Margariinin tuotantoteknologia

YHTEENVETO

Elintarvikeyritykset ovat nykyään muiden valmistavien yritysten tavoin keskittyen paitsi elintarvikkeiden jalostuslaitteiden luotettavuuteen ja laatuun, myös erilaisiin palveluihin, joita jalostuslaitteiden toimittaja voi tarjota. Toimittamiemme tehokkaiden jalostuslinjojen lisäksi voimme olla kumppani alkuperäisestä ideasta tai projektivaiheesta aina käyttöönottovaiheeseen asti, puhumattakaan tärkeästä jälkimarkkinapalvelusta.

Shiputecilla on yli 20 vuoden kokemus elintarvikkeiden jalostus- ja pakkausteollisuudesta.

TEKNOLOGIAAMME JOHDANTO

VISIO JA SITOUTUMINEN

Shiputec-segmentti suunnittelee, valmistaa ja markkinoi prosessitekniikan ja automaation ratkaisuja meijeri-, elintarvike-, juoma-, meri-, lääke- ja henkilökohtaisen hygienian aloille maailmanlaajuisen toimintansa kautta.

Olemme sitoutuneet auttamaan asiakkaitamme kaikkialla maailmassa parantamaan tuotantolaitostensa ja prosessiensa suorituskykyä ja kannattavuutta. Saavutamme tämän tarjoamalla laajan valikoiman tuotteita ja ratkaisuja aina suunnitelluista komponenteista kokonaisten prosessilaitosten suunnitteluun, jota tukevat maailman johtavat sovellukset ja kehitysosaaminen.

Autamme asiakkaitamme jatkuvasti optimoimaan laitoksensa suorituskyvyn ja kannattavuuden koko sen käyttöiän ajan räätälöidyillä tukipalveluilla, jotka on toteutettu heidän yksilöllisiin tarpeisiinsa koordinoidun asiakaspalvelu- ja varaosaverkoston kautta.

ASIAKASLÄHTÖISYYS

Shiputec kehittää, valmistaa ja asentaa nykyaikaisia, tehokkaita ja luotettavia käsittelylinjoja elintarviketeollisuudelle. Kiteytettyjen rasvatuotteiden, kuten margariinin, voin, levitteiden ja rasvojen, tuotantoon Shiputec tarjoaa ratkaisuja, jotka sisältävät myös emulgoitujen elintarvikkeiden, kuten majoneesin, kastikkeiden ja salaatinkastikkeiden, käsittelylinjoja.

Margariinin tuotanto

Margariini ja siihen liittyvät tuotteet sisältävät vesifaasin ja rasvafaasin, ja niitä voidaan siksi luonnehtia vesi-öljyssä (W/O) -emulsioksi, joissa vesifaasi on hienojakoisesti dispergoitunut pisaroiksi jatkuvaan rasvafaasiin. Rasvafaasin koostumus ja valmistusprosessi valitaan tuotteen käyttötarkoituksen mukaan.

Kiteytyslaitteiden lisäksi nykyaikaisessa margariinin ja vastaavien tuotteiden tuotantolaitoksessa on tyypillisesti erilaisia ​​säiliöitä öljyn varastointia sekä emulgointiaineen, vesifaasin ja emulsioiden valmistusta varten. Säiliöiden koko ja lukumäärä lasketaan laitoksen kapasiteetin ja tuotevalikoiman perusteella. Laitokseen kuuluu myös pastörointiyksikkö ja uudelleensulatuslaitos. Näin ollen valmistusprosessi voidaan yleisesti jakaa seuraaviin osaprosesseihin (katso kaavio 1):

VESI- JA RASVAFAASIN VALMISTELU (ALUE 1)

Vesifaasi valmistetaan usein erissä vesifaasisäiliössä. Veden tulee olla hyvää juomakelpoista laatua. Jos juomakelpoista vettä ei voida taata, vesi voidaan esikäsitellä esimerkiksi UV- tai suodatinjärjestelmän avulla.

Veden lisäksi vesifaasi voi koostua suolasta tai suolavedestä, maitoproteiineista (pöytämargariini ja vähärasvaiset levitteet), sokerista (voitaikina), stabilointiaineista (vähärasvaiset ja vähärasvaiset levitteet), säilöntäaineista ja vesiliukoisista aromeista.

Rasvafaasin, rasvaseoksen, pääainesosat koostuvat yleensä erilaisten rasvojen ja öljyjen seoksesta. Jotta margariinilla olisi halutut ominaisuudet ja toiminnallisuudet, rasvojen ja öljyjen suhde rasvaseoksessa on ratkaiseva lopputuotteen suorituskyvyn kannalta.

Erilaiset rasvat ja öljyt, joko rasvaseoksina tai yksittäisinä öljyinä, varastoidaan öljysäiliöissä, jotka sijaitsevat tyypillisesti tuotantolaitoksen ulkopuolella. Näitä pidetään vakaassa varastointilämpötilassa rasvan sulamispistettä korkeammassa lämpötilassa ja sekoitetaan rasvan fraktioitumisen välttämiseksi ja helpon käsittelyn mahdollistamiseksi.

Rasvaseoksen lisäksi rasvafaasi koostuu tyypillisesti vähäisemmistä rasvaliukoisista ainesosista, kuten emulgointiaineesta, lesitiinistä, aromista, väristä ja antioksidanteista. Nämä vähäisemmässä määrin esiintyvät ainesosat liuotetaan rasvaseokseen ennen vesifaasin lisäämistä, eli ennen emulgointiprosessia.

EMULSION VALMISTUS (VYÖHYKE 2)

 Kaavio 1:

1. Vesifaasin ja rasvafaasin valmistelu (alue 1),

2. Emulsion valmistus (vyöhyke 2),

3. Pastörointi (vyöhyke 3),

4. Jäähdytys-, kiteytys- ja vaivausalue (alue 4),

5. Pakkaus ja uudelleensulatus (vyöhyke 5)

Emulsio valmistetaan siirtämällä erilaisia ​​öljyjä ja rasvoja tai rasvaseoksia emulsiosäiliöön. Yleensä korkean sulamispisteen omaavat rasvat tai rasvaseokset lisätään ensin, ja sen jälkeen alemman sulamispisteen omaavat rasvat ja nestemäinen öljy. Rasvafaasin valmistuksen loppuun saattamiseksi emulgointiaine ja muut öljyliukoiset pienemmät ainesosat lisätään rasvaseokseen. Kun kaikki rasvafaasin ainesosat on sekoitettu kunnolla, lisätään vesifaasi ja emulsio luodaan sekoittaen tehokkaasti mutta kontrolloidusti.

Emulsion eri ainesosien annosteluun voidaan käyttää erilaisia ​​järjestelmiä, joista kaksi toimii eräkohtaisesti:

1. Virtausmittarijärjestelmä
2. Punnitussäiliöjärjestelmä

Jatkuvatoiminen linjassa oleva emulgointijärjestelmä on vähemmän suositeltava, mutta sitä käytetään esimerkiksi suuren kapasiteetin linjoilla, joissa emulsiosäiliöille on rajoitetusti tilaa. Tässä järjestelmässä käytetään annostelupumppuja ja massavirtausmittareita lisättävien faasien suhteen säätämiseen pieneen emulsiosäiliöön.

Edellä mainittuja järjestelmiä voidaan ohjata täysin automaattisesti. Joissakin vanhemmissa laitoksissa on kuitenkin edelleen manuaalisesti ohjattuja emulsioiden valmistusjärjestelmiä, mutta ne ovat työläitä, eikä niitä suositella asennettaviksi nykyään tiukkojen jäljitettävyyssääntöjen vuoksi.

Virtausmittarijärjestelmä perustuu eräkohtaiseen emulsionvalmistukseen, jossa eri faasit ja ainesosat mitataan massavirtausmittareilla, kun ne siirretään eri faasienvalmistussäiliöistä emulsiosäiliöön. Järjestelmän tarkkuus on +/-0,3 %. Järjestelmälle on ominaista sen kestävyys ulkoisille vaikutuksille, kuten tärinälle ja lialle.

Punnitussäiliöjärjestelmä on kuin eräkohtaiseen emulsioiden valmistukseen perustuva virtausmittarijärjestelmä. Tässä ainesosien ja faasien määrät lisätään suoraan emulsiosäiliöön, joka on asennettu punnituskennoihin, jotka säätelevät säiliöön lisättäviä määriä.

Tyypillisesti emulsion valmistukseen käytetään kaksisäiliöistä järjestelmää, jotta kiteytyslinjaa voidaan käyttää jatkuvasti. Kumpikin säiliö toimii valmistelu- ja puskurisäiliönä (emulsiosäiliönä), joten kiteytyslinjaan syötetään raaka-ainetta toisesta säiliöstä, kun taas uusi erä valmistetaan toisessa ja päinvastoin. Tätä kutsutaan flip-flop-järjestelmäksi.

Vaihtoehto on myös ratkaisu, jossa emulsio valmistetaan yhdessä säiliössä ja siirretään valmiina puskurisäiliöön, josta kiteytyslinja syötetään. Tätä järjestelmää kutsutaan esisekoitus-/puskurijärjestelmäksi.

PASTÖROINTI (VYÖHYKE 3)

Puskurisäiliöstä emulsio pumpataan normaalisti jatkuvasti joko levylämmönvaihtimen (PHE) tai matalapaineisen kaavintapintalämmönvaihtimen (SSHE) tai korkeapaineisen SSHE:n läpi pastörointia varten ennen kiteytyslinjaan johtamista.

Täysrasvaisille tuotteille käytetään tyypillisesti levyneliöstöä (PHE). Vähärasvaisille versioille, joissa emulsion odotetaan olevan suhteellisen viskositeettinen, ja lämpöherkille emulsioille (esim. runsaasti proteiinia sisältäville emulsioille), suositellaan SPX-järjestelmää matalapaineliuoksena tai SPX-PLUS-järjestelmää korkeapaineliuoksena.

Pastörointiprosessilla on useita etuja. Se varmistaa bakteerien ja muiden mikro-organismien kasvun estymisen, mikä parantaa emulsion mikrobiologista stabiilisuutta. Pelkän vesifaasin pastörointi on mahdollinen, mutta koko emulsion pastörointi on parempi vaihtoehto, koska emulsion pastörointiprosessi minimoi viipymäajan pastöroidusta tuotteesta lopputuotteen täyttöön tai pakkaamiseen. Lisäksi tuotetta käsitellään in-line-prosessissa pastöroinnista lopputuotteen täyttöön tai pakkaamiseen, ja kaikkien jatkojalostettujen materiaalien pastörointi varmistetaan, kun koko emulsio pastöroidaan.

Lisäksi täydellisen emulsion pastörointi varmistaa, että emulsio syötetään kiteytyslinjalle vakiolämpötilassa, jolloin saavutetaan vakiot prosessointiparametrit, tuotelämpötilat ja tuoterakenne. Lisäksi kiteytyslaitteistoon syötetyn esikiteytetyn emulsion esiintyminen estetään, kun emulsio pastöroidaan oikein ja syötetään korkeapainepumppuun 5–10 °C rasvafaasin sulamispistettä korkeammassa lämpötilassa.

Tyypillinen pastörointiprosessi sisältää emulsion valmistamisen jälkeen 45–55 °C:ssa emulsion lämmittämisen ja pitämisen 75–85 °C:ssa 16 sekunnin ajan ja sen jälkeen jäähdytysprosessin 45–55 °C:n lämpötilaan. Loppulämpötila riippuu rasvafaasin sulamispisteestä: mitä korkeampi sulamispiste, sitä korkeampi lämpötila.

JÄÄHDYTYS, KITEYTYS JA VAIKAUS (ALUE 4)

 Emulsio pumpataan kiteytyslinjaan korkeapainemäntäpumpulla (HPP). Margariinin ja vastaavien tuotteiden valmistuksessa käytettävä kiteytyslinja koostuu tyypillisesti korkeapaineisesta SSHE-yksiköstä, jota jäähdytetään ammoniakilla tai freonityyppisellä jäähdytysväliaineella. Linjaan sisällytetään usein tappiroottorikone(ita) ja/tai välikiteyttäjiä, jotta muovituotteiden valmistusta voidaan tehostaa ja pidentää vaivausaikaa. Lepoputki on kiteytyslinjan viimeinen vaihe, ja se sisällytetään vain, jos tuote on pakattu.

Kiteytyslinjan sydän on korkeapaineinen SSHE-laite, jossa lämmin emulsio alijäähdytetään ja kiteytetään jäähdytysputken sisäpinnalle. Pyörivät kaapimet kaapivat emulsion tehokkaasti pois, jolloin emulsio jäähdytetään ja vaivataan samanaikaisesti. Kun emulsion rasva kiteytyy, rasvakiteet muodostavat kolmiulotteisen verkon, joka vangitsee vesipisarat ja nestemäisen öljyn, jolloin syntyy tuotteita, joilla on plastisia puolikiinteitä ominaisuuksia.

Kiteytyslinjan kokoonpanoa (eli jäähdytysputkien ja tappiroottorikoneiden järjestystä) voidaan säätää valmistettavan tuotteen tyypistä ja kyseisessä tuotteessa käytettävien rasvojen tyypistä riippuen, jotta saavutetaan optimaalinen kokoonpano kyseiselle tuotteelle.

Koska kiteytyslinja valmistaa yleensä useampaa kuin yhtä tiettyä rasvatuotetta, SSHE koostuu usein kahdesta tai useammasta jäähdytysosasta tai jäähdytysputkesta, jotta se täyttää joustavan kiteytyslinjan vaatimukset. Erilaisista rasvaseoksista valmistettujen erilaisten kiteytyneiden rasvatuotteiden tuotannossa tarvitaan joustavuutta, koska seosten kiteytymisominaisuudet voivat vaihdella seoksesta toiseen.

Kiteytysprosessilla, prosessointiolosuhteilla ja prosessointiparametreilla on suuri vaikutus lopullisten margariini- ja levitetuotteiden ominaisuuksiin. Kiteytyslinjaa suunniteltaessa on tärkeää tunnistaa linjalla valmistettavien tuotteiden ominaisuudet. Tulevaisuuden investoinnin turvaamiseksi linjan joustavuus sekä yksilöllisesti säädettävät prosessointiparametrit ovat välttämättömiä, koska kiinnostuksen kohteena olevien tuotteiden valikoima voi muuttua ajan myötä, samoin kuin raaka-aineet.

Linjan kapasiteetti määräytyy SSHE:n käytettävissä olevan jäähdytyspinnan mukaan. Saatavilla on erikokoisia koneita pienikapasiteettisista suurikapasiteettisiin linjoihin. Saatavilla on myös eri joustavuusasteita yksiputkisista laitteista moniputkisiin linjoihin, mikä tekee käsittelylinjoista erittäin joustavia.

Kun tuote on jäähdytetty SSHE-laitteessa, se siirtyy tappiroottorikoneeseen ja/tai välikiteyttäjiin, joissa sitä vaivataan tietyn ajan ja tietyllä voimakkuudella kolmiulotteisen verkoston edistämiseksi, joka makroskooppisella tasolla on muovirakenne. Jos tuote on tarkoitettu jaettavaksi käärittynä tuotteena, se siirtyy uudelleen SSHE-laitteeseen ennen kuin se asettuu lepoputkeen ennen käärimistä. Jos tuote täytetään kuppeihin, kiteytyslinjaan ei sisälly lepoputkea.

PAKKAUS, TÄYTTÖ JA UUDELLEENSULATUS (VYÖHYKE 5)

Markkinoilla on saatavilla erilaisia ​​pakkaus- ja täyttökoneita, eikä niitä kuvata tässä artikkelissa. Tuotteen koostumus on kuitenkin hyvin erilainen riippumatta siitä, onko se tarkoitettu pakattavaksi vai täytettäväksi. On selvää, että pakatun tuotteen on oltava rakenteeltaan kiinteämpi kuin täytetyn tuotteen, ja jos tämä rakenne ei ole optimaalinen, tuote ohjataan uudelleensulatusjärjestelmään, sulatetaan ja lisätään puskurisäiliöön uudelleenkäsittelyä varten. Saatavilla on erilaisia ​​uudelleensulatusjärjestelmiä, mutta yleisimmin käytettyjä järjestelmiä ovat levymäinen lämmönvaihdin (PHE) tai matalapaineinen SSHE.

AUTOMAATIO

 Margariinia, kuten muitakin elintarvikkeita, tuotetaan nykyään monissa tehtaissa tiukkojen jäljitettävyysmenettelyjen mukaisesti. Nämä menettelyt, jotka tyypillisesti kattavat ainesosat, tuotannon ja lopputuotteen, johtavat paitsi parantuneeseen elintarviketurvallisuuteen myös tasaiseen elintarvikkeiden laatuun. Jäljitettävyysvaatimukset voidaan toteuttaa tehtaan ohjausjärjestelmässä, ja Shiputec-ohjausjärjestelmä on suunniteltu valvomaan, tallentamaan ja dokumentoimaan tärkeitä olosuhteita ja parametreja koko valmistusprosessissa.

Ohjausjärjestelmä on varustettu salasanasuojauksella ja siinä on historiatietojen tallennus kaikista margariinin jalostuslinjan parametreista reseptitiedoista lopputuotteen arviointiin. Tiedonkeruu sisältää korkeapainepumpun kapasiteetin ja tuoton (l/tunti ja vastapaine), tuotelämpötilat (ml. pastörointiprosessi) kiteyttämisen aikana, kuumansulatuslaitteen jäähdytyslämpötilat (tai jäähdytysväliaineen paineet), kuumansulatuslaitteen ja tappiroottorikoneiden nopeuden sekä korkeapainepumppua, kuumansulatuslaitetta ja tappiroottorikoneita käyttävien moottoreiden kuormituksen.

Ohjausjärjestelmä

Prosessoinnin aikana käyttäjälle lähetetään hälytyksiä, jos tietyn tuotteen prosessointiparametrit ovat rajojen ulkopuolella. Nämä asetetaan reseptieditorissa ennen tuotantoa. Nämä hälytykset on kuitattava manuaalisesti ja on suoritettava menettelyjen mukaiset toimenpiteet. Kaikki hälytykset tallennetaan historialliseen hälytysjärjestelmään myöhempää tarkastelua varten. Kun tuote poistuu tuotantolinjalta asianmukaisesti pakattuna tai täytettynä, se merkitään tuotteen nimen lisäksi tyypillisesti päivämäärällä, kellonajalla ja eränumerolla myöhempää seurantaa varten. Kaikkien valmistusprosessiin liittyvien tuotantovaiheiden täydellinen historia arkistoidaan siis tuottajan ja loppukäyttäjän eli kuluttajan turvallisuuden takaamiseksi.

CIP-järjestelmä

CIP-puhdistuslaitokset (CIP = cleaning in place) ovat myös osa nykyaikaista margariinitehdasta, koska margariinin tuotantolaitokset tulisi puhdistaa säännöllisesti. Perinteisille margariinituotteille normaali puhdistusväli on kerran viikossa. Herkille tuotteille, kuten vähärasvaisille (korkea vesipitoisuus) ja/tai runsasproteiinisille tuotteille, suositellaan kuitenkin lyhyempiä CIP-puhdistusvälejä.

Periaatteessa käytetään kahta CIP-järjestelmää: CIP-laitoksia, jotka käyttävät puhdistusainetta vain kerran, tai suositeltuja CIP-laitoksia, jotka toimivat puhdistusaineen puskuriliuoksen avulla, jossa liuokset, kuten lipeä, happo ja/tai desinfiointiaineet, palautetaan käytön jälkeen yksittäisiin CIP-säiliöihin. Jälkimmäinen prosessi on parempi, koska se edustaa ympäristöystävällistä ratkaisua ja on taloudellinen puhdistusaineiden kulutuksen ja siten niiden kustannusten kannalta.

Jos samaan tehtaaseen asennetaan useita tuotantolinjoja, on mahdollista asentaa rinnakkaisia ​​puhdistusratoja tai CIP-satelliittijärjestelmiä. Tämä johtaa merkittävään puhdistusajan ja energiankulutuksen vähenemiseen. CIP-prosessin parametreja ohjataan automaattisesti ja kirjataan myöhempää seurantaa varten ohjausjärjestelmään.

LOPPUHUOMAUTUKSET

Margariinin ja vastaavien tuotteiden valmistuksessa on tärkeää pitää mielessä, että lopputuotteen laatuun vaikuttavat paitsi ainesosat, kuten käytetyt öljyt ja rasvat tai tuotteen resepti, myös laitoksen kokoonpano, prosessointiparametrit ja laitoksen kunto. Jos linjaa tai laitteita ei huolleta hyvin, on olemassa riski, että linja ei toimi tehokkaasti. Siksi korkealaatuisten tuotteiden tuottamiseksi hyvin toimiva laitos on välttämätön, mutta myös tuotteen loppukäyttöä vastaavien ominaisuuksien omaavan rasvaseoksen valinta on tärkeää, samoin kuin laitoksen oikea kokoonpano ja prosessointiparametrien valinta. Viimeisenä muttei vähäisimpänä lopputuote on lämpökäsiteltävä loppukäytön mukaisesti.