تكنولوجيا إنتاج السمن

تكنولوجيا إنتاج السمن

ملخص تنفيذي

تشبه شركات الأغذية اليوم شركات التصنيع الأخرى، حيث لا تركز فقط على موثوقية وجودة معدات تجهيز الأغذية ولكن أيضًا على الخدمات المتنوعة التي يمكن لمورد معدات المعالجة تقديمها. وبصرف النظر عن خطوط المعالجة الفعالة التي نقدمها، يمكننا أن نكون شريكًا بدءًا من الفكرة الأولية أو مرحلة المشروع وحتى مرحلة التشغيل النهائية، دون أن ننسى خدمة ما بعد البيع المهمة.

تتمتع شركة Shiputec بخبرة تزيد عن 20 عامًا في مجال تجهيز الأغذية وتعبئتها.

مقدمة إلى التكنولوجيا لدينا

الرؤية والالتزام

يقوم قطاع Shiputec بتصميم وتصنيع وتسويق حلول هندسة العمليات والأتمتة لصناعات الألبان والأغذية والمشروبات والصناعات البحرية والأدوية والعناية الشخصية من خلال عملياته العالمية.

نحن ملتزمون بمساعدة عملائنا في جميع أنحاء العالم على تحسين أداء وربحية مصانعهم وعملياتهم. نحن نحقق ذلك من خلال تقديم مجموعة واسعة من المنتجات والحلول بدءًا من المكونات الهندسية وحتى تصميم محطات المعالجة الكاملة التي تدعمها التطبيقات الرائدة عالميًا وخبرة التطوير.

نواصل مساعدة عملائنا على تحسين أداء وربحية مصنعهم طوال فترة خدمته من خلال خدمات الدعم المصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتهم الفردية من خلال خدمة عملاء منسقة وشبكة قطع الغيار.

التركيز على العملاء

تقوم شركة Shiputec بتطوير وتصنيع وتركيب خطوط معالجة حديثة وعالية الكفاءة وموثوقة لصناعة الأغذية. لإنتاج منتجات الدهون المتبلورة مثل السمن والزبدة والمواد القابلة للدهن والسمن، تقدم Shiputec حلولاً تشتمل أيضًا على خطوط معالجة للمنتجات الغذائية المستحلبة مثل المايونيز والصلصات والضمادات.

إنتاج السمن

يحتوي المارجرين والمنتجات ذات الصلة على طور مائي وطور دهني، وبالتالي يمكن وصفه على أنه مستحلبات ماء في زيت (W/O) حيث يتم تشتيت طور الماء بشكل ناعم على شكل قطرات في طور الدهن المستمر. اعتمادًا على تطبيق المنتج، يتم اختيار تركيبة مرحلة الدهون وعملية التصنيع وفقًا لذلك.

وبصرف النظر عن معدات التبلور، فإن منشأة التصنيع الحديثة للسمن والمنتجات ذات الصلة ستشمل عادةً صهاريج مختلفة لتخزين الزيت بالإضافة إلى المستحلب والمرحلة المائية وإعداد المستحلب؛ يتم حساب حجم وعدد الخزانات بناءً على سعة المصنع ومحفظة المنتجات. ويتضمن المرفق أيضًا وحدة بسترة ومرفق إعادة صهر. وبالتالي، يمكن تقسيم عملية التصنيع بشكل عام إلى العمليات الفرعية التالية (يرجى الاطلاع على الرسم البياني 1):

تحضير مرحلة الماء ومرحلة الدهون (المنطقة 1)

غالبًا ما يتم تحضير مرحلة الماء على دفعات في خزان مرحلة الماء. يجب أن تكون المياه ذات نوعية جيدة للشرب. إذا لم يكن من الممكن ضمان جودة مياه الشرب، فيمكن إخضاع المياه للمعالجة المسبقة عن طريق الأشعة فوق البنفسجية أو نظام الترشيح على سبيل المثال.

بصرف النظر عن الماء، يمكن أن تتكون مرحلة الماء من الملح أو الماء المالح، وبروتينات الحليب (سمن المائدة والمواد القابلة للدهن قليلة الدسم)، والسكر (المعجنات المنتفخة)، والمثبتات (الدهون قليلة وقليلة الدهون)، والمواد الحافظة، والنكهات القابلة للذوبان في الماء.

المكونات الرئيسية في مرحلة الدهون، مزيج الدهون، تتكون عادة من مزيج من الدهون والزيوت المختلفة. من أجل الحصول على سمن بالخصائص والوظائف المطلوبة، فإن نسبة الدهون والزيوت في مزيج الدهون تعتبر حاسمة لأداء المنتج النهائي.

يتم تخزين الدهون والزيوت المختلفة، إما على شكل خليط دهني أو زيوت منفردة، في صهاريج تخزين الزيت التي يتم وضعها عادةً خارج منشأة الإنتاج. يتم الاحتفاظ بها في درجة حرارة تخزين ثابتة فوق نقطة انصهار الدهن وتحت التحريك لتجنب تجزئة الدهن والسماح بالتعامل بسهولة.

وبصرف النظر عن مزيج الدهون، تتكون مرحلة الدهون عادةً من مكونات ثانوية قابلة للذوبان في الدهون مثل المستحلب والليسيثين والنكهة واللون ومضادات الأكسدة. يتم إذابة هذه المكونات الصغيرة في مزيج الدهون قبل إضافة مرحلة الماء، وبالتالي قبل عملية الاستحلاب.

تحضير المستحلب (المنطقة 2)

يتم تحضير المستحلب عن طريق نقل الزيوت المختلفة والدهون أو خليط الدهون إلى خزان المستحلب. عادة، يتم إضافة الدهون عالية الذوبان أو خليط الدهون أولا تليها الدهون المنخفضة الذوبان والزيت السائل. لاستكمال تحضير مرحلة الدهن، تتم إضافة المستحلب والمكونات الثانوية الأخرى القابلة للذوبان في الزيت إلى مزيج الدهن. عندما يتم خلط جميع مكونات مرحلة الدهن بشكل صحيح، تتم إضافة مرحلة الماء ويتم إنشاء المستحلب تحت خلط مكثف ولكن متحكم فيه.

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

نظام قياس التدفق

نظام خزان الوزن

يعد نظام الاستحلاب المستمر في الخط حلاً أقل تفضيلاً ولكنه مستخدم، على سبيل المثال، في الخطوط عالية السعة حيث تتوفر مساحة محدودة لخزانات المستحلب. يستخدم هذا النظام مضخات الجرعات وأجهزة قياس التدفق الشامل للتحكم في نسبة الأطوار المضافة في خزان مستحلب صغير.

يمكن التحكم في جميع الأنظمة المذكورة أعلاه تلقائيًا بالكامل. ومع ذلك، لا تزال بعض المصانع القديمة تحتوي على أنظمة تحضير المستحلب التي يتم التحكم فيها يدويًا، ولكنها تتطلب عمالة كبيرة ولا يوصى بتركيبها اليوم بسبب قواعد التتبع الصارمة.

يعتمد نظام مقياس التدفق على تحضير المستحلب على دفعات حيث يتم قياس المراحل والمكونات المختلفة بواسطة عدادات التدفق الشامل عند نقلها من خزانات تحضير الطور المختلفة إلى خزان المستحلب. دقة هذا النظام هي +/-0.3%. ويتميز هذا النظام بعدم حساسيته للمؤثرات الخارجية مثل الاهتزازات والأوساخ.

يشبه نظام خزان الوزن نظام مقياس التدفق الذي يعتمد على تحضير المستحلب على دفعات. وهنا يتم إضافة كميات المكونات والأطوار مباشرة إلى خزان المستحلب المثبت على خلايا تحميل تتحكم في الكميات المضافة إلى الخزان.

عادة، يتم استخدام نظام ثنائي الخزان لتحضير المستحلب حتى يتمكن من تشغيل خط التبلور بشكل مستمر. ويعمل كل خزان كخزان تحضير وعازل (خزان المستحلب)، وبالتالي سيتم تغذية خط التبلور من أحد الخزانين بينما سيتم تحضير دفعة جديدة في الآخر والعكس. وهذا ما يسمى نظام الوجه بالتخبط.

يعد الحل الذي يتم فيه تحضير المستحلب في خزان واحد وعندما يصبح جاهزًا يتم نقله إلى خزان عازل حيث تتم تغذية خط التبلور خيارًا أيضًا. ويسمى هذا النظام بنظام الخلط المسبق/العازل.

البسترة (المنطقة 3)

من الخزان العازل، عادة ما يتم ضخ المستحلب بشكل مستمر من خلال إما مبادل حراري لوحي (PHE) أو مبادل حراري سطحي مكشط منخفض الضغط (SSHE)، أو مبادل حراري عالي الضغط SSHE للبسترة قبل الدخول إلى خط التبلور.

بالنسبة للمنتجات كاملة الدسم، يتم استخدام PHE عادةً. بالنسبة للإصدارات الأقل دهونًا حيث من المتوقع أن يظهر المستحلب لزوجة عالية نسبيًا وبالنسبة للمستحلبات الحساسة للحرارة (مثل المستحلبات ذات المحتوى العالي من البروتين) يوصى باستخدام نظام SPX كمحلول منخفض الضغط أو SPX-PLUS كمحلول عالي الضغط.

تتمتع عملية البسترة بالعديد من المزايا. فهو يضمن تثبيط نمو البكتيريا ونمو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى، وبالتالي تحسين الاستقرار الميكروبيولوجي للمستحلب. تعتبر بسترة مرحلة الماء فقط أمرًا ممكنًا، ولكن يفضل بسترة المستحلب الكامل نظرًا لأن عملية بسترة المستحلب ستقلل من وقت الإقامة من المنتج المبستر إلى تعبئة أو تعبئة المنتج النهائي. أيضًا، تتم معالجة المنتج في عملية مباشرة بدءًا من البسترة وحتى تعبئة المنتج النهائي أو تعبئته، ويتم ضمان بسترة أي مادة إعادة عمل عندما يتم بسترة المستحلب الكامل.

بالإضافة إلى ذلك، تضمن بسترة المستحلب الكامل تغذية المستحلب إلى خط التبلور عند درجة حرارة ثابتة لتحقيق معلمات معالجة ثابتة ودرجات حرارة المنتج وقوام المنتج. بالإضافة إلى ذلك، يتم منع حدوث مستحلب متبلور مسبقًا يتم تغذيته إلى معدات التبلور عندما يتم بسترة المستحلب بشكل صحيح وتغذيته إلى مضخة الضغط العالي عند درجة حرارة 5-10 درجة مئوية أعلى من نقطة انصهار الطور الدهني.

ستتضمن عملية البسترة النموذجية بعد تحضير المستحلب عند درجة حرارة 45-55 درجة مئوية تسلسل تسخين وإمساك المستحلب عند درجة حرارة 75-85 درجة مئوية لمدة 16 ثانية. وبعد ذلك تتم عملية التبريد إلى درجة حرارة 45-55 درجة مئوية. تعتمد درجة الحرارة النهائية على نقطة انصهار مرحلة الدهون: كلما ارتفعت نقطة الانصهار، ارتفعت درجة الحرارة.

التبريد والبلورة والعجن (المنطقة 4)

 

يتم ضخ المستحلب إلى خط التبلور عن طريق مضخة مكبس عالية الضغط (HPP). يتكون خط التبلور لإنتاج السمن النباتي والمنتجات ذات الصلة عادةً من SSHE عالي الضغط والذي يتم تبريده بواسطة الأمونيا أو وسائط التبريد من نوع الفريون. غالبًا ما يتم تضمين آلة (آلات) الدوار الدبوسي و/أو أجهزة التبلور الوسيطة في الخط من أجل إضافة كثافة عجن إضافية ووقت إضافي لإنتاج المنتجات البلاستيكية. أنبوب الراحة هو الخطوة الأخيرة في خط التبلور ويتم تضمينه فقط إذا كان المنتج معبأً.

قلب خط التبلور هو SSHE عالي الضغط، حيث يتم تبريد المستحلب الدافئ بشكل فائق وتبلوره على السطح الداخلي لأنبوب التبريد. يتم كشط المستحلب بكفاءة بواسطة الكاشطات الدوارة، وبالتالي يتم تبريد المستحلب وعجنه في نفس الوقت. عندما يتبلور الدهن الموجود في المستحلب، تشكل بلورات الدهن شبكة ثلاثية الأبعاد تحبس قطرات الماء والزيت السائل، مما ينتج عنه منتجات ذات خصائص بلاستيكية شبه صلبة.

اعتمادًا على نوع المنتج المراد تصنيعه ونوع الدهون المستخدمة لمنتج معين، يمكن تعديل تكوين خط التبلور (أي ترتيب أنابيب التبريد والآلات الدوارة الدبوسية) لتوفير التكوين الأمثل للمنتج. منتج معين.

نظرًا لأن خط التبلور يقوم عادةً بتصنيع أكثر من منتج دهني محدد، فإن SSHE غالبًا ما يتكون من قسمين أو أكثر من أقسام التبريد أو أنابيب التبريد من أجل تلبية متطلبات خط التبلور المرن. عند إنتاج منتجات دهنية متبلورة مختلفة من خلطات دهنية مختلفة، تكون هناك حاجة إلى المرونة نظرًا لأن خصائص التبلور للخلطات قد تختلف من مزيج إلى آخر.

إن عملية التبلور وظروف المعالجة ومعلمات المعالجة لها تأثير كبير على خصائص السمن النهائي والمنتجات القابلة للدهن. عند تصميم خط التبلور، من المهم تحديد خصائص المنتجات المخطط تصنيعها على الخط. ولتأمين الاستثمار في المستقبل، تعد مرونة الخط بالإضافة إلى معلمات المعالجة التي يمكن التحكم فيها بشكل فردي ضرورية، نظرًا لأن نطاق المنتجات محل الاهتمام قد يتغير بمرور الوقت وكذلك المواد الخام.

يتم تحديد سعة الخط من خلال سطح التبريد المتوفر في SSHE. تتوفر آلات بأحجام مختلفة تتراوح من الخطوط ذات السعة المنخفضة إلى الخطوط ذات السعة العالية. تتوفر أيضًا درجات مختلفة من المرونة بدءًا من معدات الأنبوب الواحد وحتى خطوط الأنابيب المتعددة، وبالتالي خطوط معالجة عالية المرونة.

بعد أن يتم تبريد المنتج في SSHE، فإنه يدخل إلى آلة الدوار و/أو أجهزة التبلور المتوسطة حيث يتم عجنه لفترة زمنية معينة وبكثافة معينة من أجل المساعدة في تعزيز الشبكة ثلاثية الأبعاد، والتي على المستوى العياني هو الهيكل البلاستيكي. إذا كان من المفترض توزيع المنتج كمنتج مغلف، فسوف يدخل إلى SSHE مرة أخرى قبل أن يستقر في أنبوب الراحة قبل التغليف. إذا تم تعبئة المنتج في أكواب، فلن يتم تضمين أنبوب الراحة في خط التبلور.

التعبئة والتعبئة وإعادة الصهر (المنطقة 5)

تتوفر آلات التعبئة والتغليف المختلفة في السوق ولن يتم وصفها في هذه المقالة. ومع ذلك، فإن اتساق المنتج يختلف كثيرًا إذا تم إنتاجه للتعبئة أو التعبئة. ومن الواضح أن المنتج المعبأ يجب أن يظهر قوامًا أكثر صلابة من المنتج المعبأ، وإذا لم يكن هذا القوام مثاليًا، فسيتم تحويل المنتج إلى نظام إعادة الصهر، وصهره وإضافته إلى الخزان العازل لإعادة المعالجة. تتوفر أنظمة إعادة صهر مختلفة ولكن الأنظمة الأكثر استخدامًا هي PHE أو SSHE منخفض الضغط.

الأتمتة

 

يتم إنتاج المارجرين، مثل المنتجات الغذائية الأخرى، في العديد من المصانع اليوم بموجب إجراءات تتبع صارمة. هذه الإجراءات التي تغطي عادة المكونات والإنتاج والمنتج النهائي لا تؤدي فقط إلى تعزيز سلامة الأغذية ولكن أيضًا إلى جودة غذائية ثابتة. يمكن تنفيذ متطلبات التتبع في نظام التحكم الخاص بالمصنع وتم تصميم نظام التحكم Shiputec للتحكم وتسجيل وتوثيق الشروط والمعلمات المهمة المتعلقة بعملية التصنيع الكاملة.

تم تجهيز نظام التحكم بحماية بكلمة مرور ويتميز بتسجيل البيانات التاريخية لجميع المعلمات المشاركة في خط معالجة السمن النباتي بدءًا من معلومات الوصفة وحتى تقييم المنتج النهائي. يتضمن تسجيل البيانات قدرة وإخراج مضخة الضغط العالي (لتر / ساعة والضغط الخلفي)، ودرجات حرارة المنتج (بما في ذلك عملية البسترة) أثناء التبلور، ودرجات حرارة التبريد (أو ضغوط وسائط التبريد) لـ SSHE، وسرعة SSHE و آلات الدوار الدبوس بالإضافة إلى تحميل المحركات التي تشغل مضخة الضغط العالي، وSSHE وآلات الدوار الدبوس.

نظام التحكم

أثناء المعالجة، سيتم إرسال الإنذارات إلى المشغل إذا كانت معلمات المعالجة لمنتج معين خارج الحدود؛ يتم تعيينها في محرر الوصفات قبل الإنتاج. يجب أن يتم التعرف على هذه الإنذارات يدويًا ويجب اتخاذ الإجراءات وفقًا للإجراءات. يتم تخزين جميع الإنذارات في نظام إنذار تاريخي لعرضها لاحقًا. عندما يغادر المنتج خط الإنتاج في شكل معبأ أو معبأ بشكل مناسب، يتم فصله عن اسم المنتج الذي يتم تمييزه عادةً بالتاريخ والوقت ورقم تعريف الدفعة لتتبعه لاحقًا. وبالتالي يتم حفظ التاريخ الكامل لجميع خطوات الإنتاج المتضمنة في عملية التصنيع من أجل أمن المنتج والمستخدم النهائي، أي المستهلك.

CIP

تعد محطات التنظيف CIP (CIP = التنظيف في المكان) أيضًا جزءًا من منشأة السمن الحديثة حيث يجب تنظيف مصانع إنتاج السمن بشكل منتظم. بالنسبة لمنتجات السمن التقليدي، مرة واحدة في الأسبوع تعتبر فترة تنظيف عادية. ومع ذلك، بالنسبة للمنتجات الحساسة مثل المنتجات قليلة الدسم (محتوى عالي من الماء) و/أو المنتجات التي تحتوي على نسبة عالية من البروتين، يوصى بفترات زمنية أقصر بين عملية التنظيف والتنظيف.

من حيث المبدأ، يتم استخدام نظامين للتنظيف المكاني: محطات التنظيف المكاني التي تستخدم وسائط التنظيف مرة واحدة فقط أو محطات التنظيف المكاني الموصى بها والتي تعمل من خلال محلول عازل لوسائط التنظيف حيث يتم إرجاع الوسائط مثل الغسول و/أو الأحماض و/أو المطهرات إلى التنظيف المكاني الفردي. صهاريج التخزين بعد الاستخدام. تُفضل العملية الأخيرة لأنها تمثل حلاً صديقًا للبيئة وهو حل اقتصادي فيما يتعلق باستهلاك مواد التنظيف وبالتالي تكلفتها.

في حالة تركيب عدة خطوط إنتاج في مصنع واحد، فمن الممكن إنشاء مسارات تنظيف متوازية أو أنظمة CIP عبر الأقمار الصناعية. وهذا يؤدي إلى انخفاض كبير في وقت التنظيف واستهلاك الطاقة. يتم التحكم تلقائيًا في معلمات عملية CIP وتسجيلها لتتبعها لاحقًا في نظام التحكم.

الملاحظات النهائية

عند إنتاج السمن النباتي والمنتجات ذات الصلة، من المهم أن نضع في اعتبارنا أن المكونات مثل الزيوت والدهون المستخدمة أو وصفة المنتج ليست فقط هي التي تحدد جودة المنتج النهائي ولكن أيضًا تكوين النبات والتكوين. معلمات المعالجة وحالة المصنع. إذا لم تتم صيانة الخط أو المعدات بشكل جيد، فهناك خطر يتمثل في عدم أداء الخط بكفاءة. لذلك، لإنتاج منتجات عالية الجودة، يعد وجود مصنع يعمل بشكل جيد أمرًا ضروريًا، ولكن اختيار مزيج الدهون مع الخصائص التي تتوافق مع التطبيق النهائي للمنتج مهم أيضًا بالإضافة إلى التكوين الصحيح واختيار معلمات المعالجة للمصنع. وأخيرًا وليس آخرًا، يجب معالجة المنتج النهائي بدرجة حرارة وفقًا للاستخدام النهائي.