فوق الذکر همگی می توانند به صورت کاملا خودکار کنترل شوند. با این حال، برخی از کارخانه‌های قدیمی هنوز سیستم‌های آماده‌سازی امولسیون را به‌صورت دستی کنترل می‌کنند، اما این سیستم‌ها نیازمند کار هستند و به دلیل قوانین سخت‌گیرانه ردیابی، امروزه نصب آن توصیه نمی‌شود.

سیستم فلومتر بر اساس آماده‌سازی امولسیون دسته‌ای است که در آن فازها و مواد مختلف توسط فلومترهای جرمی هنگام انتقال از مخازن آماده‌سازی فازهای مختلف به مخزن امولسیون اندازه‌گیری می‌شوند. دقت این سیستم +/-0.3٪ است. ویژگی این سیستم عدم حساسیت آن به تأثیرات خارجی مانند ارتعاشات و کثیفی است.

سیستم مخزن توزین مانند سیستم دبی سنج بر اساس آماده سازی امولسیون دسته ای است. در اینجا مقادیر مواد و فازها مستقیماً به مخزن امولسیونی که بر روی لودسل ها نصب می شود و مقادیر اضافه شده به مخزن را کنترل می کند، اضافه می شود.

به طور معمول، یک سیستم دو مخزن برای آماده سازی امولسیون استفاده می شود تا بتواند خط کریستالیزاسیون را به طور مداوم اجرا کند. هر مخزن به عنوان یک مخزن آماده سازی و بافر (مخزن امولسیون) عمل می کند، بنابراین خط کریستالیزاسیون از یک مخزن تغذیه می شود در حالی که یک دسته جدید در دیگری تهیه می شود و بالعکس. به این سیستم فلیپ فلاپ می گویند.

راه حلی که در آن امولسیون در یک مخزن تهیه می شود و پس از آماده شدن به یک مخزن بافر که از آنجا خط کریستالیزاسیون تغذیه می شود، نیز یک گزینه است. این سیستم را سیستم پیش میکس/بافر می نامند.

پاستوریزاسیون (منطقه 3)

از مخزن بافر، امولسیون معمولاً به طور مداوم از طریق مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) یا مبدل حرارتی سطحی خراشیده شده با فشار پایین (SSHE) یا SSHE فشار بالا برای پاستوریزاسیون قبل از ورود به خط تبلور پمپ می شود.

برای محصولات پر چرب معمولا از PHE استفاده می شود. برای نسخه‌های با چربی کمتر که انتظار می‌رود امولسیون ویسکوزیته نسبتاً بالایی از خود نشان دهد و برای امولسیون‌های حساس به حرارت (مانند امولسیون‌هایی با محتوای پروتئین بالا) سیستم SPX به عنوان محلول فشار پایین یا SPX-PLUS به عنوان محلول فشار بالا توصیه می‌شود.

فرآیند پاستوریزاسیون دارای چندین مزیت است. مهار رشد باکتری ها و رشد سایر میکروارگانیسم ها را تضمین می کند و در نتیجه پایداری میکروبیولوژیکی امولسیون را بهبود می بخشد. پاستوریزه کردن فاز آب فقط امکان پذیر است، اما پاستوریزه کردن امولسیون کامل ترجیح داده می شود زیرا فرآیند پاستوریزاسیون امولسیون زمان ماندگاری از محصول پاستوریزه تا پر کردن یا بسته بندی محصول نهایی را به حداقل می رساند. همچنین، محصول در یک فرآیند درون خطی از پاستوریزاسیون تا پر کردن یا بسته‌بندی محصول نهایی تحت درمان قرار می‌گیرد و پاستوریزه کردن هر گونه مواد دوباره کاری زمانی که امولسیون کامل پاستوریزه می‌شود، تضمین می‌شود.

علاوه بر این، پاستوریزاسیون امولسیون کامل تضمین می کند که امولسیون در دمای ثابت به خط کریستالیزاسیون تغذیه می شود و پارامترهای پردازش، دمای محصول و بافت محصول ثابت است. علاوه بر این، زمانی که امولسیون به درستی پاستوریزه شده و در دمای 5-10 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه ذوب فاز چربی به پمپ فشار بالا وارد شود، از وقوع امولسیون از پیش کریستالیزه شده به تجهیزات کریستالیزاسیون جلوگیری می شود.

یک فرآیند پاستوریزاسیون معمولی پس از آماده سازی امولسیون در دمای 45-55 درجه سانتیگراد شامل حرارت دادن و نگهداری امولسیون در دمای 75-85 درجه سانتیگراد به مدت 16 ثانیه خواهد بود. و متعاقبا یک فرآیند خنک سازی تا دمای 45-55 درجه سانتیگراد. دمای پایانی به نقطه ذوب فاز چربی بستگی دارد: هر چه نقطه ذوب بالاتر باشد، دما بالاتر است.

سرد کردن، تبلور و ورز دادن (منطقه 4)

 

امولسیون با استفاده از پمپ پیستونی فشار بالا (HPP) به خط تبلور پمپ می شود. خط کریستالیزاسیون برای تولید مارگارین و محصولات مرتبط معمولاً از یک SSHE با فشار بالا تشکیل شده است که توسط محیط خنک کننده آمونیاک یا فریون خنک می شود. دستگاه(های) روتور پین و/یا کریستالایزرهای میانی اغلب در خط قرار می گیرند تا به شدت ورز دادن و زمان اضافی برای تولید محصولات پلاستیکی اضافه شود. لوله استراحت آخرین مرحله خط کریستالیزاسیون است و تنها در صورت بسته بندی محصول شامل آن می شود.

قلب خط کریستالیزاسیون SSHE با فشار بالا است که امولسیون گرم فوق العاده خنک شده و در سطح داخلی لوله خنک کننده متبلور می شود. امولسیون به طور موثر توسط لیسه های چرخان خراشیده می شود، بنابراین امولسیون به طور همزمان سرد و ورز می شود. هنگامی که چربی موجود در امولسیون متبلور می شود، کریستال های چربی یک شبکه سه بعدی تشکیل می دهند که قطرات آب و روغن مایع را به دام می اندازد و در نتیجه محصولاتی با خواص نیمه جامد پلاستیکی تولید می شود.

بسته به نوع محصولی که باید تولید شود و نوع چربی های مورد استفاده برای محصول خاص، پیکربندی خط کریستالیزاسیون (یعنی ترتیب لوله های خنک کننده و ماشین های روتور پین) را می توان تنظیم کرد تا پیکربندی بهینه برای محصول خاص

از آنجایی که خط کریستالیزاسیون معمولاً بیش از یک محصول چربی خاص تولید می کند، SSHE اغلب از دو یا چند بخش خنک کننده یا لوله خنک کننده تشکیل می شود تا الزامات یک خط تبلور انعطاف پذیر را برآورده کند. هنگام تولید محصولات مختلف چربی متبلور از مخلوط‌های چربی مختلف، انعطاف‌پذیری لازم است زیرا ویژگی‌های کریستالیزاسیون مخلوط‌ها ممکن است از ترکیبی به ترکیب دیگر متفاوت باشد.

فرآیند کریستالیزاسیون، شرایط فرآوری و پارامترهای فرآوری تأثیر زیادی بر ویژگی های مارگارین نهایی و محصولات پخش شده دارد. هنگام طراحی یک خط کریستالیزاسیون، شناسایی ویژگی های محصولات برنامه ریزی شده برای تولید در خط مهم است. برای تضمین سرمایه گذاری برای آینده، انعطاف پذیری خط و همچنین پارامترهای پردازشی قابل کنترل به صورت جداگانه ضروری است، زیرا طیف محصولات مورد علاقه ممکن است با گذشت زمان و همچنین مواد خام تغییر کند.

ظرفیت خط با سطح خنک کننده موجود SSHE تعیین می شود. ماشین آلات با اندازه های مختلف از خطوط با ظرفیت کم تا بالا در دسترس هستند. همچنین درجات مختلف انعطاف پذیری از تجهیزات تک لوله ای گرفته تا خطوط لوله متعدد در دسترس است، بنابراین خطوط پردازش بسیار انعطاف پذیر است.

پس از سرد شدن محصول در SSHE، وارد دستگاه پین ​​روتور و/یا کریستالایزرهای میانی می شود که در آن برای مدت زمان معین و با شدت خاصی ورز داده می شود تا به ارتقای شبکه سه بعدی کمک کند. در سطح ماکروسکوپی ساختار پلاستیکی است. اگر قرار است محصول به عنوان یک محصول بسته بندی شده توزیع شود، قبل از اینکه قبل از بسته بندی در لوله استراحت قرار گیرد، دوباره وارد SSHE می شود. اگر محصول در فنجان ها پر شود، هیچ لوله استراحتی در خط کریستالیزاسیون گنجانده نمی شود.

بسته بندی، پر کردن و ذوب مجدد (منطقه 5)

دستگاه های بسته بندی و پرکن مختلفی در بازار موجود است که در این مقاله توضیح داده نخواهد شد. با این حال، قوام محصول در صورتی که برای بسته بندی یا پر کردن تولید شود بسیار متفاوت است. بدیهی است که یک محصول بسته بندی شده باید بافت سفت تری نسبت به محصول پر شده از خود نشان دهد و اگر این بافت بهینه نباشد محصول به سیستم ذوب مجدد منحرف شده، ذوب شده و برای پردازش مجدد به مخزن بافر اضافه می شود. سیستم های ذوب مجدد متفاوتی در دسترس هستند، اما سیستم های مورد استفاده PHE یا SSHE کم فشار هستند.

اتوماسیون

 

مارگارین، مانند سایر محصولات غذایی، امروزه در بسیاری از کارخانه‌ها با روش‌های دقیق ردیابی تولید می‌شود. این روش‌ها معمولاً مواد تشکیل دهنده، تولید و محصول نهایی را پوشش می‌دهند، نه تنها باعث افزایش ایمنی مواد غذایی می‌شوند، بلکه به کیفیت ثابت غذا نیز منجر می‌شوند. خواسته های ردیابی را می توان در سیستم کنترل کارخانه پیاده سازی کرد و سیستم کنترل شیپوتک برای کنترل، ثبت و مستندسازی شرایط و پارامترهای مهم مربوط به فرآیند کامل تولید طراحی شده است.

سیستم کنترل مجهز به محافظت از رمز عبور است و دارای ثبت اطلاعات تاریخی تمام پارامترهای درگیر در خط پردازش مارگارین از اطلاعات دستور پخت تا ارزیابی محصول نهایی است. ثبت داده ها شامل ظرفیت و خروجی پمپ فشار بالا (l/ ساعت و فشار برگشتی)، دمای محصول (شامل فرآیند پاستوریزاسیون) در طول تبلور، دمای خنک کننده (یا فشار رسانه خنک کننده) SSHE، سرعت SSHE و ماشین‌های روتور پین و همچنین بار موتورهایی که پمپ فشار بالا، SSHE و ماشین‌های روتور پین را اجرا می‌کنند.

سیستم کنترل

در حین پردازش، اگر پارامترهای پردازش برای محصول خاص خارج از محدودیت باشد، آلارم به اپراتور ارسال می شود. اینها قبل از تولید در ویرایشگر دستور پخت تنظیم می شوند. این آلارم ها باید به صورت دستی تایید شوند و اقدامات مطابق با رویه ها باید انجام شود. همه آلارم ها در یک سیستم هشدار تاریخی برای مشاهده بعدی ذخیره می شوند. هنگامی که محصول به صورت بسته بندی شده یا پر شده از خط تولید خارج می شود، جدا از نام محصول است که معمولاً با تاریخ، زمان و شماره شناسایی دسته ای برای ردیابی بعدی مشخص می شود. بنابراین تاریخچه کامل تمام مراحل تولید درگیر در فرآیند تولید برای امنیت تولید کننده و مصرف کننده نهایی، مصرف کننده، ثبت می شود.

CIP

کارخانه های تمیز کردن CIP (CIP = تمیز کردن در محل) نیز بخشی از یک مرکز مدرن مارگارین هستند زیرا کارخانه های تولید مارگارین باید به طور منظم تمیز شوند. برای محصولات سنتی مارگارین یک بار در هفته یک فاصله تمیز کردن طبیعی است. با این حال، برای محصولات حساس مانند کم چربی (محتوای آب بالا) و/یا محصولات حاوی پروتئین بالا، فواصل کوتاه‌تر بین CIP توصیه می‌شود.

در اصل، دو سیستم CIP استفاده می‌شود: کارخانه‌های CIP که فقط یک‌بار از محیط تمیزکننده استفاده می‌کنند یا کارخانه‌های CIP توصیه‌شده که از طریق محلول بافر محیط تمیزکننده کار می‌کنند، جایی که رسانه‌هایی مانند لیس، اسید و/یا مواد ضدعفونی‌کننده به CIP منفرد برگردانده می‌شوند. مخازن ذخیره پس از استفاده فرآیند دوم ترجیح داده می شود زیرا یک راه حل سازگار با محیط زیست است و از نظر مصرف مواد تمیز کننده و در نتیجه هزینه آنها یک راه حل اقتصادی است.

در صورت نصب چندین خط تولید در یک کارخانه، امکان راه اندازی مسیرهای نظافت موازی یا سیستم های ماهواره ای CIP وجود دارد. این باعث کاهش قابل توجه زمان تمیز کردن و مصرف انرژی می شود. پارامترهای فرآیند CIP به طور خودکار کنترل می شوند و برای ردیابی بعدی در سیستم کنترل ثبت می شوند.

اظهارات پایانی

هنگام تولید مارگارین و محصولات مرتبط، مهم است که در نظر داشته باشید که نه تنها مواد تشکیل دهنده مانند روغن ها و چربی های استفاده شده یا دستور پخت محصول است که کیفیت محصول نهایی را تعیین می کند، بلکه ساختار گیاه را نیز تعیین می کند. پارامترهای پردازش و وضعیت کارخانه. اگر خط یا تجهیزات به خوبی نگهداری نشود، این خطر وجود دارد که خط به طور موثر عمل نکند. بنابراین، برای تولید محصولات با کیفیت بالا، یک کارخانه با عملکرد خوب ضروری است، اما انتخاب ترکیب چربی با ویژگی هایی که با کاربرد نهایی محصول مطابقت دارد و همچنین پیکربندی صحیح و انتخاب پارامترهای فرآوری کارخانه نیز مهم است. آخرین اما نه کم اهمیت، محصول نهایی باید با توجه به استفاده نهایی تحت تیمار دما قرار گیرد.