Tecnologia de producció de margarina

Tecnologia de producció de margarina

RESUM EXECUTIU

Les empreses alimentàries d'avui són com altres empreses de fabricació, no només se centren en la fiabilitat i la qualitat dels equips de processament d'aliments, sinó també en diversos serveis que el proveïdor d'equips de processament pot oferir. A part de les línies de processament eficients que oferim, podem ser socis des de l'etapa inicial d'idea o projecte fins a la fase de posada en marxa final, sense oblidar l'important servei postvenda.

Shiputec té més de 20 anys d'experiència en la indústria de processament i embalatge d'aliments.

INTRODUCCIÓ A LA NOSTRA TECNOLOGIA

VISIÓ I COMPROMÍS

El segment Shiputec dissenya, fabrica i comercialitza solucions d'enginyeria de processos i d'automatització a les indústries lactis, alimentàries, de begudes, marines, farmacèutiques i de cura personal a través de les seves operacions globals.

Ens comprometem a ajudar els nostres clients de tot el món a millorar el rendiment i la rendibilitat de la seva planta i processos de fabricació. Ho aconseguim oferint una àmplia gamma de productes i solucions, des de components dissenyats fins al disseny de plantes de procés completes amb el suport d'aplicacions i experiència de desenvolupament líders a nivell mundial.

Continuem ajudant els nostres clients a optimitzar el rendiment i la rendibilitat de la seva planta al llarg de la seva vida útil amb serveis de suport adaptats a les seves necessitats individuals mitjançant una xarxa coordinada d'atenció al client i recanvis.

ENFOCAMENT AL CLIENT

Shiputec desenvolupa, fabrica i instal·la línies de processament modernes, d'alta eficiència i fiables per a la indústria alimentària. Per a la producció de productes greixos cristal·litzats com la margarina, la mantega, els untables i les mantegues, Shiputec ofereix solucions que també inclouen línies de procés per a productes alimentaris emulsionats com maionesa, salses i amaniments.

PRODUCCIÓ DE MARGARINA

La margarina i els productes relacionats contenen una fase aquosa i una fase greixosa i, per tant, es poden caracteritzar com a emulsions d'aigua en oli (W/O) en les quals la fase aquosa es dispersa finament com a gotes en la fase contínua de greix. En funció de l'aplicació del producte, la composició de la fase de greix i el procés de fabricació s'escullen en conseqüència.

A part de l'equip de cristal·lització, una moderna instal·lació de fabricació de margarina i productes relacionats inclourà normalment diversos dipòsits per a l'emmagatzematge d'oli, així com per a la preparació d'emulsionant, fase aquosa i emulsió; la mida i el nombre de dipòsits es calculen en funció de la capacitat de la planta i de la cartera de productes. La instal·lació també inclou una unitat de pasteurització i una instal·lació de refusió. Així, en general, el procés de fabricació es pot dividir en els següents subprocessos (vegeu el diagrama 1):

PREPARACIÓ DE LA FASE AIGUA I DE LA FASE DE GRIX (ZONA 1)

La fase d'aigua sovint es prepara per lots al dipòsit de la fase d'aigua. L'aigua ha de ser de bona qualitat per beure. Si no es pot garantir la qualitat de l'aigua potable, l'aigua pot ser sotmesa a un pretractament mitjançant, per exemple, un sistema UV o filtre.

A part de l'aigua, la fase aquosa pot estar formada per sal o salmorra, proteïnes de la llet (margarina de taula i untables baixes en greix), sucre (pasta de full), estabilitzants (untars reduïts i baixos en greix), conservants i aromes solubles en aigua.

Els ingredients principals de la fase de greixos, la barreja de greixos, normalment consisteixen en una barreja de diferents greixos i olis. Per aconseguir una margarina amb les característiques i funcionalitats desitjades, la proporció de greixos i olis de la barreja de greixos és determinant per al rendiment del producte final.

Els diferents greixos i olis, ja sigui com a barreja de greixos o olis individuals, s'emmagatzemen en dipòsits d'emmagatzematge d'oli situats normalment fora de la instal·lació de producció. Aquests es mantenen a una temperatura d'emmagatzematge estable per sobre del punt de fusió del greix i sota agitació per tal d'evitar el fraccionament del greix i permetre una fàcil manipulació.

A part de la barreja de greixos, la fase de greixos consisteix normalment en ingredients menors solubles en greixos com ara emulsionant, lecitina, sabor, color i antioxidants. Aquests ingredients menors es dissolen a la barreja de greixos abans que s'afegeixi la fase d'aigua, per tant abans del procés d'emulsificació.

PREPARACIÓ DE L'EMULSIÓ (ZONA 2)

L'emulsió es prepara transferint diversos olis i greixos o barreges de greixos al dipòsit d'emulsió. Normalment, s'afegeixen primer els greixos de fusió alta o les barreges de greixos seguits dels greixos de fusió més baixa i l'oli líquid. Per completar la preparació de la fase de greix, s'afegeix l'emulsionant i altres ingredients secundaris solubles en oli a la barreja de greixos. Quan tots els ingredients de la fase grassa s'han barrejat correctament, s'afegeix la fase aquosa i es crea l'emulsió amb una mescla intensiva però controlada.

Es poden utilitzar diferents sistemes per dosificar els diferents ingredients per a l'emulsió dels quals dos treballen per lots:

Sistema de mesura de cabal

Sistema de tanc de pesatge

Un sistema d'emulsificació en línia contínua és una solució menys preferida però utilitzada, per exemple, en línies d'alta capacitat on hi ha un espai limitat per als tancs d'emulsió disponible. Aquest sistema utilitza bombes dosificadores i mesuradors de cabal massiu per controlar la relació de les fases afegides en un petit dipòsit d'emulsió.

Tots els sistemes esmentats es poden controlar de forma totalment automàtica. Algunes plantes més antigues, però, encara tenen sistemes de preparació d'emulsió controlats manualment, però aquests requereixen mà d'obra i no es recomana instal·lar-los avui dia a causa de les estrictes normes de traçabilitat.

El sistema de mesurador de cabal es basa en la preparació d'emulsió per lots en què les diferents fases i ingredients es mesuren per mesuradors de cabal massiu quan es transfereixen dels diferents dipòsits de preparació de fases al dipòsit d'emulsió. La precisió d'aquest sistema és de +/-0,3%. Aquest sistema es caracteritza per la seva insensibilitat a les influències externes com les vibracions i la brutícia.

El sistema de tanc de pesatge és com el sistema de mesurador de cabal basat en la preparació d'emulsió per lots. Aquí les quantitats d'ingredients i fases s'afegeixen directament al dipòsit d'emulsió que està muntat sobre cèl·lules de càrrega controlant les quantitats afegides al dipòsit.

Normalment, s'utilitza un sistema de dos dipòsits per preparar l'emulsió per tal de poder executar la línia de cristal·lització de manera contínua. Cada dipòsit funciona com a dipòsit de preparació i amortidor (tanc d'emulsió), així la línia de cristal·lització s'alimentarà d'un dipòsit mentre que es prepararà un nou lot a l'altre i viceversa. Això s'anomena sistema flip-flop.

També és una opció una solució on l'emulsió es prepara en un dipòsit i quan està llesta es transfereix a un dipòsit tampó des d'on s'alimenta la línia de cristal·lització. Aquest sistema s'anomena sistema premescla/tampó.

PASTEURITZACIÓ (ZONA 3)

Des del dipòsit tampó, l'emulsió normalment es bombeja contínuament a través d'un intercanviador de calor de plaques (PHE) o un intercanviador de calor de superfície raspada a baixa pressió (SSHE) o SSHE d'alta pressió per a la pasteurització abans d'entrar a la línia de cristal·lització.

Per als productes plens de greix s'utilitza normalment un PHE. Per a versions amb menys greix on s'espera que l'emulsió presenti una viscositat relativament alta i per a emulsions sensibles a la calor (per exemple, emulsions amb alt contingut de proteïnes), es recomana el sistema SPX com a solució de baixa pressió o el SPX-PLUS com a solució d'alta pressió.

El procés de pasteurització té diversos avantatges. Assegura la inhibició del creixement bacterià i el creixement d'altres microorganismes, millorant així l'estabilitat microbiològica de l'emulsió. La pasteurització de la fase aquosa només és una possibilitat, però es prefereix la pasteurització de l'emulsió completa, ja que el procés de pasteurització de l'emulsió reduirà al mínim el temps de residència des del producte pasteuritzat fins a l'ompliment o embalatge del producte final. A més, el producte es tracta en un procés en línia des de la pasteurització fins a l'ompliment o embalatge del producte final i s'assegura la pasteurització de qualsevol material de reelaboració quan es pasteuritza l'emulsió completa.

A més, la pasteurització de l'emulsió completa assegura que l'emulsió s'alimenta a la línia de cristal·lització a una temperatura constant aconseguint paràmetres de processament constants, temperatures del producte i textura del producte. A més, s'evita l'aparició d'emulsió precristal·litzada alimentada a l'equip de cristal·lització quan l'emulsió es pasteuritza correctament i s'alimenta a la bomba d'alta pressió a una temperatura 5-10 ° C superior al punt de fusió de la fase de greix.

Un procés típic de pasteurització després de la preparació de l'emulsió a 45-55 °C inclourà una seqüència d'escalfament i manteniment de l'emulsió a 75-85 °C durant 16 segons. i posteriorment un procés de refredament a una temperatura de 45-55°C. La temperatura final depèn del punt de fusió de la fase de greix: com més alt és el punt de fusió, més alta és la temperatura.

REFRIGERAT, CRISTAL·LITZACIÓ I PASSAT (ZONA 4)

 

L'emulsió es bombeja a la línia de cristal·lització mitjançant una bomba de pistó d'alta pressió (HPP). La línia de cristal·lització per a la producció de margarina i productes relacionats consisteix normalment en un SSHE d'alta pressió que es refreda per mitjà de refrigeració tipus amoníac o freó. Sovint s'inclouen màquines de rotor de pins i/o cristal·litzadors intermedis a la línia per tal d'afegir intensitat i temps de pastat addicionals per a la producció de productes plàstics. Un tub de repòs és el pas final de la línia de cristal·lització i només s'inclou si el producte està envasat.

El cor de la línia de cristal·lització és el SSHE d'alta pressió, que l'emulsió calenta es refreda i es cristal·litza a la superfície interior del tub de refrigeració. L'emulsió es raspa eficaçment pels rascadors giratoris, de manera que l'emulsió es refreda i es pasta simultàniament. Quan el greix de l'emulsió cristal·litza, els cristalls de greix formen una xarxa tridimensional que atrapa les gotes d'aigua i l'oli líquid, donant lloc a productes amb propietats de naturalesa semisòlid plàstica.

Depenent del tipus de producte a fabricar i del tipus de greixos utilitzats per al producte en particular, la configuració de la línia de cristal·lització (és a dir, l'ordre dels tubs de refrigeració i les màquines de rotor de pins) es pot ajustar per proporcionar la configuració òptima per al producte. producte concret.

Com que la línia de cristal·lització sol fabricar més d'un producte de greix específic, el SSHE sovint consta de dues o més seccions de refrigeració o tubs de refrigeració per tal de complir els requisits d'una línia de cristal·lització flexible. Quan es produeixen diferents productes de greixos cristal·litzats de diverses mescles de greixos, es necessita flexibilitat, ja que les característiques de cristal·lització de les barreges poden diferir d'una barreja a una altra.

El procés de cristal·lització, les condicions de processament i els paràmetres de processament tenen una gran influència en les característiques de la margarina final i els productes per untar. A l'hora de dissenyar una línia de cristal·lització, és important identificar les característiques dels productes que es preveuen fabricar a la línia. Per garantir la inversió en el futur, és necessària la flexibilitat de la línia així com paràmetres de processament controlables individualment, ja que la gamma de productes d'interès pot canviar amb el temps, així com les matèries primeres.

La capacitat de la línia ve determinada per la superfície de refrigeració disponible del SSHE. Hi ha disponibles màquines de diferents mides que van des de línies de baixa a alta capacitat. També hi ha disponibles diversos graus de flexibilitat, des d'equips d'un sol tub fins a múltiples línies de tubs, per tant línies de processament altament flexibles.

Després de refredar el producte a la SSHE, entra a la màquina de rotor de pins i/o cristal·litzadors intermedis en els quals es pasta durant un període de temps determinat i amb una certa intensitat per tal d'ajudar a la promoció de la xarxa tridimensional, que a nivell macroscòpic hi ha l'estructura plàstica. Si el producte s'ha de distribuir com a producte embolicat, tornarà a entrar al SSHE abans que s'instal·li al tub de repòs abans d'embolicar-lo. Si el producte s'omple en gots, no s'inclou cap tub de repòs a la línia de cristal·lització.

EMBALATGE, OPLIM I REFUSI (ZONA 5)

Hi ha diverses màquines d'embalatge i ompliment disponibles al mercat i no es descriuran en aquest article. No obstant això, la consistència del producte és molt diferent si es produeix per ser envasat o omplert. És obvi que un producte envasat ha de presentar una textura més ferma que un producte farcit i, si aquesta textura no és òptima, el producte es desviarà al sistema de refusió, es fon i s'afegeix al dipòsit tampó per a la seva reelaboració. Hi ha diferents sistemes de refusió però els sistemes més utilitzats són PHE o SSHE de baixa pressió.

AUTOMATITZACIÓ

 

La margarina, com altres productes alimentaris, avui dia es produeix a moltes fàbriques sota estrictes procediments de traçabilitat. Aquests procediments que solen incloure els ingredients, la producció i el producte final donen com a resultat no només una millora de la seguretat alimentària sinó també una qualitat constant dels aliments. Les exigències de traçabilitat es poden implementar al sistema de control de la fàbrica i el sistema de control Shiputec està dissenyat per controlar, registrar i documentar condicions i paràmetres importants relacionats amb el procés de fabricació complet.

El sistema de control està equipat amb protecció per contrasenya i inclou el registre de dades històriques de tots els paràmetres implicats en la línia de processament de la margarina, des de la informació de la recepta fins a l'avaluació final del producte. El registre de dades inclou la capacitat i la sortida de la bomba d'alta pressió (l/hora i contrapressió), les temperatures del producte (inclòs el procés de pasteurització) durant la cristal·lització, les temperatures de refrigeració (o les pressions dels mitjans de refrigeració) del SSHE, la velocitat del SSHE i les màquines de rotor de pins, així com la càrrega de motors que fan funcionar la bomba d'alta pressió, el SSHE i les màquines de rotor de pins.

Sistema de control

Durant el processament, s'enviaran alarmes a l'operador si els paràmetres de processament del producte específic estan fora dels límits; aquests s'estableixen a l'editor de receptes abans de la producció. Aquestes alarmes s'han de reconèixer manualment i s'han de prendre accions segons els procediments. Totes les alarmes s'emmagatzemen en un sistema d'alarma històric per a una visualització posterior. Quan el producte surt de la línia de producció en una forma embalada o emplenada adequadament, està a part del nom del producte normalment marcat amb una data, hora i un número d'identificació del lot per a un seguiment posterior. Així, s'arxiva l'historial complet de tots els passos de producció implicats en el procés de fabricació per a la seguretat del productor i de l'usuari final, el consumidor.

CIP

Les plantes de neteja CIP (CIP = cleaning in place) també formen part d'una instal·lació de margarina moderna, ja que les plantes de producció de margarina s'han de netejar amb regularitat. Per als productes tradicionals de margarina, un cop per setmana és un interval de neteja normal. Tanmateix, per a productes sensibles com ara productes baixos en greixos (alt contingut en aigua) i/o productes que contenen proteïnes, es recomanen intervals més curts entre el CIP.

En principi, s'utilitzen dos sistemes CIP: plantes CIP que utilitzen els mitjans de neteja només una vegada o les plantes CIP recomanades que funcionen mitjançant una solució tampó dels mitjans de neteja on els mitjans com ara lixivia, àcids i/o desinfectants es retornen al CIP individual. tancs d'emmagatzematge després de l'ús. Aquest darrer procés és preferit ja que representa una solució respectuosa amb el medi ambient i és una solució econòmica pel que fa al consum de productes de neteja i, per tant, al cost d'aquests.

En cas que s'instal·lin diverses línies de producció en una fàbrica, és possible instal·lar vies de neteja paral·leles o sistemes de satèl·lit CIP. Això es tradueix en una reducció important del temps de neteja i del consum d'energia. Els paràmetres del procés CIP es controlen automàticament i es registren per a un seguiment posterior al sistema de control.

OBSERVACIONS FINALS

A l'hora de produir margarina i productes relacionats, és important tenir en compte que no només són els ingredients com els olis i greixos utilitzats o la recepta del producte els que determinen la qualitat del producte final sinó també la configuració de la planta, la paràmetres de processament i estat de la planta. Si la línia o l'equip no es mantenen bé, hi ha el risc que la línia no funcioni de manera eficient. Per tant, per produir productes d'alta qualitat és imprescindible una planta que funcioni bé, però també és important l'elecció de la barreja de greixos amb característiques que corresponen a l'aplicació final del producte, així com una correcta configuració i elecció dels paràmetres de processament de la planta. Finalment, però no menys important, el producte final ha de ser tractat a temperatura segons l'ús final.