Tecnología de producción de margarina.

Tecnología de producción de margarina.

RESUMEN EJECUTIVO

Hoy en día, las empresas de alimentos son como otras empresas manufactureras y no solo se centran en la confiabilidad y la calidad de los equipos de procesamiento de alimentos, sino también en los diversos servicios que el proveedor del equipo de procesamiento puede brindar. Además de las eficientes líneas de procesamiento que entregamos, podemos ser socios desde la idea inicial o la etapa del proyecto hasta la fase final de puesta en servicio, sin olvidar el importante servicio posventa.

Shiputec tiene más de 20 años de experiencia en la industria de procesamiento y envasado de alimentos.

INTRODUCCIÓN A NUESTRA TECNOLOGÍA

VISIÓN Y COMPROMISO

El segmento Shiputec diseña, fabrica y comercializa soluciones de automatización e ingeniería de procesos para las industrias láctea, alimentaria, de bebidas, marina, farmacéutica y de cuidado personal a través de sus operaciones globales.

Estamos comprometidos a ayudar a nuestros clientes en todo el mundo a mejorar el rendimiento y la rentabilidad de sus plantas y procesos de fabricación. Logramos esto ofreciendo una amplia gama de productos y soluciones, desde componentes de ingeniería hasta el diseño de plantas de proceso completas respaldadas por aplicaciones y experiencia en desarrollo líderes en el mundo.

Seguimos ayudando a nuestros clientes a optimizar el rendimiento y la rentabilidad de su planta durante toda su vida útil con servicios de soporte adaptados a sus necesidades individuales a través de una red coordinada de servicio al cliente y repuestos.

ENFOQUE AL CLIENTE

Shiputec desarrolla, fabrica e instala líneas de procesamiento modernas, altamente eficientes y confiables para la industria alimentaria. Para la producción de productos grasos cristalizados como margarina, mantequilla, productos para untar y mantecas, Shiputec ofrece soluciones que también comprenden líneas de proceso para productos alimenticios emulsionados como mayonesa, salsas y aderezos.

PRODUCCIÓN DE MARGARINA

La margarina y los productos relacionados contienen una fase acuosa y una fase grasa y, por lo tanto, pueden caracterizarse como emulsiones de agua en aceite (W/O) en las que la fase acuosa está finamente dispersada como gotitas en la fase grasa continua. Dependiendo de la aplicación del producto, se elige en consecuencia la composición de la fase grasa y el proceso de fabricación.

Además del equipo de cristalización, una moderna instalación de fabricación de margarina y productos relacionados normalmente incluirá varios tanques para el almacenamiento de aceite, así como para la preparación de emulsionantes, fases acuosas y emulsiones; El tamaño y la cantidad de tanques se calculan en función de la capacidad de la planta y la cartera de productos. La instalación también incluye una unidad de pasteurización y una instalación de refundición. Así, el proceso de fabricación se puede dividir en general en los siguientes subprocesos (ver diagrama 1):

PREPARACIÓN DE LA FASE AGUA Y DE LA FASE GRASA (ZONA 1)

La fase acuosa a menudo se prepara por lotes en el tanque de fase acuosa. El agua debe ser de buena calidad potable. Si no se puede garantizar la calidad del agua potable, se puede someter el agua a un tratamiento previo mediante, por ejemplo, un sistema UV o de filtrado.

Además del agua, la fase acuosa puede consistir en sal o salmuera, proteínas de la leche (margarina de mesa y productos para untar bajos en grasa), azúcar (hojaldre), estabilizantes (productos para untar reducidos y bajos en grasa), conservantes y sabores solubles en agua.

Los ingredientes principales de la fase grasa, la mezcla de grasas, normalmente consisten en una mezcla de diferentes grasas y aceites. Para lograr una margarina con las características y funcionalidades deseadas, la proporción de grasas y aceites en la mezcla de grasas es decisiva para el desempeño del producto final.

Las diversas grasas y aceites, ya sea como mezclas de grasas o como aceites individuales, se almacenan en tanques de almacenamiento de aceite que normalmente se encuentran fuera de las instalaciones de producción. Estos se mantienen a una temperatura de almacenamiento estable por encima del punto de fusión de la grasa y bajo agitación para evitar el fraccionamiento de la grasa y permitir una fácil manipulación.

Además de la mezcla de grasas, la fase grasa normalmente consta de ingredientes menores solubles en grasa, como emulsionantes, lecitina, saborizantes, colorantes y antioxidantes. Estos ingredientes menores se disuelven en la mezcla de grasas antes de agregar la fase acuosa, es decir, antes del proceso de emulsificación.

PREPARACIÓN DE LA EMULSIÓN ( ZONA 2 )

La emulsión se prepara transfiriendo varios aceites y grasas o mezclas de grasas al tanque de emulsión. Por lo general, primero se agregan las grasas o mezclas de grasas de alto punto de fusión, seguidas de las grasas de punto de fusión más bajo y el aceite líquido. Para completar la preparación de la fase grasa, se añaden a la mezcla de grasas el emulsionante y otros ingredientes menores solubles en aceite. Cuando todos los ingredientes de la fase grasa se han mezclado adecuadamente, se agrega la fase acuosa y se crea la emulsión bajo una mezcla intensiva pero controlada.

Se pueden utilizar diferentes sistemas para dosificar los distintos ingredientes de la emulsión, dos de los cuales funcionan por lotes:

Sistema de caudalímetro

Sistema de tanque de pesaje

Un sistema de emulsificación continuo en línea es una solución menos preferida pero utilizada, por ejemplo, en líneas de alta capacidad donde se dispone de espacio limitado para tanques de emulsión. Este sistema utiliza bombas dosificadoras y medidores de flujo másico para controlar la proporción de las fases agregadas en un pequeño tanque de emulsión.

Todos los sistemas mencionados anteriormente se pueden controlar de forma totalmente automática. Sin embargo, algunas plantas más antiguas todavía tienen sistemas de preparación de emulsión controlados manualmente, pero requieren mucha mano de obra y no se recomienda su instalación hoy en día debido a las estrictas reglas de trazabilidad.

El sistema de caudalímetro se basa en la preparación de emulsión por lotes en la que las distintas fases e ingredientes se miden mediante caudalímetros másicos cuando se transfieren desde los distintos tanques de preparación de fases al tanque de emulsión. La precisión de este sistema es de +/-0,3%. Este sistema se caracteriza por su insensibilidad a influencias externas como vibraciones y suciedad.

El sistema de tanque de pesaje es como el sistema de medidor de flujo basado en la preparación de emulsión por lotes. Aquí las cantidades de ingredientes y fases se agregan directamente al tanque de emulsión que está montado en celdas de carga que controlan las cantidades agregadas al tanque.

Normalmente, se utiliza un sistema de dos tanques para preparar la emulsión para poder hacer funcionar la línea de cristalización de forma continua. Cada tanque funciona como tanque de preparación y buffer (tanque de emulsión), por lo que la línea de cristalización se alimentará desde un tanque mientras que en el otro se preparará un nuevo lote y viceversa. A esto se le llama sistema flip-flop.

También es una opción una solución en la que la emulsión se prepara en un tanque y, cuando está lista, se transfiere a un tanque intermedio desde donde se alimenta la línea de cristalización. Este sistema se llama sistema de premezcla/tampón.

PASTEURIZACIÓN ( ZONA 3 )

Desde el tanque intermedio, la emulsión normalmente se bombea continuamente a través de un intercambiador de calor de placas (PHE) o un intercambiador de calor de superficie raspada (SSHE) de baja presión, o SSHE de alta presión para la pasteurización antes de ingresar a la línea de cristalización.

Para productos con toda la grasa se suele utilizar un PHE. Para versiones bajas en grasa donde se espera que la emulsión exhiba una viscosidad relativamente alta y para emulsiones sensibles al calor (por ejemplo, emulsiones con alto contenido de proteínas), se recomienda el sistema SPX como solución de baja presión o el SPX-PLUS como solución de alta presión.

El proceso de pasteurización tiene varias ventajas. Asegura la inhibición del crecimiento bacteriano y de otros microorganismos, mejorando así la estabilidad microbiológica de la emulsión. La pasteurización de la fase acuosa sólo es una posibilidad, pero se prefiere la pasteurización de la emulsión completa ya que el proceso de pasteurización de la emulsión minimizará el tiempo de residencia desde el producto pasteurizado hasta el llenado o envasado del producto final. Además, el producto se trata en un proceso en línea desde la pasteurización hasta el llenado o envasado del producto final y se garantiza la pasteurización de cualquier material de reelaboración cuando se pasteuriza la emulsión completa.

Además, la pasteurización de la emulsión completa garantiza que la emulsión se alimente a la línea de cristalización a una temperatura constante, logrando parámetros de procesamiento, temperaturas del producto y textura del producto constantes. Además, se evita la aparición de emulsión precristalizada alimentada al equipo de cristalización cuando la emulsión se pasteuriza adecuadamente y se alimenta a la bomba de alta presión a una temperatura de 5 a 10°C superior al punto de fusión de la fase grasa.

Un proceso de pasteurización típico, después de la preparación de la emulsión a 45-55°C, incluirá una secuencia de calentamiento y mantenimiento de la emulsión a 75-85°C durante 16 segundos. y posteriormente un proceso de enfriamiento hasta una temperatura de 45-55°C. La temperatura final depende del punto de fusión de la fase grasa: cuanto mayor sea el punto de fusión, mayor será la temperatura.

ENFRIAMIENTO, CRISTALIZACIÓN Y AMAZADO (ZONA 4)

 

La emulsión se bombea a la línea de cristalización mediante una bomba de pistón de alta presión (HPP). La línea de cristalización para la producción de margarina y productos relacionados normalmente consta de un SSHE de alta presión que se enfría mediante un medio refrigerante de tipo amoníaco o freón. A menudo se incluyen en la línea máquinas con rotor de pasadores y/o cristalizadores intermedios para agregar intensidad de amasado y tiempo adicionales para la producción de productos plásticos. Un tubo de reposo es el paso final de la línea de cristalización y sólo se incluye si el producto está envasado.

El corazón de la línea de cristalización es el SSHE de alta presión, en el que la emulsión tibia se sobreenfría y cristaliza en la superficie interna del tubo de enfriamiento. Los raspadores giratorios raspan eficientemente la emulsión, por lo que la emulsión se enfría y se amasa simultáneamente. Cuando la grasa de la emulsión cristaliza, los cristales de grasa forman una red tridimensional que atrapa las gotas de agua y el aceite líquido, lo que da como resultado productos con propiedades de naturaleza plástica semisólida.

Dependiendo del tipo de producto a fabricar y del tipo de grasas utilizadas para el producto en particular, la configuración de la línea de cristalización (es decir, el orden de los tubos de enfriamiento y las máquinas con rotor de pasadores) se puede ajustar para proporcionar la configuración óptima para el producto. producto concreto.

Dado que la línea de cristalización generalmente fabrica más de un producto graso específico, el SSHE a menudo consta de dos o más secciones de enfriamiento o tubos de enfriamiento para cumplir con los requisitos de una línea de cristalización flexible. Cuando se producen diferentes productos de grasa cristalizada de varias mezclas de grasas, se necesita flexibilidad ya que las características de cristalización de las mezclas pueden diferir de una mezcla a otra.

El proceso de cristalización, las condiciones de procesamiento y los parámetros de procesamiento tienen una gran influencia en las características de la margarina final y los productos para untar. Al diseñar una línea de cristalización, es importante identificar las características de los productos que se planea fabricar en la línea. Para asegurar la inversión para el futuro es necesaria flexibilidad de la línea así como parámetros de procesamiento controlables individualmente, ya que con el tiempo la gama de productos de interés puede cambiar, así como las materias primas.

La capacidad de la línea está determinada por la superficie de enfriamiento disponible del SSHE. Hay máquinas de diferentes tamaños disponibles, desde líneas de baja hasta alta capacidad. También se encuentran disponibles varios grados de flexibilidad, desde equipos de un solo tubo hasta líneas de múltiples tubos, es decir, líneas de procesamiento altamente flexibles.

Después de que el producto es enfriado en el SSHE, ingresa a la máquina de rotor de púas y/o cristalizadores intermedios en los que se amasa durante un cierto período de tiempo y con cierta intensidad para ayudar a la promoción de la red tridimensional, que a nivel macroscópico está la estructura plástica. Si el producto está destinado a distribuirse como un producto envuelto, ingresará nuevamente al SSHE antes de asentarse en el tubo de reposo antes de envolverlo. Si el producto se llena en vasos, no se incluye ningún tubo de reposo en la línea de cristalización.

ENVASADO, LLENADO Y REFUSIÓN ( ZONA 5 )

En el mercado se encuentran disponibles varias máquinas envasadoras y llenadoras que no se describirán en este artículo. Sin embargo, la consistencia del producto es muy diferente si se produce para ser envasado o envasado. Es obvio que un producto envasado debe presentar una textura más firme que un producto envasado y si esta textura no es óptima, el producto se desviará al sistema de refundición, se funde y se añade al tanque intermedio para su reprocesamiento. Se encuentran disponibles diferentes sistemas de refundición, pero los sistemas más utilizados son PHE o SSHE de baja presión.

AUTOMATIZACIÓN

 

La margarina, al igual que otros productos alimenticios, hoy en día se produce en muchas fábricas bajo estrictos procedimientos de trazabilidad. Estos procedimientos que normalmente abarcan los ingredientes, la producción y el producto final dan como resultado no sólo una mayor seguridad alimentaria sino también una calidad constante de los alimentos. Las demandas de trazabilidad se pueden implementar en el sistema de control de la fábrica y el sistema de control Shiputec está diseñado para controlar, registrar y documentar condiciones y parámetros importantes relacionados con todo el proceso de fabricación.

El sistema de control está equipado con protección por contraseña y presenta registro de datos históricos de todos los parámetros involucrados en la línea de procesamiento de margarina, desde la información de la receta hasta la evaluación del producto final. El registro de datos incluye la capacidad y el rendimiento de la bomba de alta presión (l/hora y contrapresión), las temperaturas del producto (incluido el proceso de pasteurización) durante la cristalización, las temperaturas de enfriamiento (o presiones del medio de enfriamiento) del SSHE, la velocidad del SSHE y las máquinas con rotor de pasadores, así como la carga de motores que accionan la bomba de alta presión, el SSHE y las máquinas con rotor de pasadores.

sistema de control

Durante el procesamiento, se enviarán alarmas al operador si los parámetros de procesamiento para el producto específico están fuera de los límites; estos se configuran en el editor de recetas antes de la producción. Estas alarmas deben reconocerse manualmente y deben tomarse medidas de acuerdo con los procedimientos. Todas las alarmas se almacenan en un sistema de alarma histórico para verlas más tarde. Cuando el producto sale de la línea de producción en una forma adecuadamente empaquetada o llena, además del nombre del producto, generalmente se marca con una fecha, hora y un número de identificación de lote para su seguimiento posterior. De este modo se archiva el historial completo de todos los pasos productivos implicados en el proceso de fabricación para la seguridad del productor y del usuario final, el consumidor.

PIC

Las plantas de limpieza CIP (CIP = limpieza in situ) también forman parte de una moderna instalación de margarina, ya que las plantas de producción de margarina deben limpiarse periódicamente. Para los productos de margarina tradicionales, una vez a la semana es un intervalo de limpieza normal. Sin embargo, para productos sensibles como productos bajos en grasas (alto contenido de agua) y/o altos en proteínas, se recomiendan intervalos más cortos entre los CIP.

En principio, se utilizan dos sistemas CIP: plantas CIP que utilizan los medios de limpieza solo una vez o las plantas CIP recomendadas que funcionan a través de una solución tampón de los medios de limpieza donde medios como lejía, ácido y/o desinfectantes se devuelven al CIP individual. tanques de almacenamiento después de su uso. Se prefiere este último proceso ya que representa una solución respetuosa con el medio ambiente y es una solución económica en cuanto al consumo de agentes de limpieza y, por tanto, al coste de los mismos.

En caso de que se instalen varias líneas de producción en una fábrica, es posible instalar pistas de limpieza paralelas o sistemas satélite CIP. Esto se traduce en una reducción significativa del tiempo de limpieza y del consumo de energía. Los parámetros del proceso CIP se controlan y registran automáticamente para su posterior seguimiento en el sistema de control.

COMENTARIOS FINALES

Al producir margarina y productos relacionados, es importante tener en cuenta que no son sólo los ingredientes como los aceites y grasas utilizados o la receta del producto los que determinan la calidad del producto final, sino también la configuración de la planta, la parámetros de procesamiento y el estado de la planta. Si la línea o el equipo no reciben un buen mantenimiento, existe el riesgo de que la línea no funcione de manera eficiente. Por lo tanto, para producir productos de alta calidad, es imprescindible una planta que funcione bien, pero también es importante la elección de la mezcla de grasas con características que correspondan a la aplicación final del producto, así como una correcta configuración y elección de los parámetros de procesamiento de la planta. Por último, pero no menos importante, el producto final debe ser tratado a temperatura de acuerdo con el uso final..