Tecnoloxía de produción de margarina

Tecnoloxía de produción de margarina

RESUMO EXECUTIVO

As empresas de alimentos hoxe son como outras empresas de fabricación non só centradas na fiabilidade e calidade dos equipos de procesamento de alimentos, senón tamén en varios servizos que o provedor do equipo de procesamento pode ofrecer. Ademais das eficientes liñas de procesamento que entregamos, podemos ser socios desde a fase inicial de idea ou proxecto ata a fase de posta en servizo final, sen esquecer o importante servizo posvenda.

Shiputec ten máis de 20 anos de experiencia na industria de procesamento e envasado de alimentos.

INTRODUCIÓN Á NOSA TECNOLOXÍA

VISIÓN E COMPROMISO

O segmento Shiputec deseña, fabrica e comercializa solucións de automatización e enxeñaría de procesos para as industrias de produtos lácteos, alimentos, bebidas, mariña, farmacéutica e de coidados persoais a través das súas operacións globais.

Comprometémonos a axudar aos nosos clientes de todo o mundo a mellorar o rendemento e a rendibilidade da súa planta e procesos de fabricación. Conseguimos isto ofrecendo unha ampla gama de produtos e solucións, desde compoñentes de enxeñaría ata deseño de plantas de proceso completas apoiadas por aplicacións e coñecementos de desenvolvemento líderes a nivel mundial.

Seguimos axudando aos nosos clientes a optimizar o rendemento e a rendibilidade da súa planta ao longo da súa vida útil con servizos de apoio adaptados ás súas necesidades individuais a través dun servizo de atención ao cliente coordinado e unha rede de recambios.

FOCO AO CLIENTE

Shiputec desenvolve, fabrica e instala liñas de procesamento modernas, altamente eficientes e fiables para a industria alimentaria. Para a produción de produtos de graxa cristalizada como margarina, manteiga, untables e mantecas, Shiputec ofrece solucións que tamén inclúen liñas de proceso para produtos alimenticios emulsionados como maionesa, salsas e aderezos.

PRODUCIÓN DE MARGARINA

A margarina e os produtos relacionados conteñen unha fase acuosa e unha fase graxa e, polo tanto, pódense caracterizar como emulsións auga en aceite (W/O) nas que a fase acuosa se dispersa finamente en forma de gotas na fase graxa continua. Dependendo da aplicación do produto, escóllese en consecuencia a composición da fase graxa e o proceso de fabricación.

Ademais do equipo de cristalización, unha moderna instalación de fabricación de margarina e produtos relacionados normalmente incluirá varios tanques para o almacenamento de aceite, así como para a preparación de emulsionantes, fases acuosas e emulsións; o tamaño e o número de tanques calcúlase en función da capacidade da planta e da carteira de produtos. A instalación tamén inclúe unha unidade de pasteurización e unha instalación de refusión. Así, o proceso de fabricación pódese dividir en xeral nos seguintes subprocesos (consulte o diagrama 1):

PREPARACIÓN DA FASE AUGA E DA FASE GRASA (ZONA 1)

A fase de auga a miúdo prepárase por lotes no tanque da fase de auga. A auga debe ser de boa calidade para beber. Se non se pode garantir a calidade da auga potable, a auga pode ser sometida a un tratamento previo mediante, por exemplo, un sistema de filtración ou UV.

Ademais da auga, a fase acuosa pode estar formada por sal ou salmoira, proteínas do leite (margarina de mesa e untables baixos en graxa), azucre (masa de follado), estabilizantes (untar reducidos e baixos en graxa), conservantes e aromas solubles en auga.

Os principais ingredientes na fase de graxa, a mestura de graxas, normalmente consisten nunha mestura de diferentes graxas e aceites. Para conseguir margarina coas características e funcionalidades desexadas, a proporción de graxas e aceites na mestura de graxas é decisiva para o rendemento do produto final.

As diversas graxas e aceites, xa sexa como mestura de graxas ou aceites únicos, almacénanse en tanques de almacenamento de aceite normalmente colocados fóra das instalacións de produción. Estes mantéñense a temperatura de almacenamento estable por encima do punto de fusión da graxa e baixo axitación para evitar o fraccionamento da graxa e facilitar a súa manipulación.

Ademais da mestura de graxas, a fase de graxa normalmente consiste en ingredientes liposolubles menores como emulsionantes, lecitina, sabor, cor e antioxidantes. Estes ingredientes menores son disoltos na mestura de graxas antes de engadir a fase acuosa, polo tanto, antes do proceso de emulsificación.

PREPARACIÓN DE EMULSIÓNS (ZONA 2)

A emulsión prepárase transferindo varios aceites e graxas ou mesturas de graxa ao tanque de emulsión. Normalmente, engádense primeiro as graxas de alto punto de fusión ou as mesturas de graxas seguidas das graxas de fusión máis baixa e do aceite líquido. Para completar a preparación da fase de graxa, engádense o emulsionante e outros ingredientes menores solubles en aceite á mestura de graxa. Cando todos os ingredientes para a fase graxa se mesturaron correctamente, engádese a fase acuosa e créase a emulsión cunha mestura intensiva pero controlada.

Pódense utilizar diferentes sistemas para medir os distintos ingredientes para a emulsión dos cales dous están traballando por lotes:

Sistema de caudalímetro

Sistema de tanque de pesaxe

Un sistema de emulsificación en liña continua é unha solución menos preferida pero usada, por exemplo, en liñas de alta capacidade onde hai un espazo limitado para os tanques de emulsión. Este sistema está utilizando bombas dosificadoras e medidores de caudal másico para controlar a relación das fases engadidas nun pequeno tanque de emulsión.

Todos os sistemas mencionados poden ser controlados de forma totalmente automática. Non obstante, algunhas plantas máis antigas aínda teñen sistemas de preparación de emulsións controlados manualmente, pero estes requiren man de obra e non se recomenda instalar hoxe en día debido ás estritas regras de rastrexabilidade.

O sistema de medidores de caudal baséase na preparación de emulsións por lotes na que as distintas fases e ingredientes se miden mediante medidores de fluxo másico cando se transfiren desde os distintos tanques de preparación de fases ao tanque de emulsión. A precisión deste sistema é de +/-0,3%. Este sistema caracterízase pola súa insensibilidade ás influencias externas como vibracións e sucidade.

O sistema de tanque de pesaxe é como o sistema de medidor de caudal baseado na preparación de emulsións por lotes. Aquí as cantidades de ingredientes e fases engádense directamente ao tanque de emulsión que está montado sobre células de carga controlando as cantidades engadidas ao tanque.

Normalmente, úsase un sistema de dous tanques para preparar a emulsión para poder executar a liña de cristalización continuamente. Cada tanque funciona como un tanque de preparación e tampón (tanque de emulsión), polo que a liña de cristalización alimentarase dun tanque mentres que no outro se preparará un novo lote e viceversa. Isto chámase sistema flip-flop.

Tamén é unha opción unha solución onde a emulsión se prepara nun tanque e, cando está lista, se transfire a un tanque tampón desde onde se alimenta a liña de cristalización. Este sistema chámase sistema premestura/buffer.

PASTEURIZACIÓN ( ZONA 3 )

Desde o tanque tampón, a emulsión é normalmente bombeada continuamente a través dun intercambiador de calor de placas (PHE) ou un intercambiador de calor de superficie raspada a baixa presión (SSHE) ou SSHE de alta presión para a pasteurización antes de entrar na liña de cristalización.

Para produtos cheos de graxa normalmente úsase un PHE. Para versións con baixo contido de graxa onde se espera que a emulsión presente unha viscosidade relativamente alta e para emulsións sensibles á calor (por exemplo, emulsións con alto contido en proteínas), recoméndase o sistema SPX como solución de baixa presión ou o SPX-PLUS como solución de alta presión.

O proceso de pasteurización ten varias vantaxes. Asegura a inhibición do crecemento bacteriano e do crecemento doutros microorganismos, mellorando así a estabilidade microbiolóxica da emulsión. A pasteurización da fase acuosa só é unha posibilidade, pero prefírese a pasteurización da emulsión completa xa que o proceso de pasteurización da emulsión minimizará o tempo de residencia desde o produto pasteurizado ata o recheo ou o envasado do produto final. Ademais, o produto é tratado nun proceso en liña desde a pasteurización ata o recheo ou o envasado do produto final e a pasteurización de calquera material de reelaboración está garantida cando se pasteuriza a emulsión completa.

Ademais, a pasteurización da emulsión completa garante que a emulsión se alimenta á liña de cristalización a unha temperatura constante logrando parámetros de procesamento constantes, temperaturas do produto e textura do produto. Ademais, impídese a aparición de emulsión precristalizada alimentada ao equipo de cristalización cando a emulsión se pasteuriza correctamente e se alimenta á bomba de alta presión a unha temperatura de 5-10 °C superior ao punto de fusión da fase de graxa.

Un proceso de pasteurización típico despois da preparación da emulsión a 45-55 °C incluirá unha secuencia de quecemento e mantemento da emulsión a 75-85 °C durante 16 segundos. e posteriormente un proceso de arrefriamento a unha temperatura de 45-55°C. A temperatura final depende do punto de fusión da fase graxa: canto maior sexa o punto de fusión, maior será a temperatura.

REFRIGERACIÓN, CRISTALIZACIÓN E AMASADO (ZONA 4)

 

A emulsión é bombeada ata a liña de cristalización mediante unha bomba de pistón de alta presión (HPP). A liña de cristalización para a produción de margarina e produtos relacionados normalmente consiste nun SSHE de alta presión que é arrefriado por medio de refrixeración de tipo amoníaco ou freón. As máquinas de rotor de pin e/ou cristalizadores intermedios adoitan incluírse na liña para engadir máis intensidade de amasado e tempo para a produción de produtos plásticos. Un tubo de repouso é o paso final da liña de cristalización e só se inclúe se o produto está embalado.

O corazón da liña de cristalización é o SSHE de alta presión, que a emulsión quente está super-arrefriada e cristaliza na superficie interna do tubo de refrixeración. A emulsión é raspada de forma eficiente polos raspadores xiratorios, polo que a emulsión é arrefriada e amasada simultaneamente. Cando a graxa da emulsión cristaliza, os cristais de graxa forman unha rede tridimensional atrapando as pingas de auga e o aceite líquido, dando como resultado produtos con propiedades de natureza semisólida de plástico.

Dependendo do tipo de produto que se vai fabricar e do tipo de graxas utilizadas para o produto en particular, a configuración da liña de cristalización (é dicir, a orde dos tubos de refrixeración e das máquinas de rotor de pin) pódese axustar para proporcionar a configuración óptima para o produto. produto concreto.

Dado que a liña de cristalización adoita fabricar máis dun produto graxo específico, o SSHE adoita estar composto por dúas ou máis seccións de refrixeración ou tubos de refrixeración para cumprir os requisitos dunha liña de cristalización flexible. Cando se producen diferentes produtos de graxa cristalizada de varias mesturas de graxas, é necesaria flexibilidade xa que as características de cristalización das mesturas poden diferir dunha mestura a outra.

O proceso de cristalización, as condicións de procesamento e os parámetros de procesamento teñen unha gran influencia nas características da margarina e dos produtos de untar finais. Ao deseñar unha liña de cristalización, é importante identificar as características dos produtos previstos para fabricar na liña. Para garantir o investimento no futuro, é necesaria a flexibilidade da liña, así como os parámetros de procesamento controlables individualmente, xa que a gama de produtos de interese pode cambiar co tempo, así como as materias primas.

A capacidade da liña está determinada pola superficie de refrixeración dispoñible do SSHE. Están dispoñibles máquinas de diferentes tamaños, desde liñas de baixa a alta capacidade. Tamén están dispoñibles varios graos de flexibilidade desde equipos de tubo único ata liñas de tubos múltiples, polo que liñas de procesamento altamente flexibles.

Despois de que o produto se enfríe no SSHE, entra na máquina de rotor de pin e/ou cristalizadores intermedios nos que se amasa durante un período de tempo determinado e cunha certa intensidade para favorecer a promoción da rede tridimensional, que a nivel macroscópico está a estrutura plástica. Se o produto está destinado a ser distribuído como produto envasado, entrará de novo no SSHE antes de que se instale no tubo de repouso antes do envasado. Se o produto se enche en vasos, non se inclúe ningún tubo de repouso na liña de cristalización.

EMBALAXE, ENCHEO E REFUSIÓN ( ZONA 5 )

No mercado están dispoñibles varias máquinas de envasado e recheo e non se describirán neste artigo. Non obstante, a consistencia do produto é moi diferente se se produce para ser envasado ou enchido. É obvio que un produto envasado debe presentar unha textura máis firme que un produto recheo e se esta textura non é a óptima, o produto será desviado ao sistema de refusión, derretido e engadido ao tanque tampón para o seu reprocesamento. Dispoñibles de diferentes sistemas de refusión pero os sistemas máis utilizados son PHE ou SSHE de baixa presión.

AUTOMATIZACIÓN

 

A margarina, como outros produtos alimenticios, en moitas fábricas prodúcese hoxe en día baixo estritos procedementos de rastrexabilidade. Estes procedementos que abarcan normalmente os ingredientes, a produción e o produto final dan como resultado non só unha mellora da seguridade alimentaria senón tamén unha calidade constante dos alimentos. As demandas de trazabilidade pódense implementar no sistema de control da fábrica e o sistema de control Shiputec está deseñado para controlar, rexistrar e documentar condicións e parámetros importantes relativos ao proceso de fabricación completo.

O sistema de control está equipado con protección por contrasinal e presenta o rexistro de datos históricos de todos os parámetros implicados na liña de procesamento de margarina, desde a información da receita ata a avaliación final do produto. O rexistro de datos inclúe a capacidade e saída da bomba de alta presión (l/hora e contrapresión), temperaturas do produto (incl. proceso de pasteurización) durante a cristalización, temperaturas de refrixeración (ou presións dos medios de refrixeración) do SSHE, velocidade do SSHE e as máquinas de rotor de pin, así como a carga de motores que executan a bomba de alta presión, o SSHE e as máquinas de rotor de pin.

Sistema de control

Durante o procesamento, enviaranse alarmas ao operador se os parámetros de procesamento do produto específico están fóra dos límites; establécense no editor de receitas antes da produción. Estas alarmas teñen que ser confirmadas manualmente e hai que tomar accións segundo os procedementos. Todas as alarmas gárdanse nun sistema de alarma histórico para a súa visualización posterior. Cando o produto sae da liña de produción nun formulario debidamente embalado ou cheo, está ademais do nome do produto normalmente marcado cunha data, hora e número de identificación do lote para un seguimento posterior. O historial completo de todos os pasos de produción implicados no proceso de fabricación arquivase así para a seguridade do produtor e do usuario final, o consumidor.

CIP

As plantas de limpeza CIP (CIP = cleaning in place) tamén forman parte dunha moderna instalación de margarina xa que as plantas de produción de margarina deben limparse regularmente. Para os produtos tradicionais de margarina, unha vez por semana é un intervalo de limpeza normal. Non obstante, para produtos sensibles como produtos baixos en graxa (alto contido en auga) e/ou altos contidos en proteínas, recoméndase intervalos máis curtos entre o CIP.

En principio, utilízanse dous sistemas CIP: plantas CIP que usan os medios de limpeza só unha vez ou as plantas CIP recomendadas que funcionan mediante unha solución tampón dos medios de limpeza onde medios como lejía, ácido e/ou desinfectantes son devoltos ao CIP individual. tanques de almacenamento despois do uso. Este último proceso é preferible xa que supón unha solución respectuosa co medio ambiente e é unha solución económica no que respecta ao consumo de produtos de limpeza e, polo tanto, ao custo destes.

No caso de que se instalen varias liñas de produción nunha mesma fábrica, é posible configurar pistas de limpeza paralelas ou sistemas de satélite CIP. Isto ten como resultado unha redución significativa do tempo de limpeza e do consumo de enerxía. Os parámetros do proceso CIP son automaticamente controlados e rexistrados para o seu seguimento posterior no sistema de control.

OBSERVACIÓNS FINAIS

Ao producir margarina e produtos afíns, é importante ter en conta que non só os ingredientes como os aceites e graxas empregados ou a receita do produto determinan a calidade do produto final senón tamén a configuración da planta, a parámetros de procesamento e estado da planta. Se a liña ou o equipo non están ben mantidos, existe o risco de que a liña non estea funcionando de forma eficiente. Polo tanto, para producir produtos de alta calidade é imprescindible unha planta que funcione ben, pero tamén é importante a elección dunha mestura de graxas con características que se correspondan coa aplicación final do produto, así como unha correcta configuración e elección dos parámetros de procesamento da planta. Por último, pero non menos importante, o produto final debe ser tratado á temperatura segundo o uso final.