RESUMEN EJECUTIVO
Hoy en día, las empresas alimentarias, al igual que otras empresas manufactureras, no solo se centran en la fiabilidad y la calidad de los equipos de procesamiento de alimentos, sino también en los diversos servicios que el proveedor puede ofrecer. Además de las eficientes líneas de procesamiento que suministramos, podemos ser su socio desde la fase inicial de la idea o el proyecto hasta la puesta en marcha final, sin olvidar el importante servicio posventa.
Shiputec cuenta con más de 20 años de experiencia en la industria del procesamiento y envasado de alimentos.
INTRODUCCIÓN A NUESTRA TECNOLOGÍA
VISIÓN Y COMPROMISO
El segmento Shiputec diseña, fabrica y comercializa soluciones de ingeniería de procesos y automatización para las industrias láctea, alimentaria, de bebidas, marítima, farmacéutica y de cuidado personal a través de sus operaciones globales.
Nos comprometemos a ayudar a nuestros clientes en todo el mundo a mejorar el rendimiento y la rentabilidad de sus plantas y procesos de fabricación. Lo logramos 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 a nivel mundial.
Continuamos ayudando a nuestros clientes a optimizar el rendimiento y la rentabilidad de sus plantas a lo largo de su vida útil, mediante servicios de soporte adaptados a sus necesidades individuales a través de una red coordinada de atención al cliente y suministro de repuestos.
ENFOQUE EN EL CLIENTE
Shiputec desarrolla, fabrica e instala líneas de procesamiento modernas, altamente eficientes y confiables para la industria alimentaria. Para la producción de grasas cristalizadas como margarina, mantequilla, cremas para untar y mantecas, Shiputec ofrece soluciones que también incluyen líneas de procesamiento para productos alimenticios emulsionados como mayonesa, salsas y aderezos.
PRODUCCIÓN DE MARGARINA
La margarina y productos similares contienen una fase acuosa y una fase grasa, por lo que pueden caracterizarse como emulsiones de agua en aceite (A/O), en las que la fase acuosa se encuentra finamente dispersa en forma de gotitas dentro de la fase grasa continua. La composición de la fase grasa y el proceso de fabricación se seleccionan en función de la aplicación del producto.
Además del equipo de cristalización, una planta de fabricación moderna de margarina y productos afines suele incluir 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 planta también incluye una unidad de pasteurización y una planta de refundición. Por lo tanto, el proceso de fabricación se puede dividir, en general, en los siguientes subprocesos (véase el diagrama 1):
PREPARACIÓN DE LA FASE ACUOSA Y LA FASE GRASA (ZONA 1)
La fase acuosa se prepara generalmente por lotes en el tanque de almacenamiento. El agua debe ser potable. Si no se puede garantizar su potabilidad, se puede someter a un pretratamiento, por ejemplo, mediante un sistema de luz ultravioleta o de filtración.
Además del agua, la fase acuosa puede consistir en sal o salmuera, proteínas de la leche (margarina de mesa y margarinas bajas en grasa), azúcar (hojaldre), estabilizantes (margarinas bajas en grasa y reducidas en grasa), conservantes y aromas solubles en agua.
Los principales componentes de la fase grasa, la mezcla de grasas, suelen consistir en una combinación de diferentes grasas y aceites. Para obtener una margarina con las características y funcionalidades deseadas, la proporción de grasas y aceites en la mezcla de grasas es fundamental para el rendimiento del producto final.
Las distintas grasas y aceites, ya sean mezclas o aceites individuales, se almacenan en tanques ubicados generalmente fuera de la planta de producción. Estos tanques se mantienen a una temperatura de almacenamiento estable, superior al punto de fusión de la grasa, y bajo agitación constante para evitar su fraccionamiento y facilitar su manipulación.
Además de la mezcla de grasas, la fase grasa suele contener ingredientes liposolubles en menor cantidad, como emulsionante, lecitina, saborizante, colorante y antioxidantes. Estos ingredientes se disuelven en la mezcla de grasas antes de añadir la fase acuosa, es decir, antes del proceso de emulsificación.
PREPARACIÓN DE LA EMULSIÓN (ZONA 2)
Diagrama 1:
1. Preparación de la fase acuosa y la fase grasa (zona 1),
2. Preparación de la emulsión (zona 2),
3. Pasteurización (zona 3),
4. Zona de enfriamiento, cristalización y amasado (zona 4),
5. Empaquetado y refundición (zona 5)
La emulsión se prepara transfiriendo diversos aceites y grasas, o mezclas de grasas, al tanque de emulsión. Generalmente, se añaden primero las grasas o mezclas de grasas de alto punto de fusión, seguidas de las de menor punto de fusión y el aceite líquido. Para completar la preparación de la fase grasa, se añaden el emulsionante y otros ingredientes secundarios liposolubles a la mezcla de grasas. Una vez que todos los ingredientes de la fase grasa se han mezclado adecuadamente, se añade la fase acuosa y se crea la emulsión mediante una mezcla intensiva pero controlada.
Para dosificar los distintos ingredientes de la emulsión se pueden utilizar diferentes sistemas, dos de los cuales funcionan por lotes:
- Sistema de medición de flujo
- Sistema de tanque de pesaje
Un sistema de emulsificación continua en línea es una solución menos preferida, pero utilizada, por ejemplo, en líneas de alta capacidad donde el espacio para los tanques de emulsión es limitado. Este sistema utiliza bombas dosificadoras y caudalímetros másicos para controlar la proporción de las fases añadidas a un pequeño tanque de emulsión.
Los sistemas mencionados anteriormente pueden controlarse de forma totalmente automática. Sin embargo, algunas plantas más antiguas aún cuentan con sistemas de preparación de emulsiones controlados manualmente, pero estos requieren mucha mano de obra y no se recomienda su instalación hoy en día debido a las estrictas normas de trazabilidad.
El sistema de medición de flujo se basa en la preparación de emulsiones por lotes, donde las distintas fases e ingredientes se miden mediante caudalímetros másicos al transferirlos desde los tanques de preparación de cada fase 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 similar al sistema de caudalímetro basado en la preparación de emulsiones por lotes. En este caso, las cantidades de ingredientes y fases se añaden directamente al tanque de emulsión, el cual está equipado con celdas de carga que controlan las cantidades añadidas.
Normalmente, se utiliza un sistema de dos tanques para preparar la emulsión y así poder operar la línea de cristalización de forma continua. Cada tanque funciona como tanque de preparación y de almacenamiento intermedio (tanque de emulsión), de modo que la línea de cristalización se alimenta desde un tanque mientras se prepara un nuevo lote en el otro, y viceversa. Este sistema se denomina sistema de doble alimentación (flip-flop).
Otra opción es preparar la emulsión en un tanque y, una vez lista, transferirla a un tanque de almacenamiento desde donde se alimenta la línea de cristalización. Este sistema se denomina sistema de premezcla/amortiguador.
PASTEURIZACIÓN (ZONA 3)
Desde el tanque de almacenamiento intermedio, la emulsión se bombea normalmente de forma continua a través de un intercambiador de calor de placas (PHE), un intercambiador de calor de superficie raspada de baja presión (SSHE) o un SSHE de alta presión para la pasteurización antes de entrar en la línea de cristalización.
Para productos con alto contenido de grasa, se suele utilizar un intercambiador de calor de placas (PHE). Para versiones con menor contenido de grasa, donde se espera que la emulsión presente una viscosidad relativamente alta, y para emulsiones termosensibles (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 presenta varias ventajas. Garantiza la inhibición del crecimiento bacteriano y de otros microorganismos, mejorando así la estabilidad microbiológica de la emulsión. Si bien es posible pasteurizar solo la fase acuosa, se prefiere la pasteurización de la emulsión completa, ya que este proceso minimiza el tiempo de espera entre el producto pasteurizado y el envasado final. Además, el producto se trata en línea, desde la pasteurización hasta el envasado final, y se garantiza la pasteurización de cualquier material reprocesado al pasteurizar la emulsión completa.
Además, la pasteurización de la emulsión completa garantiza que esta se alimente a la línea de cristalización a temperatura constante, logrando así parámetros de procesamiento, temperaturas y textura del producto uniformes. Asimismo, se evita la formación de emulsión precristalizada en el equipo de cristalización cuando la emulsión se pasteuriza adecuadamente y se alimenta a la bomba de alta presión a una temperatura entre 5 y 10 °C superior al punto de fusión de la fase grasa.
Un proceso típico de pasteurización, tras la preparación de la emulsión a 45-55 °C, incluye un calentamiento y mantenimiento de la emulsión a 75-85 °C durante 16 segundos, seguido de un enfriamiento hasta alcanzar 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 AMASADO (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 afines suele constar de un intercambiador de calor de alta presión (SSHE) refrigerado con amoníaco o freón. A menudo se incluyen en la línea máquinas de rotor de pines y/o cristalizadores intermedios para aumentar la intensidad y el tiempo de amasado en la producción de productos plásticos. El tubo de reposo es la etapa final de la línea de cristalización y solo se incluye si el producto está envasado.
El núcleo de la línea de cristalización es el intercambiador de calor de alta presión (SSHE), donde la emulsión caliente se superenfría y cristaliza en la superficie interna del tubo de enfriamiento. La emulsión se raspa eficazmente mediante raspadores giratorios, enfriándose y amasándose simultáneamente. Al cristalizarse la grasa en la emulsión, los cristales forman una red tridimensional que atrapa las gotas de agua y el aceite líquido, dando como resultado productos con propiedades semisólidas plásticas.
En función del tipo de producto que se vaya a fabricar y del tipo de grasas que se utilicen para dicho producto, la configuración de la línea de cristalización (es decir, el orden de los tubos de refrigeración y de las máquinas de rotor de pines) se puede ajustar para proporcionar la configuración óptima para el producto en cuestión.
Dado que la línea de cristalización suele fabricar más de un producto graso específico, el SSHE a menudo consta de dos o más secciones de enfriamiento o tubos refrigerantes para cumplir con los requisitos de una línea de cristalización flexible. Al producir diferentes productos de grasa cristalizada a partir de diversas mezclas de grasas, se necesita flexibilidad, ya que las características de cristalización de las mezclas pueden variar de una a otra.
El proceso de cristalización, las condiciones y los parámetros de procesamiento influyen notablemente en las características de la margarina y los productos para untar finales. Al diseñar una línea de cristalización, es fundamental identificar las características de los productos que se fabricarán en ella. Para garantizar la rentabilidad de la inversión a futuro, es necesaria la flexibilidad de la línea, así como parámetros de procesamiento controlables individualmente, dado que la gama de productos de interés y las materias primas pueden variar con el tiempo.
La capacidad de la línea viene determinada por la superficie de refrigeración disponible del intercambiador de calor de superficie. Se dispone de máquinas de diferentes tamaños, desde líneas de baja hasta alta capacidad. Asimismo, se ofrece una amplia gama de flexibilidad, desde equipos de un solo tubo hasta líneas de múltiples tubos, lo que da como resultado líneas de procesamiento altamente flexibles.
Tras enfriar el producto en el SSHE, este pasa a la máquina de rotor de pines o a los cristalizadores intermedios, donde se amasa durante un tiempo determinado y con cierta intensidad para favorecer la formación de la red tridimensional, que a nivel macroscópico constituye la estructura plástica. Si el producto se va a distribuir envasado, volverá a pasar por el SSHE antes de reposar en el tubo previo al envasado. Si el producto se envasa en vasos, no se incluye ningún tubo de reposo en la línea de cristalización.
ENVASADO, LLENADO Y REFUSIÓN (ZONA 5)
En el mercado existen diversas máquinas de envasado y llenado que no se describirán en este artículo. Sin embargo, la consistencia del producto varía considerablemente según se trate de un producto envasado o llenado. Es evidente que un producto envasado debe tener una textura más firme que un producto llenado, y si esta textura no es la óptima, el producto se desviará al sistema de refundición, donde se fundirá y se añadirá al tanque de almacenamiento para su reprocesamiento. Existen diferentes sistemas de refundición, pero los más utilizados son el intercambiador de calor de placas (PHE) o el intercambiador de calor de superficie de baja presión (SSHE).
AUTOMATIZACIÓN
La margarina, al igual que otros productos alimenticios, se produce hoy en día en muchas fábricas bajo estrictos procedimientos de trazabilidad. Estos procedimientos, que abarcan los ingredientes, la producción y el producto final, no solo mejoran la seguridad alimentaria, sino que también garantizan una calidad constante. Los requisitos de trazabilidad pueden implementarse en el sistema de control de la fábrica, y el sistema de control de Shiputec está diseñado para controlar, registrar y documentar las condiciones y parámetros importantes relacionados con todo el proceso de fabricación.
El sistema de control está equipado con protección por contraseña y registra el historial de datos 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 caudal 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 intercambiador de calor de superficie (SSHE), la velocidad del SSHE y de las máquinas de rotor de pines, así como la carga de los motores que accionan la bomba de alta presión, el SSHE y las máquinas de rotor de pines.
Sistema de control
Durante el procesamiento, se enviarán alarmas al operador si los parámetros de procesamiento del producto específico están fuera de los límites establecidos en el editor de recetas antes de la producción. Estas alarmas deben confirmarse manualmente y deben tomarse las medidas correspondientes según los procedimientos establecidos. Todas las alarmas se almacenan en un sistema de historial para su posterior consulta. Cuando el producto sale de la línea de producción debidamente envasado, además del nombre del producto, se le suele indicar la fecha, la hora y el número de lote para su posterior seguimiento. De esta forma, se archiva el historial completo de todas las etapas del proceso de fabricación para la seguridad del productor y del usuario final, el consumidor.
CIP
Las plantas de limpieza CIP (limpieza in situ) también forman parte de una moderna planta de margarina, ya que estas deben limpiarse periódicamente. Para los productos de margarina tradicionales, una limpieza semanal es lo habitual. Sin embargo, para productos delicados como los bajos en grasa (con alto contenido de agua) o los que contienen alto contenido proteico, se recomiendan intervalos más cortos entre las limpiezas CIP.
En principio, se utilizan dos sistemas CIP: plantas CIP que emplean los agentes de limpieza una sola vez o las plantas CIP recomendadas, que funcionan mediante una solución tampón de los agentes de limpieza, donde sustancias como la lejía, el ácido y/o los desinfectantes se devuelven a los depósitos de almacenamiento CIP individuales tras su uso. Este último proceso es preferible, ya que representa una solución respetuosa con el medio ambiente y resulta económica en cuanto al consumo de agentes de limpieza y, por consiguiente, a su coste.
En caso de que se instalen varias líneas de producción en una misma fábrica, es posible configurar sistemas de limpieza CIP paralelos o sistemas satélite. Esto reduce significativamente el tiempo de limpieza y el consumo de energía. Los parámetros del proceso CIP se controlan y registran automáticamente para su posterior seguimiento en el sistema de control.
OBSERVACIONES FINALES
Al producir margarina y productos afines, es importante tener en cuenta que la calidad del producto final no depende únicamente de los ingredientes, como los aceites y grasas utilizados, o de la receta, sino también de la configuración de la planta, los parámetros de procesamiento y su estado. Si la línea o el equipo no reciben un mantenimiento adecuado, existe el riesgo de que la línea no funcione de manera eficiente. Por lo tanto, para producir productos de alta calidad, es fundamental contar con una planta que funcione correctamente, pero también es importante la elección de una mezcla de grasas con características que correspondan a la aplicación final del producto, así como una configuración y selección correctas de los parámetros de procesamiento de la planta. Por último, pero no menos importante, el producto final debe someterse a un tratamiento térmico adecuado para su uso final.
Fecha de publicación: 21 de enero de 2026
