Tecnologia di produzione della margarina

Tecnologia di produzione della margarina

SINTESI

Le aziende alimentari oggi sono come le altre aziende manifatturiere e non si concentrano solo sull'affidabilità e sulla qualità delle apparecchiature per la lavorazione degli alimenti, ma anche sui vari servizi che il fornitore delle apparecchiature per la lavorazione può fornire. Oltre alle efficienti linee di lavorazione che forniamo, possiamo essere un partner dalla fase iniziale dell'idea o del progetto fino alla fase finale di messa in servizio, per non dimenticare l'importante servizio post-vendita.

Shiputec ha più di 20 anni di esperienza nel settore della lavorazione e dell'imballaggio alimentare.

INTRODUZIONE ALLA NOSTRA TECNOLOGIA

VISIONE E IMPEGNO

Il segmento Shiputec progetta, produce e commercializza soluzioni di ingegneria di processo e automazione per i settori lattiero-caseario, alimentare, delle bevande, marittimo, farmaceutico e della cura personale attraverso le sue operazioni globali.

Ci impegniamo ad aiutare i nostri clienti in tutto il mondo a migliorare le prestazioni e la redditività dei loro impianti e processi di produzione. Raggiungiamo questo obiettivo offrendo un'ampia gamma di prodotti e soluzioni, dai componenti ingegnerizzati alla progettazione di impianti di processo completi, supportati da applicazioni e competenze di sviluppo leader a livello mondiale.

Continuiamo ad aiutare i nostri clienti a ottimizzare le prestazioni e la redditività dei loro impianti per tutta la loro vita utile con servizi di supporto su misura per le loro esigenze individuali attraverso un servizio clienti coordinato e una rete di ricambi.

ATTENZIONE AL CLIENTE

Shiputec sviluppa, produce e installa linee di lavorazione moderne, altamente efficienti e affidabili per l'industria alimentare. Per la produzione di prodotti grassi cristallizzati come margarina, burro, creme spalmabili e grassi Shiputec offre soluzioni che comprendono anche linee di processo per prodotti alimentari emulsionati come maionese, salse e condimenti.

PRODUZIONE DELLA MARGARINA

La margarina e i prodotti correlati contengono una fase acquosa e una fase grassa e possono quindi essere caratterizzati come emulsioni acqua in olio (A/O) in cui la fase acquosa è finemente dispersa sotto forma di goccioline nella fase grassa continua. A seconda dell'applicazione del prodotto, la composizione della fase grassa e il processo di produzione vengono scelti di conseguenza.

Oltre all'attrezzatura per la cristallizzazione, un moderno impianto di produzione di margarina e prodotti correlati includerà tipicamente vari serbatoi per lo stoccaggio dell'olio nonché per la preparazione dell'emulsionante, della fase acquosa e dell'emulsione; la dimensione e il numero dei serbatoi sono calcolati in base alla capacità dell'impianto e del portafoglio prodotti. L'impianto comprende anche un'unità di pastorizzazione e un impianto di rifusione. Pertanto, il processo di produzione può essere generalmente suddiviso nei seguenti sottoprocessi (vedere diagramma 1):

PREPARAZIONE DELLA FASE ACQUA E DELLA FASE GRASSO (ZONA 1)

La fase acquosa viene spesso preparata in batch nel serbatoio della fase acquosa. L'acqua dovrebbe essere di buona qualità potabile. Se non è possibile garantire la qualità dell'acqua potabile, l'acqua può essere sottoposta a un pretrattamento mediante ad esempio un sistema UV o un filtro.

Oltre all'acqua, la fase acquosa può essere costituita da sale o salamoia, proteine ​​del latte (margarina da tavola e creme spalmabili a basso contenuto di grassi), zucchero (pasta sfoglia), stabilizzanti (creme da spalmare a basso e basso contenuto di grassi), conservanti e aromi idrosolubili.

Gli ingredienti principali nella fase grassa, la miscela di grassi, sono normalmente costituiti da una miscela di grassi e oli diversi. Per ottenere una margarina con le caratteristiche e funzionalità desiderate, il rapporto tra grassi e oli nella miscela di grassi è decisivo per le prestazioni del prodotto finale.

I vari grassi e oli, sia come miscele di grassi che come oli singoli, vengono immagazzinati in serbatoi di stoccaggio dell'olio generalmente posizionati all'esterno dell'impianto di produzione. Questi vengono mantenuti a una temperatura di conservazione stabile, superiore al punto di fusione del grasso e sotto agitazione per evitare il frazionamento del grasso e consentire una facile manipolazione.

A parte la miscela di grassi, la fase grassa è tipicamente costituita da ingredienti liposolubili minori come emulsionante, lecitina, aroma, colore e antiossidanti. Questi ingredienti minori vengono disciolti nella miscela di grassi prima dell'aggiunta della fase acquosa, quindi prima del processo di emulsione.

PREPARAZIONE DELL'EMULSIONE (ZONA 2)

L'emulsione viene preparata trasferendo vari oli e grassi o miscele di grassi nel serbatoio dell'emulsione. Di solito, vengono aggiunti per primi i grassi ad alto punto di fusione o le miscele di grassi, seguiti dai grassi a basso punto di fusione e dall'olio liquido. Per completare la preparazione della fase grassa, alla miscela di grassi vengono aggiunti l'emulsionante e altri ingredienti minori oleosolubili. Quando tutti gli ingredienti per la fase grassa sono stati adeguatamente miscelati, viene aggiunta la fase acquosa e viene creata l'emulsione sotto miscelazione intensa ma controllata.

Per il dosaggio dei vari ingredienti dell'emulsione possono essere utilizzati diversi sistemi di cui due lavorano in batch:

Sistema di flussometro

Sistema di pesatura del serbatoio

Un sistema di emulsionamento continuo in linea è una soluzione meno preferita ma utilizzata, ad esempio, in linee ad alta capacità dove è disponibile uno spazio limitato per i serbatoi di emulsione. Questo sistema utilizza pompe dosatrici e misuratori di portata massica per controllare il rapporto delle fasi aggiunte in un piccolo serbatoio di emulsione.

I sistemi sopra menzionati possono tutti essere controllati in modo completamente automatico. Alcuni impianti più vecchi, tuttavia, dispongono ancora di sistemi di preparazione dell'emulsione controllati manualmente, ma questi richiedono molta manodopera e oggi se ne sconsiglia l'installazione a causa delle rigide regole di tracciabilità.

Il sistema di flussometro si basa sulla preparazione dell'emulsione batch in cui le varie fasi e gli ingredienti vengono misurati da misuratori di portata massica quando vengono trasferiti dai vari serbatoi di preparazione della fase al serbatoio dell'emulsione. La precisione di questo sistema è +/-0,3%. Questo sistema è caratterizzato dalla sua insensibilità agli influssi esterni come vibrazioni e sporco.

Il sistema del serbatoio di pesatura è come il sistema del flussometro basato sulla preparazione dell'emulsione batch-wise. Qui le quantità di ingredienti e fasi vengono aggiunte direttamente al serbatoio dell'emulsione che è montato su celle di carico che controllano le quantità aggiunte al serbatoio.

Tipicamente, per la preparazione dell'emulsione viene utilizzato un sistema a due serbatoi per poter far funzionare la linea di cristallizzazione in continuo. Ciascun serbatoio funziona come serbatoio di preparazione e di accumulo (serbatoio di emulsione), quindi la linea di cristallizzazione verrà alimentata da un serbatoio mentre nell'altro verrà preparato un nuovo batch e viceversa. Questo è chiamato il sistema flip-flop.

Un'altra opzione è una soluzione in cui l'emulsione viene preparata in un serbatoio e una volta pronta viene trasferita in un serbatoio tampone da cui viene alimentata la linea di cristallizzazione. Questo sistema è chiamato sistema premiscelato/buffer.

PASTORIZZAZIONE (ZONA 3)

Dal serbatoio tampone l'emulsione viene normalmente pompata in continuo attraverso uno scambiatore di calore a piastre (PHE) o uno scambiatore di calore a superficie raschiata a bassa pressione (SSHE) o SSHE ad alta pressione per la pastorizzazione prima di entrare nella linea di cristallizzazione.

Per i prodotti ricchi di grassi viene generalmente utilizzato un PHE. Per le versioni a basso contenuto di grassi in cui si prevede che l'emulsione presenti una viscosità relativamente elevata e per emulsioni sensibili al calore (ad esempio emulsioni con alto contenuto proteico) si consiglia il sistema SPX come soluzione a bassa pressione o SPX-PLUS come soluzione ad alta pressione.

Il processo di pastorizzazione presenta numerosi vantaggi. Assicura l'inibizione della crescita batterica e della crescita di altri microrganismi, migliorando così la stabilità microbiologica dell'emulsione. La pastorizzazione della sola fase acquosa è una possibilità, ma è preferibile la pastorizzazione dell'emulsione completa poiché il processo di pastorizzazione dell'emulsione ridurrà al minimo il tempo di permanenza dal prodotto pastorizzato al riempimento o al confezionamento del prodotto finale. Inoltre, il prodotto viene trattato in un processo in linea dalla pastorizzazione al riempimento o all'imballaggio del prodotto finale e la pastorizzazione di qualsiasi materiale di rilavorazione viene garantita quando l'emulsione completa viene pastorizzata.

Inoltre, la pastorizzazione dell'emulsione completa garantisce che l'emulsione venga alimentata alla linea di cristallizzazione a una temperatura costante ottenendo parametri di lavorazione, temperature del prodotto e consistenza del prodotto costanti. Inoltre, la formazione di emulsione precristallizzata alimentata all'apparecchiatura di cristallizzazione viene impedita quando l'emulsione viene opportunamente pastorizzata e alimentata alla pompa ad alta pressione ad una temperatura di 5-10°C superiore al punto di fusione della fase grassa.

Un tipico processo di pastorizzazione, dopo la preparazione dell'emulsione a 45-55°C, includerà una sequenza di riscaldamento e mantenimento dell'emulsione a 75-85°C per 16 secondi. e successivamente un processo di raffreddamento alla temperatura di 45-55°C. La temperatura finale dipende dal punto di fusione della fase grassa: maggiore è il punto di fusione, maggiore è la temperatura.

RAFFREDDAMENTO, CRISTALLIZZAZIONE E IMPASTO (ZONA 4 )

 

L'emulsione viene pompata alla linea di cristallizzazione mediante una pompa a pistoni ad alta pressione (HPP). La linea di cristallizzazione per la produzione di margarina e prodotti correlati è tipicamente costituita da un SSHE ad alta pressione raffreddato da mezzi di raffreddamento di tipo ammoniaca o freon. Nella linea sono spesso inclusi macchinari a rotore a perni e/o cristallizzatori intermedi per aggiungere intensità e tempo di impasto aggiuntivi per la produzione di prodotti in plastica. Un tubo di riposo è la fase finale della linea di cristallizzazione ed è incluso solo se il prodotto è confezionato.

Il cuore della linea di cristallizzazione è l'SSHE ad alta pressione, in cui l'emulsione calda viene superraffreddata e cristallizzata sulla superficie interna del tubo di raffreddamento. L'emulsione viene raschiata in modo efficiente dai raschiatori rotanti, quindi l'emulsione viene raffreddata e impastata contemporaneamente. Quando il grasso presente nell'emulsione cristallizza, i cristalli di grasso formano una rete tridimensionale che intrappola le gocce d'acqua e l'olio liquido, dando come risultato prodotti con proprietà di natura plastica semisolida.

A seconda del tipo di prodotto da realizzare e del tipo di grassi utilizzati per il particolare prodotto, la configurazione della linea di cristallizzazione (ovvero l'ordine dei tubi di raffreddamento e delle macchine a rotore a perni) può essere regolata per fornire la configurazione ottimale per il particolare prodotto.

Poiché la linea di cristallizzazione solitamente produce più di un prodotto grasso specifico, l'SSHE è spesso costituito da due o più sezioni di raffreddamento o tubi di raffreddamento per soddisfare i requisiti di una linea di cristallizzazione flessibile. Quando si producono diversi prodotti grassi cristallizzati da varie miscele di grassi, è necessaria flessibilità poiché le caratteristiche di cristallizzazione delle miscele potrebbero differire da una miscela all'altra.

Il processo di cristallizzazione, le condizioni di lavorazione e i parametri di lavorazione hanno una grande influenza sulle caratteristiche della margarina finale e dei prodotti spalmabili. Quando si progetta una linea di cristallizzazione, è importante identificare le caratteristiche dei prodotti che si prevede di realizzare sulla linea. Per garantire l'investimento per il futuro, sono necessari la flessibilità della linea e parametri di lavorazione controllabili individualmente, poiché la gamma di prodotti di interesse potrebbe cambiare nel tempo così come le materie prime.

La capacità della linea è determinata dalla superficie di raffreddamento disponibile dell'SSHE. Sono disponibili macchine di diverse dimensioni che vanno dalle linee a bassa capacità ad alta capacità. Sono inoltre disponibili vari gradi di flessibilità, dalle apparecchiature a tubo singolo alle linee a tubi multipli, quindi linee di lavorazione altamente flessibili.

Dopo essere stato raffreddato nel SSHE, il prodotto entra nella macchina a rotori e/o cristallizzatori intermedi in cui viene impastato per un certo periodo di tempo e con una certa intensità per favorire la promozione della rete tridimensionale, che a livello macroscopico c'è la struttura plastica. Se il prodotto è destinato ad essere distribuito come prodotto confezionato, entrerà nuovamente nell'SSHE prima di depositarsi nel tubo di riposo prima del confezionamento. Se il prodotto viene riempito in tazze, nella linea di cristallizzazione non è previsto alcun tubo di riposo.

IMBALLAGGIO, RIEMPIMENTO E RIFUSIONE (ZONA 5)

Sul mercato sono disponibili diverse macchine confezionatrici e riempitrici che non verranno descritte in questo articolo. Tuttavia la consistenza del prodotto è molto diversa se viene prodotto per essere confezionato o riempito. È ovvio che un prodotto confezionato deve presentare una consistenza più compatta rispetto a un prodotto riempito e se questa consistenza non è ottimale il prodotto verrà deviato al sistema di rifusione, fuso e aggiunto al serbatoio tampone per il riprocessamento. Sono disponibili diversi sistemi di rifusione, ma i sistemi più utilizzati sono PHE o SSHE a bassa pressione.

AUTOMAZIONE

 

La margarina, come altri prodotti alimentari, oggi viene prodotta in molte fabbriche secondo rigorose procedure di tracciabilità. Queste procedure che riguardano tipicamente gli ingredienti, la produzione e il prodotto finale si traducono non solo in una maggiore sicurezza alimentare ma anche in una qualità alimentare costante. Le richieste di tracciabilità possono essere implementate nel sistema di controllo della fabbrica e il sistema di controllo Shiputec è progettato per controllare, registrare e documentare condizioni e parametri importanti riguardanti l'intero processo di produzione.

Il sistema di controllo è dotato di protezione tramite password e prevede la registrazione storica dei dati di tutti i parametri coinvolti nella linea di lavorazione della margarina, dalle informazioni sulla ricetta alla valutazione del prodotto finale. La registrazione dei dati comprende la capacità e la potenza della pompa ad alta pressione (l/ora e contropressione), le temperature del prodotto (incluso il processo di pastorizzazione) durante la cristallizzazione, le temperature di raffreddamento (o le pressioni dei mezzi di raffreddamento) dell'SSHE, la velocità dell'SSHE e le macchine a rotore a perni, nonché il carico dei motori che azionano la pompa ad alta pressione, l'SSHE e le macchine a rotore a perni.

Sistema di controllo

Durante la lavorazione, verranno inviati allarmi all'operatore se i parametri di lavorazione per il prodotto specifico sono fuori limiti; questi vengono impostati nell'editor delle ricette prima della produzione. Questi allarmi devono essere riconosciuti manualmente e devono essere intraprese le azioni previste dalle procedure. Tutti gli allarmi vengono memorizzati in un sistema di allarme storico per una visione successiva. Quando il prodotto lascia la linea di produzione in una forma adeguatamente imballata o riempita, il nome del prodotto viene solitamente contrassegnato con una data, un'ora e un numero di identificazione del lotto per una successiva tracciabilità. La storia completa di tutte le fasi produttive coinvolte nel processo di lavorazione viene così archiviata per la sicurezza del produttore e dell'utilizzatore finale, il consumatore.

CIP

Anche gli impianti di pulizia CIP (CIP = cleaning in place) fanno parte di un moderno impianto di margarina poiché gli impianti di produzione della margarina dovrebbero essere puliti regolarmente. Per i tradizionali prodotti a base di margarina una volta alla settimana è un normale intervallo di pulizia. Tuttavia, per i prodotti sensibili come quelli a basso contenuto di grassi (alto contenuto di acqua) e/o ad alto contenuto proteico, si consigliano intervalli più brevi tra il CIP.

In linea di principio vengono utilizzati due sistemi CIP: gli impianti CIP che utilizzano i mezzi detergenti una sola volta oppure gli impianti CIP consigliati che funzionano tramite una soluzione tampone dei mezzi detergenti in cui mezzi come liscivie, acidi e/o disinfettanti vengono restituiti al singolo CIP serbatoi di stoccaggio dopo l'uso. Quest'ultimo processo è preferito poiché rappresenta una soluzione rispettosa dell'ambiente ed è una soluzione economica per quanto riguarda il consumo di detergenti e quindi il costo di questi.

Nel caso in cui in uno stabilimento siano installate più linee di produzione, è possibile impostare percorsi di pulizia paralleli o sistemi satellitari CIP. Ciò si traduce in una significativa riduzione dei tempi di pulizia e del consumo energetico. I parametri del processo CIP vengono controllati e registrati automaticamente per essere successivamente tracciati nel sistema di controllo.

OSSERVAZIONI FINALI

Quando si produce margarina e prodotti affini, è importante tenere presente che non sono solo gli ingredienti come gli oli e i grassi utilizzati o la ricetta del prodotto a determinare la qualità del prodotto finale, ma anche la configurazione dell'impianto, la parametri di lavorazione e stato dell'impianto. Se la linea o l'attrezzatura non sono ben manutenute, c'è il rischio che la linea non funzioni in modo efficiente. Pertanto, per realizzare prodotti di alta qualità, è fondamentale un impianto ben funzionante ma è importante anche la scelta della miscela di grassi con caratteristiche corrispondenti all'applicazione finale del prodotto, nonché una corretta configurazione e scelta dei parametri di lavorazione dell'impianto. Ultimo ma non meno importante, il prodotto finale deve essere trattato a temperatura in base all'utilizzo finale.