Tecnologia de Produção de Margarina

Tecnologia de Produção de Margarina

SUMÁRIO EXECUTIVO

As empresas alimentícias de hoje, como outras empresas de manufatura, não se concentram apenas na confiabilidade e na qualidade dos equipamentos de processamento de alimentos, mas também nos diversos serviços que o fornecedor do equipamento pode oferecer. Além das linhas de processamento eficientes que oferecemos, podemos ser um parceiro desde a ideia inicial ou projeto até a fase final de comissionamento, sem esquecer o importante serviço pós-venda.

A Shiputec tem mais de 20 anos de experiência no setor de processamento e embalagem de alimentos.

INTRODUÇÃO À NOSSA TECNOLOGIA

VISÃO E COMPROMISSO

O segmento Shiputec projeta, fabrica e comercializa soluções de engenharia de processos e automação para os setores de laticínios, alimentos, bebidas, marítimo, farmacêutico e de cuidados pessoais por meio de suas operações globais.

Temos o compromisso de ajudar nossos clientes em todo o mundo a melhorar o desempenho e a lucratividade de suas plantas e processos de fabricação. Conseguimos isso oferecendo uma ampla gama de produtos e soluções, desde componentes de engenharia até o projeto de plantas de processo completas, com o suporte de aplicações e expertise de desenvolvimento líderes mundiais.

Continuamos ajudando nossos clientes a otimizar o desempenho e a lucratividade de suas plantas ao longo de sua vida útil, com serviços de suporte adaptados às suas necessidades individuais por meio de uma rede coordenada de atendimento ao cliente e peças de reposição.

FOCO NO CLIENTE

A Shiputec desenvolve, fabrica e instala linhas de processamento modernas, altamente eficientes e confiáveis ​​para a indústria alimentícia. Para a produção de produtos com gordura cristalizada, como margarina, manteiga, pastas e gorduras vegetais, a Shiputec oferece soluções que também incluem linhas de processamento para produtos alimentícios emulsificados, como maionese, molhos e temperos.

PRODUÇÃO DE MARGARINA

Margarina e produtos relacionados contêm uma fase aquosa e uma fase gordurosa e, portanto, podem ser caracterizados como emulsões de água em óleo (A/O), nas quais a fase aquosa é finamente dispersa em gotículas na fase gordurosa contínua. Dependendo da aplicação do produto, a composição da fase gordurosa e o processo de fabricação são escolhidos de acordo.

Além do equipamento de cristalização, uma moderna unidade de produção de margarina e produtos relacionados normalmente inclui diversos tanques para armazenamento de óleo, bem como para a preparação de emulsificantes, fases aquosas e emulsões; o tamanho e o número de tanques são calculados com base na capacidade da planta e no portfólio de produtos. A unidade também inclui uma unidade de pasteurização e uma unidade de refusão. Assim, o processo de fabricação pode, em geral, ser dividido nos seguintes subprocessos (ver diagrama 1):

PREPARAÇÃO DA FASE AQUOSA E DA FASE GORDUROSA (ZONA 1)

A fase aquosa é frequentemente preparada em lotes no tanque de fase aquosa. A água deve ser de boa qualidade potável. Se a qualidade da água potável não puder ser garantida, ela pode ser submetida a um pré-tratamento por meio de, por exemplo, um sistema UV ou de filtragem.

Além da água, a fase aquosa pode consistir em sal ou salmoura, proteínas do leite (margarina de mesa e pastas com baixo teor de gordura), açúcar (massa folhada), estabilizantes (pasta de gordura reduzida e com baixo teor de gordura), conservantes e aromas solúveis em água.

Os principais ingredientes da fase de gordura, a mistura de gorduras, normalmente consistem em uma mistura de diferentes gorduras e óleos. Para obter uma margarina com as características e funcionalidades desejadas, a proporção de gorduras e óleos na mistura de gorduras é decisiva para o desempenho do produto final.

As diversas gorduras e óleos, seja como mistura de gorduras ou óleos individuais, são armazenados em tanques de armazenamento de óleo, normalmente localizados fora da unidade de produção. Estes são mantidos em temperatura de armazenamento estável, acima do ponto de fusão da gordura e sob agitação, a fim de evitar o fracionamento da gordura e permitir fácil manuseio.

Além da mistura de gordura, a fase gordurosa normalmente consiste em ingredientes lipossolúveis menores, como emulsificante, lecitina, aroma, corante e antioxidantes. Esses ingredientes menores são dissolvidos na mistura de gordura antes da adição da fase aquosa, ou seja, antes do processo de emulsificação.

PREPARAÇÃO DE EMULSÃO (ZONA 2)

A emulsão é preparada transferindo vários óleos e gorduras ou misturas de gorduras para o tanque de emulsão. Normalmente, as gorduras ou misturas de gorduras de alto ponto de fusão são adicionadas primeiro, seguidas pelas gorduras de baixo ponto de fusão e pelo óleo líquido. Para completar a preparação da fase gordurosa, o emulsificante e outros ingredientes secundários solúveis em óleo são adicionados à mistura de gorduras. Quando todos os ingredientes da fase gordurosa estiverem devidamente misturados, a fase aquosa é adicionada e a emulsão é criada sob mistura intensiva, porém controlada.

Diferentes sistemas podem ser usados ​​para medir os vários ingredientes da emulsão, dos quais dois trabalham em lotes:

Sistema de medidor de vazão

Sistema de tanque de pesagem

Um sistema de emulsificação contínua em linha é uma solução menos preferida, mas utilizada, por exemplo, em linhas de alta capacidade onde o espaço para tanques de emulsão é limitado. Este sistema utiliza bombas dosadoras e medidores de vazão mássica para controlar a proporção das fases adicionadas em um pequeno tanque de emulsão.

Todos os sistemas mencionados acima podem ser controlados de forma totalmente automática. Algumas plantas mais antigas, no entanto, ainda possuem sistemas de preparação de emulsões controlados manualmente, mas estes exigem muita mão de obra e sua instalação não é recomendada atualmente devido às rígidas regras de rastreabilidade.

O sistema de medição de vazão baseia-se na preparação de emulsões por lotes, na qual as diversas fases e ingredientes são medidos por medidores de vazão mássica quando transferidos dos diversos tanques de preparação de fases para o tanque de emulsão. A precisão deste sistema é de +/- 0,3%. Este sistema é caracterizado por sua insensibilidade a influências externas, como vibrações e sujeira.

O sistema de tanque de pesagem é semelhante ao sistema de medidor de vazão, baseado na preparação de emulsões por lote. Aqui, as quantidades de ingredientes e fases são adicionadas diretamente ao tanque de emulsão, que é montado em células de carga que controlam as quantidades adicionadas ao tanque.

Normalmente, um sistema de dois tanques é usado para preparar a emulsão, a fim de permitir a operação contínua da linha de cristalização. Cada tanque funciona como um tanque de preparação e um tanque tampão (tanque de emulsão), de modo que a linha de cristalização será alimentada por um tanque enquanto um novo lote será preparado no outro e vice-versa. Isso é chamado de sistema flip-flop.

Uma solução em que a emulsão é preparada em um tanque e, quando pronta, é transferida para um tanque tampão, de onde a linha de cristalização é alimentada, também é uma opção. Esse sistema é chamado de sistema pré-mistura/tampão.

PASTEURIZAÇÃO (ZONA 3)

Do tanque de buffer, a emulsão é normalmente bombeada continuamente através de um trocador de calor de placas (PHE) ou um trocador de calor de superfície raspada de baixa pressão (SSHE), ou SSHE de alta pressão para pasteurização antes de entrar na linha de cristalização.

Para produtos integrais, normalmente é utilizado um PHE. Para versões com baixo teor de gordura, onde se espera que a emulsão apresente uma viscosidade relativamente alta, e para emulsões sensíveis ao calor (por exemplo, emulsões com alto teor de proteína), recomenda-se o sistema SPX como solução de baixa pressão ou o SPX-PLUS como solução de alta pressão.

O processo de pasteurização apresenta diversas vantagens. Ele garante a inibição do crescimento bacteriano e de outros microrganismos, melhorando assim a estabilidade microbiológica da emulsão. A pasteurização apenas da fase aquosa é uma possibilidade, mas a pasteurização da emulsão completa é preferível, pois o processo de pasteurização da emulsão minimizará o tempo de residência entre o produto pasteurizado e o envase ou embalagem do produto final. Além disso, o produto é tratado em um processo em linha, desde a pasteurização até o envase ou embalagem do produto final, e a pasteurização de qualquer material reprocessado é garantida quando a emulsão completa é pasteurizada.

Além disso, a pasteurização completa da emulsão garante que ela seja alimentada na linha de cristalização a uma temperatura constante, mantendo os parâmetros de processamento, a temperatura e a textura do produto constantes. Além disso, a ocorrência de emulsão pré-cristalizada alimentada no equipamento de cristalização é evitada quando a emulsão é pasteurizada adequadamente e alimentada na bomba de alta pressão a uma temperatura 5 a 10 °C superior ao ponto de fusão da fase gordurosa.

Um processo típico de pasteurização, após a preparação da emulsão a 45-55 °C, inclui uma sequência de aquecimento e manutenção da emulsão a 75-85 °C por 16 segundos e, posteriormente, um processo de resfriamento a uma temperatura de 45-55 °C. A temperatura final depende do ponto de fusão da fase gordurosa: quanto maior o ponto de fusão, maior a temperatura.

RESFRIAMENTO, CRISTALIZAÇÃO E AMASSAMENTO (ZONA 4)

 

A emulsão é bombeada para a linha de cristalização por meio de uma bomba de pistão de alta pressão (HPP). A linha de cristalização para a produção de margarina e produtos relacionados normalmente consiste em uma SSHE de alta pressão resfriada por meio de resfriamento do tipo amônia ou freon. Máquinas de rotor de pino e/ou cristalizadores intermediários são frequentemente incluídos na linha para adicionar intensidade e tempo de amassamento extras à produção de produtos plásticos. Um tubo de descanso é a etapa final da linha de cristalização e só é incluído se o produto estiver embalado.

O coração da linha de cristalização é o SSHE de alta pressão, onde a emulsão aquecida é super-resfriada e cristalizada na superfície interna do tubo de resfriamento. A emulsão é raspada eficientemente pelos raspadores rotativos, resfriando e amassando simultaneamente. Quando a gordura na emulsão cristaliza, os cristais de gordura formam uma rede tridimensional que aprisiona as gotículas de água e o óleo líquido, resultando em produtos com propriedades de natureza semissólida plástica.

Dependendo do tipo de produto a ser fabricado e do tipo de gordura usada para o produto específico, a configuração da linha de cristalização (ou seja, a ordem dos tubos de resfriamento e das máquinas de rotor de pinos) pode ser ajustada para fornecer a configuração ideal para o produto específico.

Como a linha de cristalização geralmente fabrica mais de um produto específico de gordura, o SSHE frequentemente consiste em duas ou mais seções de resfriamento ou tubos de resfriamento para atender aos requisitos de uma linha de cristalização flexível. Ao produzir diferentes produtos de gordura cristalizada a partir de diversas misturas de gordura, é necessária flexibilidade, pois as características de cristalização das misturas podem variar de uma mistura para outra.

O processo de cristalização, as condições de processamento e os parâmetros de processamento têm grande influência nas características dos produtos finais de margarina e pasta. Ao projetar uma linha de cristalização, é importante identificar as características dos produtos que serão fabricados na linha. Para garantir o investimento futuro, a flexibilidade da linha, bem como parâmetros de processamento controláveis ​​individualmente, são essenciais, visto que a gama de produtos de interesse pode mudar com o tempo, assim como as matérias-primas.

A capacidade da linha é determinada pela superfície de resfriamento disponível no SSHE. Máquinas de diferentes tamanhos estão disponíveis, desde linhas de baixa a alta capacidade. Também estão disponíveis diversos graus de flexibilidade, desde equipamentos de tubo único até linhas de múltiplos tubos, resultando em linhas de processamento altamente flexíveis.

Após o resfriamento no SSHE, o produto entra na máquina de rotor de pinos e/ou cristalizadores intermediários, onde é amassado por um determinado período de tempo e com uma determinada intensidade, a fim de auxiliar na promoção da rede tridimensional, que, no nível macroscópico, é a estrutura plástica. Se o produto for destinado à distribuição embalado, ele entrará novamente no SSHE antes de se depositar no tubo de repouso, antes do empacotamento. Se o produto for envasado em copos, nenhum tubo de repouso é incluído na linha de cristalização.

EMBALAGEM, ENCHIMENTO E REFUSÃO (ZONA 5)

Diversas máquinas de embalagem e envase estão disponíveis no mercado e não serão descritas neste artigo. No entanto, a consistência do produto é muito diferente se ele for produzido para ser embalado ou envasado. É óbvio que um produto embalado deve apresentar uma textura mais firme do que um produto envasado e, se essa textura não for ideal, o produto será desviado para o sistema de refusão, derretido e adicionado ao tanque de armazenamento temporário para reprocessamento. Diferentes sistemas de refusão estão disponíveis, mas os mais utilizados são os PHE ou SSHE de baixa pressão.

AUTOMAÇÃO

 

A margarina, assim como outros produtos alimentícios, é produzida em muitas fábricas atualmente sob rigorosos procedimentos de rastreabilidade. Esses procedimentos, que abrangem os ingredientes, a produção e o produto final, resultam não apenas em maior segurança alimentar, mas também em uma qualidade alimentar constante. As exigências de rastreabilidade podem ser implementadas no sistema de controle da fábrica, e o sistema de controle Shiputec foi projetado para controlar, registrar e documentar condições e parâmetros importantes relativos a todo o processo de fabricação.

O sistema de controle é equipado com proteção por senha e permite o registro histórico de todos os parâmetros envolvidos na linha de processamento de margarina, desde as informações da receita até a avaliação do produto final. O registro de dados inclui a capacidade e a vazão da bomba de alta pressão (l/hora e contrapressão), as temperaturas do produto (incluindo o processo de pasteurização) durante a cristalização, as temperaturas de resfriamento (ou pressões do meio de resfriamento) da SSHE, a velocidade da SSHE e das máquinas com rotor de pinos, bem como a carga dos motores que acionam a bomba de alta pressão, a SSHE e as máquinas com rotor de pinos.

Sistema de controle

Durante o processamento, alarmes serão enviados ao operador caso os parâmetros de processamento do produto específico estejam fora dos limites; estes são definidos no editor de receitas antes da produção. Esses alarmes precisam ser reconhecidos manualmente e as ações de acordo com os procedimentos devem ser tomadas. Todos os alarmes são armazenados em um sistema de alarmes históricos para visualização posterior. Quando o produto sai da linha de produção devidamente embalado ou preenchido, ele é separado do nome do produto, normalmente marcado com data, hora e número de identificação do lote para rastreamento posterior. O histórico completo de todas as etapas de produção envolvidas no processo de fabricação é, portanto, arquivado para a segurança do produtor e do usuário final, o consumidor.

CIP

As unidades de limpeza CIP (CIP = limpeza no local) também fazem parte de uma instalação moderna de margarina, visto que as unidades de produção de margarina devem ser limpas regularmente. Para produtos de margarina tradicionais, o intervalo de limpeza normal é de uma vez por semana. No entanto, para produtos sensíveis, como produtos com baixo teor de gordura (alto teor de água) e/ou alto teor de proteína, recomenda-se intervalos menores entre as limpezas CIP.

Em princípio, são utilizados dois sistemas CIP: as plantas CIP, que utilizam o meio de limpeza apenas uma vez, ou as plantas CIP recomendadas, que operam com uma solução tampão do meio de limpeza, onde meios como soda cáustica, ácido e/ou desinfetantes são devolvidos aos tanques de armazenamento CIP individuais após o uso. Este último processo é preferível, pois representa uma solução ecologicamente correta e econômica em relação ao consumo de agentes de limpeza e, consequentemente, ao custo destes.

Caso várias linhas de produção sejam instaladas em uma fábrica, é possível configurar pistas de limpeza paralelas ou sistemas satélites CIP. Isso resulta em uma redução significativa no tempo de limpeza e no consumo de energia. Os parâmetros do processo CIP são controlados automaticamente e registrados para posterior rastreamento no sistema de controle.

OBSERVAÇÕES FINAIS

Ao produzir margarina e produtos relacionados, é importante ter em mente que não são apenas os ingredientes, como os óleos e gorduras utilizados, ou a receita do produto, que determinam a qualidade do produto final, mas também a configuração da planta, os parâmetros de processamento e o estado da planta. Se a linha ou o equipamento não forem bem conservados, existe o risco de que a linha não apresente um desempenho eficiente. Portanto, para produzir produtos de alta qualidade, uma planta com bom funcionamento é essencial, mas a escolha da mistura de gorduras com características que correspondam à aplicação final do produto também é importante, assim como a configuração e a escolha corretas dos parâmetros de processamento da planta. Por último, mas não menos importante, o produto final deve ser tratado termicamente de acordo com o uso final..