Margariini tootmistehnoloogia

KOMMENTEERITUD KOKKUVÕTE

Tänapäeva toiduettevõtted on nagu teisedki tootmisettevõtted, kes ei keskendu mitte ainult toiduainete töötlemise seadmete töökindlusele ja kvaliteedile, vaid ka mitmesugustele teenustele, mida töötlemisseadmete tarnija pakkuda suudab. Lisaks tõhusatele töötlemisliinidele, mida tarnime, saame olla partneriks alates esialgsest ideest või projekti etapist kuni lõpliku kasutuselevõtu etapini, rääkimata olulisest järelturuteenusest.

Shiputecil on toiduainete töötlemise ja pakendamise valdkonnas üle 20 aasta kogemust.

TUTVUSTUS MEIE TEHNOLOOGIAGA

VISIOON JA PÜHENDUMUS

Shiputeci segment projekteerib, toodab ja turustab oma ülemaailmse tegevuse kaudu protsessitehnika ja automatiseerimislahendusi piima-, toidu-, joogi-, mere-, farmaatsia- ja isikuhooldustööstusele.

Oleme pühendunud oma klientide abistamisele kogu maailmas, et parandada nende tootmisüksuste ja protsesside jõudlust ja kasumlikkust. Selle saavutame, pakkudes laia valikut tooteid ja lahendusi alates projekteeritud komponentidest kuni terviklike protsessitehaste projekteerimiseni, mida toetavad maailma juhtivad rakendused ja arenduskogemus.

Aitame oma klientidel jätkuvalt optimeerida oma tehase jõudlust ja kasumlikkust kogu selle kasutusea jooksul, pakkudes nende individuaalsetele vajadustele kohandatud tugiteenuseid koordineeritud klienditeeninduse ja varuosade võrgustiku kaudu.

KLIENDIKESKSUS

Shiputec arendab, toodab ja paigaldab toiduainetööstusele kaasaegseid, suure tõhususega ja töökindlaid töötlemisliine. Kristalliseeritud rasvatoodete, näiteks margariini, või, määrete ja rasvade tootmiseks pakub Shiputec lahendusi, mis hõlmavad ka emulgeeritud toiduainete, näiteks majoneesi, kastmete ja salatikastmete töötlemisliine.

MARGARIINI TOOTMINE

Margariin ja sellega seotud tooted sisaldavad veefaasi ja rasvafaasi ning seega võib neid iseloomustada kui vesi-õlis (W/O) emulsioone, milles veefaas on peenelt hajutatud tilkadena pidevas rasvafaasis. Sõltuvalt toote kasutusest valitakse vastavalt ka rasvafaasi koostis ja tootmisprotsess.

Lisaks kristalliseerimisseadmetele sisaldab moodne margariini ja sellega seotud toodete tootmisüksus tavaliselt mitmesuguseid mahuteid õli hoidmiseks, samuti emulgaatori, veefaasi ja emulsiooni ettevalmistamiseks; mahutite suurus ja arv arvutatakse tehase ja tooteportfelli võimsuse põhjal. Rajatis sisaldab ka pastöriseerimisüksust ja ümbersulatusüksust. Seega saab tootmisprotsessi üldiselt jagada järgmisteks alamprotsessideks (vt diagramm 1):

VEEFAASI JA RASVAFAASI ETTEVALMISTUS (TSOON 1)

Veefaas valmistatakse sageli partiidena ette veefaasi paagis. Vesi peaks olema hea joogivee kvaliteediga. Kui joogivee kvaliteediga vett ei saa garanteerida, saab vett eeltöödelda näiteks UV- või filtrisüsteemi abil.

Lisaks veele võib veefaas koosneda soolast või soolveest, piimavalkudest (lauamargariin ja madala rasvasisaldusega võided), suhkrust (lehttaigen), stabilisaatoritest (vähendatud ja madala rasvasisaldusega võided), säilitusainetest ja vees lahustuvatest lõhna- ja maitseainetest.

Rasvafaasi, rasvasegu peamised koostisosad koosnevad tavaliselt erinevate rasvade ja õlide segust. Soovitud omaduste ja funktsionaalsusega margariini saavutamiseks on rasvade ja õlide suhe rasvasegus lõpptoote toimivuse seisukohalt otsustav.

Erinevaid rasvu ja õlisid, kas rasvasegu või üksikute õlidena, hoitakse õlimahutites, mis asuvad tavaliselt väljaspool tootmisüksust. Neid hoitakse stabiilsel säilitustemperatuuril, mis on kõrgem rasva sulamistemperatuurist, ja segatakse, et vältida rasva fraktsioneerumist ja võimaldada hõlpsat käitlemist.

Lisaks rasvasegule koosneb rasvafaas tavaliselt väiksematest rasvlahustuvatest koostisosadest, nagu emulgaator, letsitiin, lõhna- ja maitseained, värvained ja antioksüdandid. Need väiksemad koostisosad lahustatakse rasvasegus enne veefaasi lisamist, seega enne emulgeerimisprotsessi.

EMULSIOONI VALMISTAMINE (TSOON 2)

 Diagramm 1:

1. Veefaasi ja rasvafaasi ettevalmistamine (tsoon 1),

2. Emulsiooni ettevalmistamine (tsoon 2),

3. Pastöriseerimine (tsoon 3),

4. Jahutus-, kristalliseerimis- ja sõtkumisala (tsoon 4),

5. Pakkimine ja ümbersulatamine (tsoon 5)

Emulsioon valmistatakse erinevate õlide ja rasvade või rasvasegude ülekandmise teel emulsioonipaaki. Tavaliselt lisatakse kõigepealt kõrge sulamistemperatuuriga rasvad või rasvasegud, seejärel madalama sulamistemperatuuriga rasvad ja vedel õli. Rasvafaasi valmistamise lõpuleviimiseks lisatakse rasvasegule emulgaator ja muud õlis lahustuvad väiksemad koostisosad. Kui kõik rasvafaasi koostisosad on korralikult segatud, lisatakse veefaas ja intensiivse, kuid kontrollitud segamise teel luuakse emulsioon.

Emulsiooni erinevate koostisosade doseerimiseks saab kasutada erinevaid süsteeme, millest kaks töötavad partiidena:

1. Voolumõõturi süsteem
2. Kaalumispaagi süsteem

Pidev emulgeerimissüsteem liinis on vähem eelistatud, kuid seda kasutatakse näiteks suure läbilaskevõimega liinidel, kus emulsioonipaakide jaoks on vähe ruumi. See süsteem kasutab doseerimispumpasid ja massivoolumõõtureid, et kontrollida lisatavate faaside suhet väikesesse emulsioonipaaki.

Kõiki ülalmainitud süsteeme saab täisautomaatselt juhtida. Mõnel vanemal tehasel on siiski endiselt käsitsi juhitavad emulsioonide ettevalmistamise süsteemid, kuid need on töömahukad ja rangete jälgitavuse reeglite tõttu ei ole nende paigaldamine tänapäeval soovitatav.

Voolumõõturisüsteem põhineb partiide kaupa emulsiooni ettevalmistamisel, kus erinevaid faase ja koostisosi mõõdetakse massivoolumõõturitega, kui need üle kantakse erinevate faaside ettevalmistamise mahutitest emulsioonimahutisse. Selle süsteemi täpsus on +/-0,3%. Seda süsteemi iseloomustab tundlikkus väliste mõjude, näiteks vibratsiooni ja mustuse suhtes.

Kaalumispaagi süsteem sarnaneb voolumõõturi süsteemiga, mis põhineb partiide kaupa emulsiooni valmistamisel. Siin lisatakse koostisosade ja faaside kogused otse emulsioonipaaki, mis on paigaldatud koormusanduritele, mis kontrollivad paaki lisatavaid koguseid.

Tavaliselt kasutatakse emulsiooni valmistamiseks kahepaagiga süsteemi, et kristalliseerimisliini saaks pidevalt käitada. Iga paak toimib ettevalmistus- ja puhverpaagina (emulsioonipaagina), seega kristalliseerimisliini toidetakse ühest paagist, samal ajal kui uus partii valmistatakse teises ja vastupidi. Seda nimetatakse flip-flop süsteemiks.

Samuti on võimalik lahendus, kus emulsioon valmistatakse ühes paagis ja kui see on valmis, viiakse see puhverpaaki, kust see kristalliseerimisliinile suunatakse. Seda süsteemi nimetatakse eelsegu/puhversüsteemiks.

PASTÖRISEERIMINE (TSOON 3)

Puhverpaagist pumbatakse emulsiooni tavaliselt pidevalt läbi kas plaatsoojusvaheti (PHE) või madalrõhu kraapimispinnaga soojusvaheti (SSHE) või kõrgsurve-SSHE pastöriseerimiseks enne kristalliseerimisliinile sisenemist.

Täisrasvaste toodete puhul kasutatakse tavaliselt plaadiheidet (PHE). Väiksema rasvasisaldusega versioonide puhul, mille puhul emulsioonilt oodatakse suhteliselt kõrget viskoossust, ja kuumustundlike emulsioonide (nt kõrge valgusisaldusega emulsioonide) puhul on soovitatav kasutada madalrõhulahusena SPX-süsteemi või kõrgsurvelahusena SPX-PLUS-süsteemi.

Pastöriseerimisprotsessil on mitmeid eeliseid. See tagab bakterite ja teiste mikroorganismide kasvu pärssimise, parandades seeläbi emulsiooni mikrobioloogilist stabiilsust. Ainult veefaasi pastöriseerimine on võimalik, kuid eelistatud on kogu emulsiooni pastöriseerimine, kuna emulsiooni pastöriseerimisprotsess minimeerib pastöriseeritud toote viibimisaega lõpptoote villimise või pakkimiseni. Lisaks töödeldakse toodet pastöriseerimisest lõpptoote villimiseni või pakkimiseni otseprotsessis ja mis tahes ümbertöödeldud materjali pastöriseerimine on tagatud kogu emulsiooni pastöriseerimisel.

Lisaks tagab kogu emulsiooni pastöriseerimine, et emulsioon suunatakse kristalliseerimisliinile konstantsel temperatuuril, saavutades konstantsed töötlemisparameetrid, toote temperatuurid ja toote tekstuuri. Lisaks välditakse kristalliseerimisseadmesse suunatava eelkristallitud emulsiooni teket, kui emulsioon pastöriseeritakse korralikult ja suunatakse kõrgsurvepumpa temperatuuril, mis on 5–10 °C kõrgem rasvafaasi sulamistemperatuurist.

Tüüpiline pastöriseerimisprotsess hõlmab pärast emulsiooni valmistamist temperatuuril 45–55 °C emulsiooni kuumutamist ja hoidmist temperatuuril 75–85 °C 16 sekundi jooksul ning seejärel jahutamist temperatuurini 45–55 °C. Lõpptemperatuur sõltub rasvafaasi sulamistemperatuurist: mida kõrgem on sulamistemperatuur, seda kõrgem on temperatuur.

JAHUTAMINE, KRISTALLISEERIMINE JA SÕTKUMINE (TSOON 4)

 Emulsioon pumbatakse kristallisatsiooniliinile kõrgsurve-kolbpumba (HPP) abil. Margariini ja sellega seotud toodete tootmiseks kasutatav kristallisatsiooniliin koosneb tavaliselt kõrgsurve-SSHE-st, mida jahutatakse ammoniaagi või freooni tüüpi jahutuskeskkonnaga. Plasttoodete tootmiseks sõtkumise intensiivsuse ja aja suurendamiseks lisatakse liinile sageli nõelrootormasin(id) ja/või vahekristalliseerijad. Puhketoru on kristallisatsiooniliini viimane etapp ja see lisatakse ainult pakendatud toote korral.

Kristalliseerimisliini südameks on kõrgsurve SSHE, mille abil soe emulsioon jahutatakse üle ja kristalliseeritakse jahutustoru sisepinnal. Pöörlevad kaabitsad kraabivad emulsiooni tõhusalt maha, seega jahutatakse ja sõtkutakse emulsiooni samaaegselt. Kui emulsioonis olev rasv kristalliseerub, moodustavad rasvakristallid kolmemõõtmelise võrgustiku, mis püüab kinni veepiisad ja vedela õli, mille tulemuseks on plastsete pooltahkete omadustega tooted.

Sõltuvalt toodetava toote tüübist ja konkreetse toote jaoks kasutatavate rasvade tüübist saab kristalliseerimisliini konfiguratsiooni (st jahutustorude ja rootormasinate järjekorda) reguleerida, et tagada konkreetse toote jaoks optimaalne konfiguratsioon.

Kuna kristalliseerimisliin toodab tavaliselt rohkem kui ühte kindlat rasvaprodukti, koosneb SSHE sageli kahest või enamast jahutussektsioonist või jahutustorust, et täita paindliku kristalliseerimisliini nõudeid. Erinevate rasvasegudega erinevate kristalliseeritud rasvaproduktide tootmisel on vaja paindlikkust, kuna segude kristallisatsiooniomadused võivad seguti erineda.

Kristallisatsiooniprotsess, töötlemistingimused ja töötlemisparameetrid mõjutavad oluliselt lõpptoote, margariini ja võidetoodete omadusi. Kristallisatsiooniliini projekteerimisel on oluline kindlaks teha liinil toodetavate toodete omadused. Tulevikuinvesteeringu kindlustamiseks on vajalikud nii liini paindlikkus kui ka individuaalselt juhitavad töötlemisparameetrid, kuna huvipakkuvate toodete valik ja toorained võivad aja jooksul muutuda.

Liini läbilaskevõime määratakse SSHE jahutuspinna suuruse järgi. Saadaval on erineva suurusega masinaid, alates väikese kuni suure läbilaskevõimega liinideni. Samuti on saadaval erineva paindlikkusastmega masinad, alates ühetorulistest seadmetest kuni mitmetoruliste liinideni, mis teeb töötlemisliinid väga paindlikuks.

Pärast toote jahutamist SSHE-s siseneb see nõelrootormasinasse ja/või vahekristallisaatoritesse, kus seda teatud aja jooksul ja intensiivsusega sõtkutakse, et aidata kaasa kolmemõõtmelise võrgustiku, mis makroskoopilisel tasandil on plaststruktuur, edendamisele. Kui toode on mõeldud levitamiseks pakendatud tootena, siseneb see enne pakkimist puhketorusse settimist uuesti SSHE-sse. Kui toode villitakse topsidesse, ei ole kristalliseerimisliinil puhketoru.

PAKENDAMINE, TÄITMINE JA ÜMBERSULATAMINE (TSOON 5)

Turul on saadaval mitmesuguseid pakkimis- ja täitmismasinaid ning neid selles artiklis ei kirjeldata. Toote konsistents on aga väga erinev, olenevalt sellest, kas see on mõeldud pakkimiseks või täitmiseks. On ilmne, et pakendatud toote tekstuur peab olema kindlam kui täidetud tootel ja kui see tekstuur ei ole optimaalne, suunatakse toode ümbersulatussüsteemi, sulatatakse ja lisatakse puhverpaaki ümbertöötlemiseks. Saadaval on erinevaid ümbersulatussüsteeme, kuid enimkasutatavad süsteemid on PHE või madalrõhu SSHE.

AUTOMATISEERIMINE

 Nagu ka teisi toiduaineid, toodetakse margariini tänapäeval paljudes tehastes rangete jälgitavusprotseduuride alusel. Need protseduurid, mis hõlmavad tavaliselt koostisosi, tootmist ja lõpptoodet, tagavad mitte ainult parema toiduohutuse, vaid ka püsiva toidukvaliteedi. Jälgitavusnõudeid saab rakendada tehase juhtimissüsteemis ning Shiputeci juhtimissüsteem on loodud kogu tootmisprotsessi oluliste tingimuste ja parameetrite kontrollimiseks, registreerimiseks ja dokumenteerimiseks.

Juhtimissüsteem on varustatud paroolikaitsega ja sellel on ajalooline andmelogi kõigi margariini töötlemisliini parameetrite kohta alates retseptiinfost kuni lõpptoote hindamiseni. Andmelogi hõlmab kõrgsurvepumba võimsust ja väljundit (l/h ja vasturõhk), toote temperatuure (sh pastöriseerimisprotsess) kristalliseerimise ajal, kuumtsingitud lehtmetalli kuumutusseadme jahutustemperatuure (või jahutuskeskkonna rõhku), kuumtsingitud lehtmetalli kuumutusseadme ja nõelrootormasinate kiirust ning kõrgsurvepumba, kuumtsingitud lehtmetalli kuumutusseadme ja nõelrootormasinate mootorite koormust.

Juhtimissüsteem

Töötlemise ajal saadetakse operaatorile alarme, kui konkreetse toote töötlemisparameetrid on piiridest väljas; need määratakse retseptiredaktoris enne tootmist. Need alarmid tuleb käsitsi kinnitada ja võtta protseduuridele vastavaid meetmeid. Kõik alarmid salvestatakse hilisemaks vaatamiseks ajaloolises alarmisüsteemis. Kui toode lahkub tootmisliinilt sobivalt pakendatud või täidetud kujul, märgistatakse see lisaks toote nimele tavaliselt kuupäeva, kellaaja ja partii identifitseerimisnumbriga hilisemaks jälgimiseks. Seega salvestatakse kõigi tootmisprotsessis osalevate tootmisetappide täielik ajalugu tootja ja lõppkasutaja ehk tarbija turvalisuse huvides.

CIP

CIP-puhastusseadmed (CIP = kohapealne puhastus) on samuti osa tänapäevasest margariinitehasest, kuna margariini tootmisseadmeid tuleks regulaarselt puhastada. Traditsiooniliste margariinitoodete puhul on tavaline puhastusintervall üks kord nädalas. Tundlike toodete, näiteks madala rasvasisaldusega (kõrge veesisaldusega) ja/või kõrge valgusisaldusega toodete puhul on CIP-puhastuste vahel soovitatav lühem intervall.

Põhimõtteliselt kasutatakse kahte CIP-süsteemi: CIP-jaamad, mis kasutavad puhastusvahendit ainult üks kord, või soovitatud CIP-jaamad, mis töötavad puhastusvahendi puhverlahuse abil, kus sellised vahendid nagu leelis, hape ja/või desinfitseerimisvahendid suunatakse pärast kasutamist tagasi individuaalsetesse CIP-mahutitesse. Viimane protsess on eelistatud, kuna see on keskkonnasõbralik ja ökonoomne puhastusvahendite tarbimise ning seega ka nende maksumuse osas.

Kui ühes tehases on paigaldatud mitu tootmisliini, on võimalik seadistada paralleelseid puhastusradasid või CIP-satelliitsüsteeme. See vähendab oluliselt puhastusaega ja energiatarbimist. CIP-protsessi parameetreid kontrollitakse ja logitakse automaatselt hilisemaks jälgimiseks juhtimissüsteemis.

LÕPPMÄRKUSED

Margariini ja sellega seotud toodete tootmisel on oluline meeles pidada, et lõpptoote kvaliteeti ei määra mitte ainult koostisosad, nagu kasutatavad õlid ja rasvad või toote retsept, vaid ka tehase konfiguratsioon, töötlemisparameetrid ja tehase seisukord. Kui liin või seadmed ei ole hästi hooldatud, on oht, et liin ei tööta tõhusalt. Seetõttu on kvaliteetsete toodete tootmiseks hädavajalik hästi toimiv tehas, kuid oluline on valida rasvasegu, mille omadused vastavad toote lõppkasutusele, samuti tehase õige konfiguratsioon ja töötlemisparameetrite valik. Viimaseks, aga mitte vähem tähtsaks, tuleb lõpptoodet vastavalt lõppkasutusele termiliselt töödelda.