عملية إنتاج السمن النباتي - مصنع صيني

فيديو الإنتاج:https://www.youtube.com/watch?v=Zar71w0TUzM 

تتضمن عملية إنتاج السمن النباتي مرحلتين: تحضير المواد الخام والتبريد والتلدين. وتشمل المعدات الرئيسية خزانات التحضير، ومضخة الضغط العالي، ومبادل حراري ذو سطح مكشوط، وآلة دوارة، ووحدة تبريد، وآلة تعبئة السمن النباتي، وغيرها.

تتضمن العملية الأولى مزج الطور الزيتي والطور المائي، وقياسهما، ثم استحلابهما، وذلك لتحضير المادة اللازمة للعملية الثانية. أما العملية الأخيرة فتتضمن التبريد المستمر، والتلدين، وتغليف المنتج.

يوضح الشكل 1 عملية تحضير المواد الخام للمارجرين:

1. 1.الحليب المخمر

بعض تركيبات السمن النباتي تُضاف إليها الحليب، ويمكن للحليب بعد تخميره بواسطة بكتيريا حمض اللاكتيك أن ينتج نكهة مشابهة للقشدة الطبيعية، لذلك يقوم المصنع بخلط الحليب المخمر والماء.

1. 2.خلط الماء

تُضاف المياه والمواد المضافة القابلة للذوبان في الماء في تركيبة السمن النباتي، مثل الحليب المخمر والملح والمواد الحافظة وما إلى ذلك، إلى خزان خلط الطور المائي وخزان القياس بالنسب المحددة للتقليب والخلط، بحيث تذوب مكونات الطور المائي في محلول متجانس.

1. 3.مزج الطور الزيتي

يتم أولاً خلط الزيت الخام ذي المواصفات المختلفة في خزان خلط الزيت وفقًا للنسبة المحددة، ثم تضاف المواد المضافة القابلة للذوبان في الزيت، مثل المستحلب ومضادات الأكسدة والصبغة القابلة للذوبان في الزيت والسليلوز القابل للذوبان في الزيت، وما إلى ذلك، إلى الطور الزيتي وفقًا للنسبة، ويتم خلطها مع خزان القياس، وتقليبها لتشكيل طور زيتي متجانس.

1. 4.المستحلب

يهدف استحلاب السمن النباتي إلى جعل الطور المائي مُنتشرًا بشكل متجانس ومستقر في الطور الزيتي، وتؤثر درجة انتشار الطور المائي بشكل كبير على جودة المنتج. ولأن نكهة السمن النباتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحجم جزيئات الطور المائي، حيث تتكاثر الكائنات الدقيقة في هذا الطور، ويتراوح حجم البكتيريا عادةً بين 1 و5 ميكرون، فإن قطرات الماء التي يتراوح حجمها بين 10 و20 ميكرون أو أصغر تحد من تكاثر البكتيريا. لذا، فإن تشتت الطور المائي بشكل مفرط، أي عندما تكون جزيئات الطور المائي صغيرة جدًا، يؤدي إلى فقدان السمن النباتي لنكهته. أما التشتت غير الكافي، أي عندما تكون جزيئات الطور المائي كبيرة جدًا، فيؤدي إلى فساد السمن النباتي وتحوله. ويمكن تلخيص العلاقة بين درجة انتشار الطور المائي في السمن النباتي وطبيعة المنتج كما يلي:

يتضح أن عملية الاستحلاب يجب أن تصل إلى درجة معينة من متطلبات التشتت.

يهدف خلط الطور المائي والطور الزيتي بشكل منفصل ومتجانس مع الطور السابق إلى ضمان تجانس قوام المستحلب بالكامل بعد عملية الاستحلاب وخلط الطورين. تتم عملية الاستحلاب عند درجة حرارة تتراوح بين 50 و60 درجة مئوية، حيث يُضاف الطور المائي إلى الطور الزيتي المقاس، ويُحرك المزيج ميكانيكيًا أو باستخدام مضخة حتى يتوزع الطور المائي بالكامل في الطور الزيتي، مُشكلاً مادة اللاتكس. إلا أن سائل اللاتكس هذا غير مستقر، وقد يؤدي إيقاف التحريك إلى انفصال الزيت عن الماء.

بعد تسليم المستحلب المختلط، تتم عملية التبريد والتلدين حتى يتم تعبئة المنتج.

يجب تبريد المستحلب وتليينه لإنتاج منتج سمن مرن. حاليًا، تعتمد العملية بشكل أساسي على جهاز تلدين مغلق ومستمر، يتضمن جهازًا يُسمى مبادل حراري ذو سطح مكشوط (الوحدة أ)، وآلة دوارة أو آلة عجن (الوحدة ج)، وأنبوب تبريد (الوحدة ب). يوضح الشكل 2 العملية التكنولوجية.

تتميز هذه المجموعة من المعدات بالخصائص التالية:

1. تشغيل مستمر محكم الإغلاق تحت ضغط عالٍ

يُضخ المستحلب المُجهز مسبقًا إلى أسطوانة التبريد بواسطة مضخة ضغط عالٍ. يُساعد الضغط العالي على التغلب على المقاومة في جميع أنحاء الوحدة، كما يُساهم في جعل المنتج رقيقًا وناعمًا. يمنع التشغيل المغلق دخول الهواء وتكثيف الماء المختلط بالمستحلب، مما يضمن سلامة المنتج ويقلل من فقدان التبريد.

2. التبريد والاستحلاب

يُبرّد المستحلب بسرعة باستخدام الأمونيا أو الفريون في جهاز التبريد، مما يُنتج جزيئات بلورية صغيرة، يتراوح حجمها عادةً بين 1 و5 ميكرون، وبالتالي يكون المذاق رقيقًا. إضافةً إلى ذلك، فإن الكاشطة الموجودة على العمود الدوار في جهاز التبريد متصلة اتصالًا وثيقًا بالجدار الداخلي للأسطوانة، بحيث لا تقتصر وظيفتها على كشط البلورات الملتصقة بالجدار الداخلي باستمرار، بل تُساعد أيضًا على تشتيت المستحلب لتحقيق متطلبات الاستحلاب المطلوبة.

3. العجن وإزالة السماكة (آلة دوارة ذات دبابيس)

على الرغم من أن المستحلب المبرد بواسطة جهاز الفوتاتور قد بدأ بالتبلور، إلا أنه لا يزال بحاجة إلى فترة زمنية لينمو. إذا تُرك المستحلب ليتبلور دون حراك، ستتشكل شبكة من بلورات الدهون الصلبة. والنتيجة هي أن المستحلب المبرد سيتحول إلى كتلة صلبة للغاية تفتقر إلى المرونة. لذلك، وللحصول على منتجات السمن النباتي ذات مرونة معينة، يجب كسر بنية الشبكة ميكانيكيًا قبل أن يتشكل المستحلب بالكامل، وذلك للحد من زيادة اللزوجة. تتم عملية العجن وتقليل اللزوجة بشكل أساسي في آلة الدوار ذي الدبابيس.

الوحدة أ (المُصَفِّض) هي في الواقع جهاز تبريد كاشط. يُضخ المستحلب إلى داخل الوحدة أ (المُصَفِّض) المغلقة بواسطة مضخة ضغط عالٍ. يمرّ المستحلب عبر القناة بين أسطوانة التبريد والعمود الدوّار، وتنخفض درجة حرارته بسرعة نتيجة تبريد وسيط التبريد. رُتِّب صفان من الكاشطات على سطح العمود. تُكشط البلورات المتكوّنة على السطح الداخلي للمُصَفِّض بواسطة الكاشطة الدوّارة عالية السرعة، مما يُعرِّض باستمرار سطح تبريد جديد ويحافظ على كفاءة نقل الحرارة. يُمكن تشتيت المستحلب بفعل الكاشطة. عند مرور المستحلب عبر الوحدة أ (المُصَفِّض)، تنخفض درجة حرارته إلى 10-20 درجة مئوية، وهي أقل من درجة انصهار الزيت. على الرغم من أن الزيت يبدأ بالتبلور، إلا أنه لم يتحوّل بعد إلى الحالة الصلبة. في هذه الحالة، يكون المستحلب في حالة تبريد ويكون سائلاً كثيفاً.

محور دوران الوحدة أ (المُصوِّت) مجوف. أثناء التشغيل، يُسكب ماء ساخن بدرجة حرارة 50-60 درجة مئوية في مركز محور الدوران لمنع تكوّن البلورات وتصلبها على المحور، مما قد يُسبب انسداده.

الوحدة ج (آلة الدوار الدبوسي) هي جهاز للعجن وتقليل السماكة، كما هو موضح في الشكل أعلاه. يتم تركيب صفين من البراغي المعدنية على العمود الدوار، وصف من البراغي المعدنية الثابتة على الجدار الداخلي للأسطوانة، وهي متداخلة مع البراغي المعدنية على العمود ولا تتلامس. عند دوران العمود بسرعة عالية، تمر البراغي المعدنية على العمود عبر فجوة البراغي المعدنية الثابتة، مما يؤدي إلى عجن المادة بشكل كامل. في هذه العملية، يمكن تعزيز نمو البلورات، وتدمير بنية الشبكة البلورية، وتكوين بلورات غير متصلة، وتقليل التماسك، وزيادة اللدونة.

لا تُحدث الوحدة ج (آلة الدوار الدبوسي) تأثير عجن قوي إلا في الليالي شديدة البرودة، لذا فهي لا تحتاج إلا إلى الحفاظ على الحرارة ولا تحتاج إلى تبريد. ونظرًا لانطلاق حرارة التبلور (حوالي 50 كيلو كالوري/كجم)، والحرارة المتولدة من احتكاك العجن، فإن درجة حرارة خروج الوحدة ج (آلة الدوار الدبوسي) تكون أعلى من درجة حرارة دخولها. في هذه المرحلة، يكون التبلور قد اكتمل بنسبة 70% تقريبًا، ولكنه لا يزال طريًا. يُخرج المنتج النهائي عبر صمام البثق، وسيصبح صلبًا بعد فترة معينة.

بعد إخراج السمن النباتي من وحدة التكرير (آلة الدوار)، يُعالج حرارياً عند درجة حرارة محددة. عادةً، يُوضع المنتج عند درجة حرارة أقل بعشر درجات مئوية من درجة انصهاره لأكثر من 48 ساعة. تُسمى هذه المعالجة بالتخمير. يُمكن إرسال المنتج المُعالج مباشرةً إلى مصنع تجهيز الأغذية لاستخدامه.