Tecnologia de produção de margarina

Tecnologia de produção de margarina

SUMÁRIO EXECUTIVO

As empresas alimentares hoje são como outras empresas de produção, não se concentrando apenas na fiabilidade e qualidade do equipamento de processamento de alimentos, mas também em vários serviços que o fornecedor do equipamento de processamento pode prestar. Além das eficientes linhas de processamento que entregamos, podemos ser um parceiro desde a fase inicial da ideia ou do projeto até a fase final de comissionamento, sem esquecer o importante serviço pós-venda.

A Shiputec tem mais de 20 anos de experiência na indústria 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.

Estamos comprometidos em ajudar nossos clientes em todo o mundo a melhorar o desempenho e a lucratividade de suas instalações e processos de fabricação. Conseguimos isso oferecendo uma ampla gama de produtos e soluções, desde componentes projetados até o projeto de plantas de processo completas, apoiadas por aplicações líderes mundiais e experiência em desenvolvimento.

Continuamos a ajudar nossos clientes a otimizar o desempenho e a lucratividade de suas instalações 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 de 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 gordurosos cristalizados como margarina, manteiga, pastas para barrar e gorduras, a Shiputec oferece soluções que também compreendem linhas de processo para produtos alimentícios emulsionados, como maionese, molhos e temperos.

PRODUÇÃO DE MARGARINA

A margarina e produtos relacionados contêm uma fase aquosa e uma fase gordurosa e podem, portanto, ser caracterizadas como emulsões água em óleo (A/O) nas quais a fase aquosa é finamente dispersa como 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 instalação de fabricação de margarina e produtos relacionados normalmente incluirá vários tanques para armazenamento de óleo, bem como para emulsificante, fase aquosa e preparação de emulsão; o tamanho e a quantidade de tanques são calculados com base na capacidade da planta e no portfólio de produtos. A instalação 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 ÁGUA E DA FASE GORDURA (ZONA 1)

A fase aquosa é frequentemente preparada em lotes no tanque da fase aquosa. A água deve ser de boa qualidade potável. Se não for possível garantir a qualidade da água potável, a água pode ser submetida a um pré-tratamento através, por exemplo, de um sistema UV ou de filtro.

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

Os principais ingredientes da fase gordurosa, 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, quer como misturas de gorduras quer como óleos individuais, são armazenados em tanques de armazenamento de óleo normalmente colocados fora das instalações de produção. Estes são mantidos em temperatura de armazenamento estável acima do ponto de fusão da gordura e sob agitação para evitar o fracionamento da gordura e permitir fácil manuseio.

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

PREPARAÇÃO DA EMULSÃO (ZONA 2)

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

Diferentes sistemas podem ser usados ​​para dosar os vários ingredientes para a emulsão, dos quais dois trabalham em lote:

Sistema de medidor de vazão

Sistema de tanque de pesagem

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

Os sistemas acima mencionados podem ser controlados de forma totalmente automática. Algumas fábricas mais antigas, no entanto, ainda possuem sistemas de preparação de emulsões controlados manualmente, mas estes exigem muita mão-de-obra e não são recomendados para instalação hoje em dia devido às rigorosas regras de rastreabilidade.

O sistema de medidor de vazão é baseado na preparação de emulsão em lotes, na qual as várias fases e ingredientes são medidos por medidores de vazão mássica quando transferidos dos vários tanques de preparação de fases para o tanque de emulsão. A precisão deste sistema é de +/-0,3%. Este sistema é caracterizado pela sua insensibilidade a influências externas como vibrações e sujidade.

O sistema de tanque de pesagem é como o sistema de medidor de vazão baseado na preparação de emulsão em 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 para poder operar a linha de cristalização continuamente. Cada tanque funciona como tanque de preparação e tampão (tanque de emulsão), assim a linha de cristalização será alimentada de um tanque enquanto um novo lote será preparado no outro e vice-versa. Isso é chamado de sistema flip-flop.

Uma solução onde 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. Este sistema é chamado de sistema pré-mistura/tampão.

PASTEURIZAÇÃO (ZONA 3)

Do tanque tampão, 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 gordurosos, normalmente é usado um PHE. Para versões com baixo teor de gordura, onde se espera que a emulsão exiba 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. 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 preferida, uma vez que o processo de pasteurização da emulsão minimizará o tempo de residência desde o produto pasteurizado até ao enchimento 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 retrabalhado é garantida quando a emulsão completa é pasteurizada.

Além disso, a pasteurização da emulsão completa garante que a emulsão seja alimentada na linha de cristalização a uma temperatura constante, alcançando parâmetros de processamento, temperaturas e textura do produto constantes. Além disso, a ocorrência de emulsão pré-cristalizada alimentada ao equipamento de cristalização é evitada quando a emulsão é adequadamente pasteurizada e alimentada à bomba de alta pressão a uma temperatura 5-10°C superior ao ponto de fusão da fase gordurosa.

Um processo de pasteurização típico, após a preparação da emulsão a 45-55°C, incluirá uma sequência de aquecimento e manutenção da emulsão a 75-85°C durante 16 segundos. e subsequentemente 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.

REFRIGERAÇÃO, CRISTALIZAÇÃO E AMOSTRA (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 um SSHE de alta pressão que é resfriado por amônia ou meio de resfriamento do tipo Freon. Máquina(s) de rotor de pino e/ou cristalizadores intermediários são frequentemente incluídos na linha para adicionar intensidade extra de amassamento e tempo para a produção de produtos plásticos. O tubo de repouso é a etapa final da linha de cristalização e só está incluído se o produto estiver embalado.

O coração da linha de cristalização é o SSHE de alta pressão, cuja emulsão quente é super-resfriada e cristalizada na superfície interna do tubo de resfriamento. A emulsão é raspada eficientemente pelos raspadores rotativos, assim a emulsão é resfriada e amassada simultaneamente. Quando a gordura da 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 plástica semissólida.

Dependendo do tipo de produto a ser fabricado e do tipo de gordura utilizada 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 determinado produto.

Como a linha de cristalização geralmente fabrica mais de um produto gorduroso específico, o SSHE geralmente 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 de várias misturas de gorduras, é necessária flexibilidade, uma vez que as características de cristalização das misturas podem diferir de uma mistura para outra.

O processo de cristalização, as condições de processamento e os parâmetros de processamento têm grande influência nas características da margarina final e dos produtos para barrar. Ao projetar uma linha de cristalização, é importante identificar as características dos produtos planejados para serem fabricados na linha. Para garantir o investimento para o futuro, são necessárias flexibilidade da linha, bem como parâmetros de processamento controláveis ​​individualmente, uma vez 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 do SSHE. Máquinas de diferentes tamanhos estão disponíveis, desde linhas de baixa até alta capacidade. Também estão disponíveis vários graus de flexibilidade, desde equipamentos de tubo único até linhas de tubos múltiplos, portanto linhas de processamento altamente flexíveis.

Após o produto ser resfriado no SSHE, ele entra na máquina de rotor de pinos e/ou cristalizadores intermediários nos quais é amassado por um determinado período de tempo e com certa intensidade, a fim de auxiliar a promoção da rede tridimensional, que no nível macroscópico está a estrutura plástica. Se o produto for distribuído como um produto embalado, ele entrará novamente no SSHE antes de assentar no tubo de repouso antes de ser embalado. Se o produto for envasado em copos, nenhum tubo de repouso será incluído na linha de cristalização.

EMBALAGEM, ENCHIMENTO E REFUNDIMENTO (ZONA 5)

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

AUTOMAÇÃO

 

A margarina, tal como outros produtos alimentares, é hoje produzida em muitas fábricas sob rigorosos procedimentos de rastreabilidade. Estes procedimentos que abrangem tipicamente os ingredientes, a produção e o produto final resultam não só numa maior segurança alimentar, mas também numa qualidade alimentar constante. As demandas de rastreabilidade podem ser implementadas no sistema de controle da fábrica e o sistema de controle Shiputec é 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 possui registro histórico de todos os parâmetros envolvidos na linha de processamento de margarina, desde informações da receita até a avaliação do produto final. O registro de dados inclui a capacidade e a saída da bomba de alta pressão (l/hora e contrapressão), temperaturas do produto (incl. processo de pasteurização) durante a cristalização, temperaturas de resfriamento (ou pressões do meio de resfriamento) do SSHE, velocidade do SSHE e as máquinas de rotor de pino, bem como a carga dos motores que acionam a bomba de alta pressão, o SSHE e as máquinas de rotor de pino.

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 devem ser reconhecidos manualmente e ações de acordo com os procedimentos devem ser tomadas. Todos os alarmes são armazenados em um histórico do sistema de alarmes 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 posterior rastreamento. O histórico completo de todas as etapas de produção envolvidas no processo de fabricação fica assim arquivado para segurança do produtor e do usuário final, o consumidor.

CIP

As instalações de limpeza CIP (CIP = limpeza no local) também fazem parte de uma instalação moderna de margarina, uma vez que as instalações de produção de margarina devem ser limpas regularmente. Para produtos tradicionais de margarina, uma vez por semana é um intervalo normal de limpeza. No entanto, para produtos sensíveis, como produtos com baixo teor de gordura (alto teor de água) e/ou ricos em proteínas, são recomendados intervalos mais curtos entre os CIP.

Em princípio, são utilizados dois sistemas CIP: instalações CIP que utilizam o meio de limpeza apenas uma vez ou as instalações CIP recomendadas que operam através de uma solução tampão do meio de limpeza onde meios como soda cáustica, ácido e/ou desinfetantes são devolvidos ao CIP individual. tanques de armazenamento após o uso. O último processo é preferido uma vez que representa uma solução amiga do ambiente e é uma solução económica no que diz respeito ao consumo de agentes de limpeza e, portanto, ao custo destes.

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

CONSIDERAÇÕES 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, o parâmetros de processamento e o estado da planta. Se a linha ou o equipamento não for bem conservado, existe o risco de a linha não ter um desempenho eficiente. Portanto, para produzir produtos de alta qualidade, é imprescindível uma planta em bom funcionamento, mas também é importante a escolha da mistura de gorduras com características que correspondam à aplicação final do produto, bem como uma correta configuração e escolha 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.