تكنولوجيا إنتاج السمن

تكنولوجيا إنتاج السمن

الملخص التنفيذي

شركات الأغذية اليوم، كغيرها من شركات التصنيع، لا تركز فقط على موثوقية وجودة معدات تجهيز الأغذية، بل أيضًا على الخدمات المتنوعة التي يقدمها موردو هذه المعدات. فإلى جانب خطوط المعالجة الفعالة التي نقدمها، ندعمكم من مرحلة الفكرة الأولية أو المشروع إلى مرحلة التشغيل النهائي، ناهيك عن خدمات ما بعد البيع المهمة.

تتمتع شركة Shiputec بخبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة معالجة وتعبئة الأغذية.

مقدمة لتكنولوجيتنا

الرؤية والالتزام

تقوم شركة Shiputec بتصميم وتصنيع وتسويق حلول الهندسة العملية والأتمتة لصناعات الألبان والأغذية والمشروبات والصناعات البحرية والأدوية والعناية الشخصية من خلال عملياتها العالمية.

نحن ملتزمون بمساعدة عملائنا حول العالم على تحسين أداء وربحية مصانعهم وعملياتهم التصنيعية. ونحقق ذلك من خلال تقديم مجموعة واسعة من المنتجات والحلول، بدءًا من المكونات الهندسية وصولًا إلى تصميم مصانع عمليات متكاملة، مدعومة بتطبيقات عالمية رائدة وخبرة تطويرية واسعة.

نحن نواصل مساعدة عملائنا على تحسين أداء وربحية مصانعهم طوال فترة خدمتها من خلال خدمات الدعم المصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتهم الفردية من خلال شبكة منسقة لخدمة العملاء وقطع الغيار.

التركيز على العملاء

تُطوّر شركة شيبوتيك وتُصنّع وتُركّب خطوط معالجة حديثة وعالية الكفاءة والموثوقية لصناعة الأغذية. ولإنتاج منتجات الدهون المتبلورة، مثل السمن النباتي والزبدة والسمن النباتي، تُقدّم شيبوتيك حلولاً تشمل أيضاً خطوط معالجة للمنتجات الغذائية المستحلبة، مثل المايونيز والصلصات والتتبيلات.

إنتاج السمن النباتي

يحتوي السمن النباتي والمنتجات المشابهة له على طور مائي وطور دهني، ولذلك يُمكن وصفه بأنه مستحلبات ماء في زيت (W/O)، حيث يتشتت الطور المائي بدقة على شكل قطرات في الطور الدهني المستمر. ويُختار تركيب الطور الدهني وعملية التصنيع بناءً على استخدام المنتج.

إلى جانب معدات التبلور، عادةً ما تتضمن منشأة التصنيع الحديثة للسمن النباتي والمنتجات ذات الصلة خزانات متنوعة لتخزين الزيوت، بالإضافة إلى المستحلب، والطور المائي، وتحضير المستحلب؛ ويُحسب حجم وعدد الخزانات بناءً على سعة المصنع ومجموعة المنتجات. كما تضم ​​المنشأة وحدة بسترة ووحدة إعادة صهر. وبالتالي، يمكن تقسيم عملية التصنيع عمومًا إلى العمليات الفرعية التالية (انظر الشكل 1):

تحضير الطور المائي والطور الدهني (المنطقة 1)

غالبًا ما يُحضّر الماء دفعةً واحدةً في خزانه. يجب أن يكون الماء صالحًا للشرب. في حال تعذر ضمان جودة الماء، يُمكن معالجة الماء مسبقًا باستخدام نظام الأشعة فوق البنفسجية أو نظام الترشيح.

بالإضافة إلى الماء، يمكن أن تتكون مرحلة الماء من الملح أو المحلول الملحي، وبروتينات الحليب (السمن النباتي والدهون قليلة الدسم)، والسكر (العجين المنتفخ)، والمثبتات (الدهون قليلة الدسم)، والمواد الحافظة والنكهات القابلة للذوبان في الماء.

المكونات الرئيسية في مرحلة الدهون، أي خليط الدهون، تتكون عادةً من مزيج من أنواع مختلفة من الدهون والزيوت. ولضمان الحصول على سمن بالخصائص والوظائف المطلوبة، تُعدّ نسبة الدهون والزيوت في خليط الدهون حاسمة في أداء المنتج النهائي.

تُخزَّن الدهون والزيوت المختلفة، سواءً على شكل خليط دهني أو زيوت مفردة، في خزانات تخزين زيت توضع عادةً خارج منشأة الإنتاج. تُحفظ هذه الخزانات في درجة حرارة تخزين ثابتة أعلى من درجة انصهار الدهون، وتحت التحريك المستمر، وذلك لتجنب تجزئة الدهون ولتسهيل التعامل معها.

بالإضافة إلى خليط الدهون، يتكون الطور الدهني عادةً من مكونات ثانوية قابلة للذوبان في الدهون، مثل المستحلب، والليسيثين، والنكهة، واللون، ومضادات الأكسدة. تُذاب هذه المكونات الثانوية في خليط الدهون قبل إضافة الطور المائي، أي قبل عملية الاستحلاب.

تحضير المستحلب (المنطقة 2)

يُحضَّر المستحلب بنقل أنواع مختلفة من الزيوت والدهون أو مخاليط الدهون إلى خزان المستحلب. عادةً، تُضاف الدهون أو مخاليط الدهون عالية الذوبان أولًا، ثم الدهون منخفضة الذوبان والزيت السائل. لإكمال تحضير مرحلة الدهون، يُضاف المستحلب ومكونات ثانوية أخرى قابلة للذوبان في الزيت إلى مزيج الدهون. بعد خلط جميع مكونات مرحلة الدهون جيدًا، يُضاف الطور المائي، ويُحضَّر المستحلب بخلط مكثف ومنضبط.

يمكن استخدام أنظمة مختلفة لقياس المكونات المختلفة للمستحلب، حيث يعمل اثنان منها على دفعات:

نظام مقياس التدفق

نظام خزان الوزن

يُعد نظام الاستحلاب المستمر الخطي حلاً أقل تفضيلاً، ولكنه يُستخدم في خطوط الإنتاج عالية السعة، على سبيل المثال، حيث تكون المساحة المتاحة لخزانات المستحلب محدودة. يستخدم هذا النظام مضخات جرعات ومقاييس تدفق كتلة للتحكم في نسبة المراحل المضافة إلى خزان مستحلب صغير.

يمكن التحكم في جميع الأنظمة المذكورة أعلاه آليًا بالكامل. مع ذلك، لا تزال بعض المصانع القديمة تستخدم أنظمة تحضير مستحلب يتم التحكم بها يدويًا، إلا أنها تتطلب جهدًا كبيرًا، ولا يُنصح بتركيبها حاليًا نظرًا لقواعد التتبع الصارمة.

يعتمد نظام قياس التدفق على تحضير المستحلب على دفعات، حيث تُقاس المراحل والمكونات المختلفة بواسطة مقاييس تدفق الكتلة عند نقلها من خزانات تحضير المراحل المختلفة إلى خزان المستحلب. تبلغ دقة هذا النظام +/-0.3%. يتميز هذا النظام بعدم تأثره بالمؤثرات الخارجية كالاهتزازات والأوساخ.

يشبه نظام خزان الوزن نظام عداد التدفق، ويعتمد على تحضير المستحلب على دفعات. هنا، تُضاف كميات المكونات والمراحل مباشرةً إلى خزان المستحلب المُثبّت على خلايا تحميل تتحكم في الكميات المُضافة إليه.

عادةً ما يُستخدم نظام خزانين لتحضير المستحلب لضمان استمرارية تشغيل خط التبلور. يعمل كل خزان كخزان تحضير وخزان عازل (خزان مستحلب)، وبالتالي يُغذّى خط التبلور من أحد الخزانين، بينما تُحضّر دفعة جديدة في الآخر، والعكس صحيح. يُسمى هذا النظام بنظام القلاب.

من الخيارات المتاحة أيضًا حلٌّ يُحضَّر فيه المستحلب في خزان واحد، ثم يُنقل عند جهوزيته إلى خزان عازل يُغذَّى منه خط التبلور. يُسمى هذا النظام نظام الخلط المسبق/العازل.

البسترة (المنطقة 3)

من خزان العازل يتم ضخ المستحلب بشكل مستمر من خلال مبادل حراري لوحي (PHE) أو مبادل حراري ذو سطح مكشط منخفض الضغط (SSHE)، أو SSHE عالي الضغط للبسترة قبل الدخول إلى خط التبلور.

بالنسبة للمنتجات كاملة الدسم، يُستخدم عادةً مُثبِّط PHE. أما بالنسبة للأنواع قليلة الدسم، حيث يُتوقع أن يُظهِر المستحلب لزوجة عالية نسبيًا، وللمستحلبات الحساسة للحرارة (مثل المستحلبات عالية البروتين)، فيُنصح باستخدام نظام SPX كمحلول منخفض الضغط أو SPX-PLUS كمحلول عالي الضغط.

تتميز عملية البسترة بمزايا عديدة، فهي تضمن تثبيط نمو البكتيريا ونمو الكائنات الدقيقة الأخرى، مما يُحسّن الاستقرار الميكروبيولوجي للمستحلب. بسترة الطور المائي فقط ممكنة، ولكن يُفضل بسترة المستحلب الكامل، إذ تُقلل من زمن بقاء المنتج المبستر حتى تعبئة المنتج النهائي. كما يُعالَج المنتج في عملية مُتكاملة من البسترة حتى تعبئة المنتج النهائي، وتُضمن بسترة أي مواد مُعاد تصنيعها عند بسترة المستحلب الكامل.

بالإضافة إلى ذلك، تضمن بسترة المستحلب الكامل تغذية خط التبلور بدرجة حرارة ثابتة، مما يضمن ثبات معايير المعالجة ودرجات حرارة المنتج وقوامه. كما يُمنع تبلور المستحلب المُغذّى لمعدات التبلور عند بسترته بشكل صحيح وتغذيته بمضخة الضغط العالي بدرجة حرارة أعلى من درجة انصهار الطور الدهني بمقدار 5-10 درجات مئوية.

تتضمن عملية البسترة النموذجية، بعد تحضير المستحلب عند درجة حرارة 45-55 درجة مئوية، تسخينًا وحفظًا متتاليين للمستحلب عند درجة حرارة 75-85 درجة مئوية لمدة 16 ثانية، ثم تبريدًا إلى درجة حرارة 45-55 درجة مئوية. تعتمد درجة الحرارة النهائية على درجة انصهار الطور الدهني: فكلما ارتفعت درجة الانصهار، ارتفعت درجة الحرارة.

التبريد والتبلور والعجن (المنطقة 4)

 

يُضخ المستحلب إلى خط التبلور بواسطة مضخة مكبس عالية الضغط (HPP). يتكون خط التبلور لإنتاج السمن النباتي والمنتجات ذات الصلة عادةً من مبرد هواء ساخن عالي الضغط يُبرّد باستخدام وسائط تبريد من نوع الأمونيا أو الفريون. غالبًا ما يُضاف إلى خط التبلور آلات دوارة دبوسية و/أو وحدات تبلور وسيطة لزيادة كثافة العجن ووقت إنتاج المنتجات البلاستيكية. يُعد أنبوب الاستراحة الخطوة الأخيرة في خط التبلور، ولا يُضاف إلا إذا كان المنتج مُعبأً.

يعتمد خط التبلور على تقنية SSHE عالية الضغط، حيث يُبرّد المستحلب الدافئ تبريدًا فائقًا ويتبلور على السطح الداخلي لأنبوب التبريد. تُكشط المستحلبات بكفاءة بواسطة الكاشطات الدوارة، ما يُبرّد المستحلب ويُعجن في آنٍ واحد. عندما تتبلور الدهون في المستحلب، تُشكّل بلورات الدهون شبكة ثلاثية الأبعاد تُحاصر قطرات الماء والزيت السائل، مما يُنتج منتجات ذات خصائص شبه صلبة من البلاستيك.

اعتمادًا على نوع المنتج المراد تصنيعه ونوع الدهون المستخدمة في المنتج المعين، يمكن تعديل تكوين خط التبلور (أي ترتيب أنابيب التبريد وآلات دوار الدبوس) لتوفير التكوين الأمثل للمنتج المعين.

بما أن خط التبلور يُنتج عادةً أكثر من منتج دهني واحد محدد، فإن وحدة SSHE غالبًا ما تتكون من قسمي تبريد أو أكثر أو أنابيب تبريد لتلبية متطلبات خط تبلور مرن. عند إنتاج منتجات دهون متبلورة مختلفة من خلائط دهون متنوعة، تُعد المرونة ضرورية، إذ قد تختلف خصائص تبلور الخلائط من خلائط إلى أخرى.

تؤثر عملية التبلور وظروف المعالجة ومعاييرها بشكل كبير على خصائص السمن النباتي ومنتجات الدهن النهائية. عند تصميم خط التبلور، من المهم تحديد خصائص المنتجات المخطط تصنيعها على هذا الخط. ولضمان الاستثمار مستقبلًا، تُعد مرونة خط الإنتاج، بالإضافة إلى إمكانية التحكم الفردي في معايير المعالجة، أمرًا ضروريًا، نظرًا لتغير مجموعة المنتجات المطلوبة مع مرور الوقت وتغير المواد الخام.

تُحدد سعة خط الإنتاج بناءً على مساحة التبريد المتاحة في نظام SSHE. تتوفر آلات بأحجام مختلفة، تتراوح من خطوط إنتاج منخفضة إلى عالية السعة. كما تتوفر درجات مختلفة من المرونة، من معدات أحادية الأنبوب إلى خطوط إنتاج متعددة الأنابيب، مما يضمن مرونة عالية في خطوط المعالجة.

بعد تبريد المنتج في وحدة SSHE، يدخل إلى آلة دوارة الدبوس و/أو وحدات التبلور الوسيطة، حيث يُعجن لفترة زمنية محددة وبكثافة محددة، وذلك لتعزيز الشبكة ثلاثية الأبعاد، والتي تُمثل على المستوى العياني البنية البلاستيكية. إذا كان المنتج مُعدًّا للتوزيع كمنتج مُغلّف، فسيدخل وحدة SSHE مرة أخرى قبل أن يستقر في أنبوب الاستراحة قبل التغليف. إذا تم تعبئة المنتج في أكواب، فلن يُضاف أي أنبوب استراحة إلى خط التبلور.

التعبئة والتغليف وإعادة الصهر (المنطقة 5)

تتوفر في السوق أنواع مختلفة من آلات التعبئة والتغليف، ولن يتم وصفها في هذه المقالة. ومع ذلك، يختلف قوام المنتج اختلافًا كبيرًا عند إنتاجه للتعبئة أو التعبئة. من البديهي أن يتميز المنتج المعبأ بقوام أكثر صلابة من المنتج المعبأ، وإذا لم يكن هذا القوام مثاليًا، يُنقل المنتج إلى نظام إعادة الصهر، حيث يُذاب ويُضاف إلى خزان العازل لإعادة المعالجة. تتوفر أنظمة إعادة صهر مختلفة، ولكن أكثرها استخدامًا هو نظام PHE أو نظام SSHE منخفض الضغط.

الأتمتة

 

يُنتج السمن النباتي، كغيره من المنتجات الغذائية، في العديد من المصانع اليوم وفق إجراءات تتبع صارمة. تُغطي هذه الإجراءات عادةً المكونات والإنتاج والمنتج النهائي، مما يُسهم ليس فقط في تعزيز سلامة الغذاء، بل أيضًا في جودة ثابتة. يُمكن تطبيق متطلبات التتبع في نظام التحكم في المصنع، وقد صُمم نظام التحكم من شيبوتيك لمراقبة وتسجيل وتوثيق الشروط والمعايير المهمة المتعلقة بعملية التصنيع بأكملها.

نظام التحكم مُجهز بحماية بكلمة مرور، ويتميز بتسجيل بيانات تاريخية لجميع المعلمات المُستخدمة في خط معالجة السمن النباتي، بدءًا من معلومات الوصفة وحتى تقييم المنتج النهائي. يشمل تسجيل البيانات سعة وناتج مضخة الضغط العالي (لتر/ساعة والضغط الخلفي)، ودرجات حرارة المنتج (بما في ذلك عملية البسترة) أثناء التبلور، ودرجات حرارة التبريد (أو ضغوط وسائط التبريد) لوحدة SSHE، وسرعة وحدة SSHE وآلات الدوار الدبوسي، بالإضافة إلى حمل المحركات التي تُشغّل مضخة الضغط العالي ووحدة SSHE وآلات الدوار الدبوسي.

نظام التحكم

أثناء المعالجة، تُرسَل إنذارات إلى المُشغِّل في حال تجاوز مُعاملات المعالجة الخاصة بالمنتج المُحدَّد الحدود المسموح بها؛ وتُعيَّن هذه الإنذارات في مُحرِّر الوصفات قبل الإنتاج. يجب تأكيد هذه الإنذارات يدويًا واتخاذ الإجراءات اللازمة وفقًا للإجراءات. تُخزَّن جميع الإنذارات في نظام إنذار تاريخي للاطلاع عليها لاحقًا. عندما يُغادر المنتج خط الإنتاج مُغلَّفًا أو مُعبَّأً بشكل مناسب، يُفصَل عن اسم المنتج، الذي عادةً ما يُحدَّد بالتاريخ والوقت ورقم تعريف الدفعة، لتتبعه لاحقًا. وبالتالي، يُخزَّن السجل الكامل لجميع خطوات الإنتاج المُشاركة في عملية التصنيع لضمان سلامة المُنتِج والمستخدم النهائي، أي المستهلك.

سي آي بي

تُعد وحدات التنظيف في الموقع (CIP) جزءًا من منشآت السمن النباتي الحديثة، حيث يجب تنظيف مصانع إنتاج السمن النباتي بانتظام. بالنسبة لمنتجات السمن النباتي التقليدية، تُعدّ فترة التنظيف العادية مرة واحدة أسبوعيًا. أما بالنسبة للمنتجات الحساسة، مثل المنتجات قليلة الدسم (عالية المحتوى المائي) و/أو الغنية بالبروتين، فيُنصح بفترات تنظيف أقصر بين كل عملية تنظيف.

من حيث المبدأ، يُستخدم نظامان للتنظيف المكاني (CIP): وحدات التنظيف المكاني التي تستخدم مواد التنظيف مرة واحدة فقط، أو وحدات التنظيف المكاني المُوصى بها، والتي تعمل عبر محلول مُنظّف من مواد التنظيف، حيث تُعاد مواد مثل الغسول والأحماض والمطهرات إلى خزانات التخزين الخاصة بالتنظيف المكاني بعد الاستخدام. تُفضّل هذه العملية الأخيرة لأنها تُمثل حلاً صديقًا للبيئة واقتصاديًا من حيث استهلاك مواد التنظيف، وبالتالي من حيث تكلفتها.

في حال تركيب عدة خطوط إنتاج في مصنع واحد، يُمكن تركيب مسارات تنظيف متوازية أو أنظمة تنظيف مكاني (CIP) عبر الأقمار الصناعية. يُؤدي هذا إلى انخفاض كبير في وقت التنظيف واستهلاك الطاقة. تُتحكم معلمات عملية التنظيف المكاني (CIP) تلقائيًا وتُسجل لتتبعها لاحقًا في نظام التحكم.

الملاحظات الختامية

عند إنتاج السمن النباتي والمنتجات ذات الصلة، من المهم مراعاة أن جودة المنتج النهائي لا تقتصر على مكوناته، كالزيوت والدهون المستخدمة أو طريقة تحضيره، بل تشمل أيضًا تكوين المصنع ومعايير المعالجة وحالته. فإذا لم تتم صيانة خط الإنتاج أو المعدات جيدًا، فقد لا يعمل بكفاءة. لذلك، لإنتاج منتجات عالية الجودة، لا بد من وجود مصنع يعمل بكفاءة، كما أن اختيار مزيج دهون بخصائص تتوافق مع الاستخدام النهائي للمنتج أمر بالغ الأهمية، بالإضافة إلى التكوين الصحيح ومعايير المعالجة في المصنع. وأخيرًا، يجب معالجة المنتج النهائي حراريًا وفقًا للاستخدام النهائي..