טכנולוגיה לייצור מרגרינה

טכנולוגיה לייצור מרגרינה

תקציר מנהלים

חברות המזון כיום הן כמו עסקים יצרניים אחרים, לא רק מתמקדות באמינות ואיכות הציוד לעיבוד המזון אלא גם בשירותים שונים שספק ציוד העיבוד יכול לספק. מלבד קווי העיבוד היעילים שאנו מספקים, אנו יכולים להיות שותפים משלב הרעיון או הפרויקט הראשוני ועד לשלב ההזמנה הסופי, שלא לשכוח את השירות החשוב לאחר השוק.

ל- Shiputec יש יותר מ-20 שנות ניסיון בתעשיית עיבוד המזון והאריזה.

מבוא לטכנולוגיה שלנו

חזון ומחויבות

מגזר Shiputec מעצב, מייצר ומשווק פתרונות הנדסת תהליכים ואוטומציה לתעשיות החלב, המזון, המשקאות, ימיות, תרופות וטיפוח אישי באמצעות פעילותו הגלובלית.

אנו מחויבים לעזור ללקוחותינו בכל רחבי העולם לשפר את הביצועים והרווחיות של מפעל הייצור והתהליכים שלהם. אנו משיגים זאת על ידי הצעת מגוון רחב של מוצרים ופתרונות החל מרכיבים מהונדסים ועד לתכנון של מפעלי תהליך שלמים הנתמכים על ידי יישומים מובילים בעולם ומומחיות פיתוח.

אנו ממשיכים לעזור ללקוחותינו לייעל את הביצועים והרווחיות של המפעל שלהם לאורך חיי השירות שלו עם שירותי תמיכה המותאמים לצרכיהם האישיים באמצעות שירות לקוחות מתואם ורשת חלקי חילוף.

פוקוס לקוח

Shiputec מפתחת, מייצרת ומתקינה קווי עיבוד חדישים, יעילים ואמינים לתעשיית המזון. לייצור מוצרי שומן מגובשים כמו מרגרינה, חמאה, ממרחים וקיצורים Shiputec מציעה פתרונות הכוללים גם קווי תהליך למוצרי מזון מתחלבים כגון מיונז, רטבים ורטבים.

ייצור מרגרינה

מרגרינה ומוצרים נלווים מכילים שלב מים ושלב שומן ולכן ניתן לאפיין אותם כתחליב מים בשמן (W/O) שבהם שלב המים מפוזר דק כטיפות בשלב השומן הרציף. בהתאם ליישום המוצר, הרכב שלב השומן ותהליך הייצור נבחרים בהתאם.

מלבד ציוד ההתגבשות, מתקן ייצור מודרני למרגרינה ומוצרים נלווים יכלול בדרך כלל מכלים שונים לאחסון שמן וכן להכנת מתחלב, שלב מים ואמולסיה; גודל ומספר המיכלים מחושבים על סמך קיבולת המפעל ותיק המוצרים. המתקן כולל גם יחידת פסטור ומתקן התכה מחדש. לפיכך, באופן כללי ניתן לחלק את תהליך הייצור לתת-התהליכים הבאים (נא ראה תרשים 1):

הכנת שלב המים ושלב השומן (אזור 1)

לעתים קרובות מכינים את שלב המים באופן אצווה במיכל שלב המים. המים צריכים להיות באיכות טובה לשתייה. אם לא ניתן להבטיח איכות שתייה של מים, ניתן לעבור טיפול מקדים באמצעות מערכת UV או סינון.

מלבד המים, שלב המים יכול להיות מורכב ממלח או מי מלח, חלבוני חלב (מרגרינה שולחנית וממרחים דלי שומן), סוכר (בצק עלים), מייצבים (ממרחים מופחתים ודלי שומן), חומרים משמרים וטעמים מסיסים במים.

המרכיבים העיקריים בשלב השומן, תערובת השומן, מורכבים בדרך כלל מתערובת של שומנים ושמנים שונים. על מנת להשיג מרגרינה עם המאפיינים והפונקציונליות הרצויים, יחס השומנים והשמנים בתערובת השומן הוא מכריע לביצועי המוצר הסופי.

השומנים והשמנים השונים, כתערובת שומן או שמנים בודדים, מאוחסנים במיכלי אחסון נפט הממוקמים בדרך כלל מחוץ למתקן הייצור. אלה נשמרים בטמפרטורת אחסון יציבה מעל נקודת ההיתוך של השומן ותחת ערבול על מנת למנוע שבר של השומן ולאפשר טיפול קל.

מלבד תערובת השומן, שלב השומן מורכב בדרך כלל ממרכיבים מסיסים בשומן מינוריים כמו מתחלב, לציטין, חומרי טעם, צבע ונוגדי חמצון. מרכיבים מינוריים אלו מומסים בתערובת השומן לפני הוספת שלב המים, ובכך לפני תהליך האמולסיפיקציה.

הכנת אמולסיה ( אזור 2 )

את האמולסיה מכינים על ידי העברת שמנים שונים ותערובות שומן או שומן למיכל האמולסיה. בדרך כלל, השומנים או תערובות השומנים הנמסים גבוהים מתווספים תחילה ולאחר מכן את השומנים הנמסים יותר ואת השמן הנוזלי. להשלמת הכנת שלב השומן, מוסיפים לתערובת השומן את המתחלב ושאר מרכיבים מינוריים מסיסים בשמן. לאחר ערבוב נכון של כל המרכיבים לשלב השומן, מוסיפים את שלב המים ויוצרים את האמולסיה בערבוב אינטנסיבי אך מבוקר.

ניתן להשתמש במערכות שונות למדידת המרכיבים השונים לאמולסיה שבהן שניים פועלים באצווה:

מערכת מד זרימה

מערכת מיכלי שקילה

מערכת אמולסיפיקציה רציפה בשורה היא פתרון פחות מועדף אך משומש, למשל, בקווים בעלי קיבולת גבוהה שבהם יש מקום מוגבל למיכלי אמולסיה. מערכת זו משתמשת במשאבות מינון ובמדדי זרימת מסה כדי לשלוט על היחס בין השלבים שנוספו למיכל אמולסיה קטן.

כל המערכות הנ"ל ניתנות לשליטה אוטומטית מלאה. עם זאת, בחלק מהמפעלים הישנים יותר יש עדיין מערכות הכנת אמולסיה מבוקרות ידנית, אך אלו דורשות עבודה ולא מומלץ להתקין כיום בשל כללי העקיבות המחמירים.

מערכת מד הזרימה מבוססת על הכנת אמולסיה אצווה בה מודדים את השלבים והמרכיבים השונים על ידי מדי זרימה מסה כשהם מועברים ממיכלי הכנת הפאזות השונים לתוך מיכל האמולסיה. הדיוק של מערכת זו הוא +/-0.3%. מערכת זו מאופיינת בחוסר רגישות שלה להשפעות חיצוניות כמו רעידות ולכלוך.

מערכת מיכלי השקילה היא כמו מערכת מד הזרימה המבוססת על הכנת תחליב אצווה. כאן מוסיפים את כמויות המרכיבים והשלבים ישירות למיכל האמולסיה המותקן על תאי עומס השולטים בכמויות הנוספות למיכל.

בדרך כלל, מערכת שני מיכלים משמשת להכנת האמולסיה על מנת להיות מסוגל להפעיל את קו ההתגבשות ברציפות. כל מיכל פועל כמיכל הכנה וחיץ (מיכל אמולסיה), ובכך קו ההתגבשות יוזן ממיכל אחד בעוד שבשני תוכנה אצווה חדשה ולהיפך. זה נקרא מערכת כפכפים.

פתרון בו מכינים את האמולסיה במיכל אחד וכשהיא מוכנה מועברת למיכל חיץ ממנו מוזנת קו ההתגבשות היא גם אפשרות. מערכת זו נקראת premix/buffer system.

פסטוריזציה ( אזור 3 )

ממיכל החיץ, האמולסיה נשאבת בדרך כלל ברציפות דרך מחליף חום צלחות (PHE) או מחליף חום משטח מגורד בלחץ נמוך (SSHE), או SSHE בלחץ גבוה לפסטור לפני הכניסה לקו ההתגבשות.

למוצרי שומן מלא משתמשים בדרך כלל ב-PHE. עבור גרסאות שומן נמוכות יותר שבהן האמולסיה צפויה להפגין צמיגות גבוהה יחסית ועבור אמולסיות רגישות לחום (למשל תחליבים עם תכולת חלבון גבוהה) מומלצת מערכת SPX כתמיסת לחץ נמוך או SPX-PLUS כתמיסת לחץ גבוה.

לתהליך הפסטור מספר יתרונות. זה מבטיח עיכוב של צמיחת חיידקים וצמיחה של מיקרו-אורגניזמים אחרים, ובכך משפר את היציבות המיקרוביולוגית של האמולסיה. פסטור של שלב המים בלבד הוא אפשרות, אך עדיף פסטור של האמולסיה השלמה מאחר שתהליך הפסטור של האמולסיה יקטין את זמן השהייה ממוצר מפוסטר למילוי או אריזה של המוצר הסופי. כמו כן, המוצר מטופל בתהליך in-line מפיסטור ועד למילוי או אריזה של המוצר הסופי ופיסטור של כל חומר עיבוד מובטח כאשר האמולסיה השלמה מפוסטרת.

בנוסף, פסטור של האמולסיה השלמה מבטיח שהאמולסיה מוזנת לקו ההתגבשות בטמפרטורה קבועה תוך השגת פרמטרי עיבוד קבועים, טמפרטורות המוצר ומרקם המוצר. בנוסף, נמנעת התרחשות של אמולסיה מראש המוזנת לציוד ההתגבשות כאשר האמולסיה מפוסטרת כהלכה ומוזנת למשאבת הלחץ הגבוה בטמפרטורה הגבוהה ב-5-10 מעלות צלזיוס מנקודת ההיתוך של שלב השומן.

תהליך פיסטור טיפוסי יכלול לאחר הכנת האמולסיה ב-45-55°C רצף חימום והחזקה של האמולסיה ב-75-85°C למשך 16 שניות. ובהמשך תהליך קירור לטמפרטורה של 45-55 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הסופית תלויה בנקודת ההיתוך של שלב השומן: ככל שנקודת ההיתוך גבוהה יותר, הטמפרטורה גבוהה יותר.

קירור, התגבשות ולישה (אזור 4)

 

האמולסיה נשאבת לקו ההתגבשות באמצעות משאבת בוכנה בלחץ גבוה (HPP). קו ההתגבשות לייצור מרגרינה ומוצרים נלווים מורכב בדרך כלל מ-SSHE בלחץ גבוה אשר מקורר על ידי אמצעי קירור מסוג אמוניה או פריאון. מכונות רוטור פינים ו/או מגבשי ביניים נכללים לרוב בקו על מנת להוסיף עוצמת לישה נוספת וזמן לייצור מוצרי פלסטיק. צינור מנוחה הוא השלב האחרון של קו ההתגבשות והוא כלול רק אם המוצר ארוז.

הלב של קו ההתגבשות הוא SSHE בלחץ גבוה, שהתחליב החם סופר מקורר ומתגבש על פני השטח הפנימיים של צינור הקירור. האמולסיה נגרדת ביעילות על ידי המגרדים המסתובבים, כך שהתחליב צונן ולישה בו זמנית. כאשר השומן באמולסיה מתגבש, גבישי השומן יוצרים רשת תלת מימדית הלוכדת את טיפות המים ואת השמן הנוזלי, וכתוצאה מכך נוצרים מוצרים בעלי תכונות של פלסטיק חצי מוצק.

בהתאם לסוג המוצר שייצר וסוג השומנים המשמשים למוצר המסוים, ניתן להתאים את התצורה של קו ההתגבשות (כלומר סדר צינורות הקירור ומכונות רוטור הפינים) כדי לספק את התצורה האופטימלית עבור מוצר מסוים.

מכיוון שקו ההתגבשות מייצר בדרך כלל יותר ממוצר שומן ספציפי אחד, ה-SSHE מורכב לרוב משני או יותר חלקי קירור או צינורות קירור על מנת לעמוד בדרישות לקו התגבשות גמיש. כאשר מייצרים מוצרי שומן מגובשים שונים של תערובות שומן שונות, יש צורך בגמישות מכיוון שמאפייני ההתגבשות של התערובות עשויים להיות שונים מתערובת אחת לאחרת.

לתהליך ההתגבשות, לתנאי העיבוד ולפרמטרי העיבוד יש השפעה רבה על המאפיינים של מוצרי המרגרינה והממרח הסופיים. בתכנון קו התגבשות חשוב לזהות את מאפייני המוצרים המתוכננים לייצור בקו. כדי להבטיח את ההשקעה לעתיד, יש צורך בגמישות של הקו, כמו גם פרמטרי עיבוד הניתנים לשליטה בנפרד, שכן מגוון המוצרים המעניינים עשוי להשתנות עם הזמן, כמו גם חומרי גלם.

הקיבולת של הקו נקבעת על ידי משטח הקירור הזמין של ה-SSHE. מכונות בגדלים שונים זמינות, החל מקווים בעלי קיבולת נמוכה ועד גבוהה. כמו כן, דרגות שונות של גמישות זמינות מציוד צינור בודד ועד קווי צינור מרובים, ובכך קווי עיבוד גמישים ביותר.

לאחר קירור המוצר ב-SSHE, הוא נכנס למכונת רוטור הפינים ו/או למגבשי ביניים בהם לישה לפרק זמן מסוים ובעוצמה מסוימת על מנת לסייע בקידום רשת התלת מימד, אשר ברמה המקרוסקופית נמצא המבנה הפלסטי. אם המוצר מיועד להפצה כמוצר עטוף, הוא ייכנס שוב ל-SSHE לפני שהוא מתיישב בצינור המנוחה לפני העטיפה. אם המוצר ממולא בכוסות, אין צינור מנוחה כלול בקו ההתגבשות.

אריזה, מילוי והתכה מחדש ( אזור 5 )

מכונות אריזה ומילוי שונות זמינות בשוק ולא יתוארו במאמר זה. עם זאת, העקביות של המוצר שונה מאוד אם הוא מיוצר לארוז או למילוי. ברור שמוצר ארוז חייב להפגין מרקם מוצק יותר ממוצר מלא ואם מרקם זה אינו אופטימלי המוצר יופנה למערכת ההיתוך מחדש, יימס ויתווסף למיכל החיץ לצורך עיבוד חוזר. קיימות מערכות התכה חוזרות שונות אך המערכות הנפוצות ביותר הן PHE או SSHE בלחץ נמוך.

אוטומציה

 

מרגרינה, כמו מוצרי מזון אחרים, מיוצרת כיום במפעלים רבים תחת נהלי עקיבות קפדניים. נהלים אלה המכסים בדרך כלל את המרכיבים, הייצור והמוצר הסופי מביאים לא רק לבטיחות מזון משופרת אלא גם לאיכות מזון קבועה. ניתן ליישם דרישות עקיבות במערכת הבקרה של המפעל ומערכת הבקרה של Shiputec נועדה לשלוט, לתעד ולתעד תנאים ופרמטרים חשובים הנוגעים לתהליך הייצור המלא.

מערכת הבקרה מצוידת בהגנה באמצעות סיסמה וכוללת רישום נתונים היסטוריים של כל הפרמטרים המעורבים בקו עיבוד המרגרינה, ממידע על המתכון ועד להערכת המוצר הסופית. רישום הנתונים כולל את הקיבולת והתפוקה של משאבת הלחץ הגבוה (l/שעה ולחץ אחורי), טמפרטורות המוצר (כולל תהליך פיסטור) במהלך ההתגבשות, טמפרטורות קירור (או לחצי אמצעי קירור) של ה-SSHE, מהירות ה-SSHE ו מכונות רוטור הפינים וכן עומס מנועים המפעילים את משאבת הלחץ הגבוה, ה-SSHE ומכונות רוטור הפינים.

מערכת בקרה

במהלך העיבוד, יישלחו אזעקות למפעיל אם פרמטרי העיבוד של המוצר הספציפי מחוץ לגבולות; אלה מוגדרים בעורך המתכונים לפני הייצור. יש לאשר את האזעקות הללו באופן ידני ולבצע פעולות בהתאם לנהלים. כל האזעקות מאוחסנות במערכת אזעקה היסטורית לצפייה מאוחרת יותר. כאשר המוצר עוזב את קו הייצור בצורה ארוזה או מלאה בצורה מתאימה, הוא מלבד שם המוצר מסומן בדרך כלל עם תאריך, שעה ומספר זיהוי אצווה למעקב מאוחר יותר. ההיסטוריה המלאה של כל שלבי הייצור המעורבים בתהליך הייצור מתוייקת אפוא לביטחון היצרן ומשתמש הקצה, הצרכן.

CIP

גם מפעלי ניקוי CIP (CIP = cleaning in place) הם חלק ממתקן מרגרינה מודרני שכן יש לנקות מפעלי ייצור מרגרינה על בסיס קבוע. עבור מוצרי מרגרינה מסורתיים פעם בשבוע הוא מרווח ניקוי רגיל. עם זאת, עבור מוצרים רגישים כמו דל שומן (תכולת מים גבוהה) ו/או מוצרים המכילים חלבון גבוה, מומלץ יותר מרווחי זמן בין ה-CIP.

באופן עקרוני, נעשה שימוש בשתי מערכות CIP: מפעלי CIP המשתמשים באמצעי הניקוי פעם אחת בלבד או מפעלי ה-CIP המומלצים הפועלים באמצעות תמיסת חיץ של מדיית הניקוי שבה מחזירים חומרים כגון לוב, חומצה ו/או חומרי חיטוי ל-CIP הבודד. מיכלי אחסון לאחר השימוש. התהליך האחרון מועדף מאחר והוא מהווה פתרון ידידותי לסביבה והוא מהווה פתרון חסכוני ביחס לצריכת חומרי ניקוי ובכך לעלותם.

במקרה בו מותקנים מספר קווי ייצור במפעל אחד, ניתן להקים מסלולי ניקוי מקבילים או מערכות לווין CIP. זה מביא להפחתה משמעותית בזמן הניקוי ובצריכת האנרגיה. הפרמטרים של תהליך CIP נשלטים אוטומטית ונרשמים למעקב מאוחר יותר במערכת הבקרה.

הערות אחרונות

כאשר מייצרים מרגרינה ומוצרים נלווים, חשוב לזכור שלא רק המרכיבים כמו השמנים והשומנים המשמשים או המתכון של המוצר הם שקובעים את איכות המוצר הסופי אלא גם תצורת הצמח, פרמטרי עיבוד ומצב המפעל. אם הקו או הציוד אינם מתוחזקים היטב, קיים סיכון שהקו אינו פועל ביעילות. לכן, כדי לייצר מוצרים באיכות גבוהה, מפעל מתפקד היטב הוא חובה אך הבחירה בתערובת שומן בעלת מאפיינים התואמים את היישום הסופי של המוצר חשובה גם כן, כמו גם תצורה נכונה ובחירה של פרמטרי עיבוד של המפעל. אחרון חביב על המוצר הסופי לעבור טיפול בטמפרטורה בהתאם לשימוש הסופי.