Công nghệ sản xuất bơ thực vật

Công nghệ sản xuất bơ thực vật

TÓM TẮT

Các công ty thực phẩm ngày nay giống như các doanh nghiệp sản xuất khác không chỉ tập trung vào độ tin cậy và chất lượng của thiết bị chế biến thực phẩm mà còn vào nhiều dịch vụ khác nhau mà nhà cung cấp thiết bị chế biến có thể cung cấp. Ngoài các dây chuyền chế biến hiệu quả mà chúng tôi cung cấp, chúng tôi có thể là đối tác từ giai đoạn ý tưởng hoặc dự án ban đầu cho đến giai đoạn đưa vào vận hành cuối cùng, chưa kể đến dịch vụ hậu mãi quan trọng.

Shiputec có hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành chế biến và đóng gói thực phẩm.

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CỦA CHÚNG TÔI

TẦM NHÌN VÀ CAM KẾT

Mảng Shiputec thiết kế, sản xuất và tiếp thị các giải pháp kỹ thuật quy trình và tự động hóa cho các ngành công nghiệp sữa, thực phẩm, đồ uống, hàng hải, dược phẩm và chăm sóc cá nhân thông qua hoạt động toàn cầu của mình.

Chúng tôi cam kết giúp khách hàng trên toàn thế giới cải thiện hiệu suất và lợi nhuận của nhà máy sản xuất và quy trình của họ. Chúng tôi đạt được điều này bằng cách cung cấp nhiều loại sản phẩm và giải pháp từ các thành phần kỹ thuật đến thiết kế các nhà máy quy trình hoàn chỉnh được hỗ trợ bởi các ứng dụng và chuyên môn phát triển hàng đầu thế giới.

Chúng tôi tiếp tục giúp khách hàng tối ưu hóa hiệu suất và lợi nhuận của nhà máy trong suốt thời gian sử dụng bằng các dịch vụ hỗ trợ phù hợp với nhu cầu riêng của họ thông qua mạng lưới dịch vụ khách hàng và phụ tùng thay thế được phối hợp.

TẬP TRUNG VÀO KHÁCH HÀNG

Shiputec phát triển, sản xuất và lắp đặt các dây chuyền chế biến hiện đại, hiệu quả cao và đáng tin cậy cho ngành công nghiệp thực phẩm. Đối với việc sản xuất các sản phẩm chất béo kết tinh như bơ thực vật, bơ, chất phết và shortening, Shiputec cung cấp các giải pháp cũng bao gồm các dây chuyền chế biến cho các sản phẩm thực phẩm nhũ hóa như mayonnaise, nước sốt và gia vị.

SẢN XUẤT BƠ THỰC VẬT

Bơ thực vật và các sản phẩm liên quan chứa một pha nước và một pha chất béo và do đó có thể được mô tả là nhũ tương nước trong dầu (W/O) trong đó pha nước được phân tán mịn dưới dạng các giọt trong pha chất béo liên tục. Tùy thuộc vào ứng dụng của sản phẩm, thành phần của pha chất béo và quy trình sản xuất được lựa chọn cho phù hợp.

Ngoài thiết bị kết tinh, một cơ sở sản xuất hiện đại cho bơ thực vật và các sản phẩm liên quan thường sẽ bao gồm nhiều bồn chứa khác nhau để lưu trữ dầu cũng như để nhũ hóa, pha nước và chuẩn bị nhũ tương; kích thước và số lượng bồn chứa được tính toán dựa trên công suất của nhà máy và danh mục sản phẩm. Cơ sở này cũng bao gồm một đơn vị thanh trùng và một cơ sở nấu chảy lại. Do đó, quy trình sản xuất nói chung có thể được chia thành các quy trình phụ sau (vui lòng xem sơ đồ 1):

CHUẨN BỊ GIAI ĐOẠN NƯỚC VÀ GIAI ĐOẠN BÉO (VÙNG 1)

Pha nước thường được chuẩn bị theo từng mẻ trong bể pha nước. Nước phải có chất lượng uống tốt. Nếu không đảm bảo chất lượng nước uống, nước có thể được xử lý sơ bộ bằng cách sử dụng hệ thống UV hoặc lọc.

Ngoài nước, thành phần nước có thể bao gồm muối hoặc nước muối, protein sữa (bơ thực vật và bơ ít béo), đường (bánh phồng), chất ổn định (bơ ít béo và ít béo), chất bảo quản và hương vị hòa tan trong nước.

Các thành phần chính trong pha chất béo, hỗn hợp chất béo, thường bao gồm hỗn hợp các loại chất béo và dầu khác nhau. Để tạo ra bơ thực vật có các đặc tính và chức năng mong muốn, tỷ lệ chất béo và dầu trong hỗn hợp chất béo quyết định đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

Các loại chất béo và dầu khác nhau, dưới dạng hỗn hợp chất béo hoặc dầu đơn, được lưu trữ trong các thùng chứa dầu thường được đặt bên ngoài cơ sở sản xuất. Chúng được giữ ở nhiệt độ lưu trữ ổn định trên điểm nóng chảy của chất béo và được khuấy để tránh phân đoạn chất béo và cho phép xử lý dễ dàng.

Ngoài hỗn hợp chất béo, pha chất béo thường bao gồm các thành phần tan trong chất béo nhỏ như chất nhũ hóa, lecithin, hương vị, màu sắc và chất chống oxy hóa. Các thành phần nhỏ này được hòa tan trong hỗn hợp chất béo trước khi thêm pha nước, do đó trước quá trình nhũ hóa.

CHUẨN BỊ NHŨ TƯƠNG ( VÙNG 2 )

Nhũ tương được chuẩn bị bằng cách chuyển nhiều loại dầu và chất béo hoặc hỗn hợp chất béo khác nhau vào bể nhũ tương. Thông thường, chất béo nóng chảy cao hoặc hỗn hợp chất béo được thêm vào trước, sau đó là chất béo nóng chảy thấp hơn và dầu lỏng. Để hoàn tất quá trình chuẩn bị pha chất béo, chất nhũ hóa và các thành phần phụ hòa tan trong dầu khác được thêm vào hỗn hợp chất béo. Khi tất cả các thành phần cho pha chất béo đã được trộn đúng cách, pha nước được thêm vào và nhũ tương được tạo ra trong quá trình trộn chuyên sâu nhưng được kiểm soát.

Có thể sử dụng các hệ thống khác nhau để định lượng các thành phần khác nhau cho nhũ tương trong đó có hai hệ thống hoạt động theo từng mẻ:

Hệ thống đo lưu lượng

Hệ thống bồn cân

Hệ thống nhũ hóa liên tục trong dòng là giải pháp ít được ưa chuộng hơn nhưng được sử dụng trong các đường ống có công suất cao, nơi có không gian hạn chế cho các bể nhũ tương. Hệ thống này sử dụng bơm định lượng và đồng hồ đo lưu lượng khối để kiểm soát tỷ lệ pha thêm vào một bể nhũ tương nhỏ.

Các hệ thống nêu trên đều có thể được điều khiển hoàn toàn tự động. Tuy nhiên, một số nhà máy cũ vẫn có hệ thống chuẩn bị nhũ tương được điều khiển thủ công nhưng chúng đòi hỏi nhiều nhân công và không được khuyến khích lắp đặt ngày nay do các quy tắc truy xuất nguồn gốc nghiêm ngặt.

Hệ thống lưu lượng kế dựa trên quá trình chuẩn bị nhũ tương theo mẻ, trong đó các pha và thành phần khác nhau được đo bằng lưu lượng kế khối lượng khi chuyển từ các bể chuẩn bị pha khác nhau vào bể nhũ tương. Độ chính xác của hệ thống này là +/-0,3%. Hệ thống này được đặc trưng bởi tính không nhạy cảm với các tác động bên ngoài như rung động và bụi bẩn.

Hệ thống bồn cân giống như hệ thống lưu lượng kế dựa trên chế phẩm nhũ tương theo từng mẻ. Ở đây, lượng thành phần và pha được thêm trực tiếp vào bồn nhũ tương được gắn trên các cảm biến tải để kiểm soát lượng thêm vào bồn.

Thông thường, hệ thống hai bồn được sử dụng để chuẩn bị nhũ tương nhằm có thể chạy dây chuyền kết tinh liên tục. Mỗi bồn hoạt động như một bồn chuẩn bị và đệm (bồn nhũ tương), do đó, dây chuyền kết tinh sẽ được cấp từ một bồn trong khi một mẻ mới sẽ được chuẩn bị ở bồn còn lại và ngược lại. Đây được gọi là hệ thống flip-flop.

Một giải pháp mà nhũ tương được chuẩn bị trong một bể và khi đã sẵn sàng được chuyển đến bể đệm nơi đường kết tinh được đưa vào cũng là một lựa chọn. Hệ thống này được gọi là hệ thống premix/đệm.

TIỆT TRÙNG ( KHU 3 )

Từ bể đệm, nhũ tương thường được bơm liên tục qua bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) hoặc bộ trao đổi nhiệt bề mặt cạo áp suất thấp (SSHE) hoặc SSHE áp suất cao để thanh trùng trước khi đưa vào dây chuyền kết tinh.

Đối với các sản phẩm có chất béo đầy đủ, thường sử dụng PHE. Đối với các phiên bản ít chất béo hơn, trong đó nhũ tương được dự kiến ​​có độ nhớt tương đối cao và đối với nhũ tương nhạy cảm với nhiệt (ví dụ như nhũ tương có hàm lượng protein cao), hệ thống SPX là dung dịch áp suất thấp hoặc SPX-PLUS là dung dịch áp suất cao được khuyến nghị.

Quá trình thanh trùng có một số ưu điểm. Nó đảm bảo ức chế sự phát triển của vi khuẩn và sự phát triển của các vi sinh vật khác, do đó cải thiện tính ổn định vi sinh của nhũ tương. Chỉ có thể thanh trùng pha nước, nhưng thanh trùng toàn bộ nhũ tương được ưa chuộng hơn vì quá trình thanh trùng nhũ tương sẽ giảm thiểu thời gian lưu trú từ sản phẩm thanh trùng đến khi chiết rót hoặc đóng gói sản phẩm cuối cùng. Ngoài ra, sản phẩm được xử lý trong một quy trình trực tuyến từ khi thanh trùng đến khi chiết rót hoặc đóng gói sản phẩm cuối cùng và thanh trùng bất kỳ vật liệu làm lại nào đều được đảm bảo khi toàn bộ nhũ tương được thanh trùng.

Ngoài ra, việc thanh trùng nhũ tương hoàn chỉnh đảm bảo rằng nhũ tương được đưa vào dây chuyền kết tinh ở nhiệt độ không đổi, đạt được các thông số xử lý, nhiệt độ sản phẩm và kết cấu sản phẩm không đổi. Ngoài ra, việc xảy ra nhũ tương kết tinh trước khi đưa vào thiết bị kết tinh được ngăn ngừa khi nhũ tương được thanh trùng đúng cách và đưa vào bơm áp suất cao ở nhiệt độ cao hơn 5-10°C so với điểm nóng chảy của pha chất béo.

Một quy trình thanh trùng điển hình sau khi chuẩn bị nhũ tương ở nhiệt độ 45-55°C sẽ bao gồm một chuỗi làm nóng và giữ nhũ tương ở nhiệt độ 75-85°C trong 16 giây và sau đó là một quy trình làm mát đến nhiệt độ 45-55°C. Nhiệt độ cuối cùng phụ thuộc vào điểm nóng chảy của pha chất béo: điểm nóng chảy càng cao thì nhiệt độ càng cao.

LÀM LẠNH, KẾT TINH VÀ NHÀO (VÙNG 4)

 

Nhũ tương được bơm đến dây chuyền kết tinh bằng bơm piston áp suất cao (HPP). Dây chuyền kết tinh để sản xuất bơ thực vật và các sản phẩm liên quan thường bao gồm SSHE áp suất cao được làm mát bằng môi trường làm mát loại amoniac hoặc Freon. Máy rôto chốt và/hoặc máy kết tinh trung gian thường được đưa vào dây chuyền để tăng cường độ nhào và thời gian sản xuất các sản phẩm nhựa. Ống nghỉ là bước cuối cùng của dây chuyền kết tinh và chỉ được đưa vào nếu sản phẩm được đóng gói.

Trái tim của dây chuyền kết tinh là SSHE áp suất cao, trong đó nhũ tương ấm được làm lạnh siêu tốc và kết tinh trên bề mặt bên trong của ống làm lạnh. Nhũ tương được cạo sạch hiệu quả bằng các dụng cụ cạo quay, do đó nhũ tương được làm lạnh và nhào đồng thời. Khi chất béo trong nhũ tương kết tinh, các tinh thể chất béo tạo thành một mạng lưới ba chiều giữ chặt các giọt nước và dầu lỏng, tạo ra các sản phẩm có đặc tính của bản chất bán rắn dạng nhựa.

Tùy thuộc vào loại sản phẩm cần sản xuất và loại chất béo được sử dụng cho sản phẩm cụ thể, cấu hình của dây chuyền kết tinh (tức là thứ tự của các ống làm lạnh và máy rôto chốt) có thể được điều chỉnh để cung cấp cấu hình tối ưu cho sản phẩm cụ thể.

Vì dây chuyền kết tinh thường sản xuất nhiều hơn một sản phẩm chất béo cụ thể, SSHE thường bao gồm hai hoặc nhiều phần làm mát hoặc ống làm lạnh để đáp ứng các yêu cầu đối với dây chuyền kết tinh linh hoạt. Khi sản xuất các sản phẩm chất béo kết tinh khác nhau từ nhiều hỗn hợp chất béo khác nhau, cần có tính linh hoạt vì đặc điểm kết tinh của các hỗn hợp có thể khác nhau giữa các hỗn hợp.

Quá trình kết tinh, các điều kiện chế biến và các thông số chế biến có ảnh hưởng lớn đến các đặc tính của bơ thực vật và các sản phẩm phết cuối cùng. Khi thiết kế một dây chuyền kết tinh, điều quan trọng là phải xác định các đặc tính của các sản phẩm dự kiến ​​được sản xuất trên dây chuyền đó. Để đảm bảo khoản đầu tư cho tương lai, cần phải có tính linh hoạt của dây chuyền cũng như các thông số chế biến có thể kiểm soát riêng lẻ, vì phạm vi các sản phẩm quan tâm có thể thay đổi theo thời gian cũng như nguyên liệu thô.

Công suất của dây chuyền được xác định bởi bề mặt làm mát có sẵn của SSHE. Có nhiều loại máy có kích thước khác nhau, từ dây chuyền công suất thấp đến cao. Ngoài ra, có nhiều mức độ linh hoạt khác nhau từ thiết bị ống đơn đến dây chuyền nhiều ống, do đó có dây chuyền xử lý rất linh hoạt.

Sau khi sản phẩm được làm lạnh trong SSHE, nó đi vào máy rôto chốt và/hoặc máy kết tinh trung gian, trong đó nó được nhào trong một khoảng thời gian nhất định và với cường độ nhất định để hỗ trợ thúc đẩy mạng lưới ba chiều, ở cấp độ vĩ mô là cấu trúc nhựa. Nếu sản phẩm được phân phối dưới dạng sản phẩm được bọc, nó sẽ đi vào SSHE một lần nữa trước khi lắng xuống ống nghỉ trước khi bọc. Nếu sản phẩm được đổ vào cốc, không có ống nghỉ nào được đưa vào dây chuyền kết tinh.

ĐÓNG GÓI, ĐÓNG GÓI VÀ NẤU CHẢY LẠI ( KHU 5 )

Có nhiều loại máy đóng gói và chiết rót trên thị trường và sẽ không được mô tả trong bài viết này. Tuy nhiên, độ đặc của sản phẩm rất khác nhau nếu được sản xuất để đóng gói hoặc chiết rót. Rõ ràng là sản phẩm đóng gói phải có kết cấu chắc hơn sản phẩm chiết rót và nếu kết cấu này không tối ưu thì sản phẩm sẽ được chuyển hướng đến hệ thống nấu chảy lại, nấu chảy và thêm vào bể đệm để tái chế. Có nhiều hệ thống nấu chảy lại khác nhau nhưng hệ thống được sử dụng nhiều nhất là PHE hoặc SSHE áp suất thấp.

TỰ ĐỘNG HÓA

 

Bơ thực vật, giống như các sản phẩm thực phẩm khác, hiện đang được sản xuất tại nhiều nhà máy theo các quy trình truy xuất nguồn gốc nghiêm ngặt. Các quy trình này thường bao gồm các thành phần, quá trình sản xuất và sản phẩm cuối cùng không chỉ mang lại sự an toàn thực phẩm được cải thiện mà còn mang lại chất lượng thực phẩm ổn định. Các yêu cầu về khả năng truy xuất nguồn gốc có thể được triển khai trong hệ thống kiểm soát của nhà máy và hệ thống kiểm soát Shiputec được thiết kế để kiểm soát, ghi lại và lập tài liệu về các điều kiện và thông số quan trọng liên quan đến toàn bộ quy trình sản xuất.

Hệ thống điều khiển được trang bị bảo vệ bằng mật khẩu và có tính năng ghi lại dữ liệu lịch sử của tất cả các thông số liên quan đến dây chuyền chế biến bơ thực vật từ thông tin công thức đến đánh giá sản phẩm cuối cùng. Việc ghi lại dữ liệu bao gồm công suất và sản lượng của bơm áp suất cao (l/giờ và áp suất ngược), nhiệt độ sản phẩm (bao gồm cả quá trình thanh trùng) trong quá trình kết tinh, nhiệt độ làm mát (hoặc áp suất môi trường làm mát) của SSHE, tốc độ của máy SSHE và máy rô-to chốt cũng như tải động cơ chạy bơm áp suất cao, máy SSHE và máy rô-to chốt.

Hệ thống điều khiển

Trong quá trình xử lý, cảnh báo sẽ được gửi đến người vận hành nếu các thông số xử lý cho sản phẩm cụ thể nằm ngoài giới hạn; những thông số này được thiết lập trong trình chỉnh sửa công thức trước khi sản xuất. Những cảnh báo này phải được xác nhận thủ công và phải thực hiện các hành động theo quy trình. Tất cả các cảnh báo được lưu trữ trong hệ thống cảnh báo lịch sử để xem sau. Khi sản phẩm rời khỏi dây chuyền sản xuất dưới dạng được đóng gói hoặc điền đầy đủ, nó sẽ tách biệt với tên sản phẩm thường được đánh dấu bằng ngày, giờ và số nhận dạng lô để theo dõi sau. Do đó, toàn bộ lịch sử của tất cả các bước sản xuất liên quan đến quy trình sản xuất được lưu trữ để đảm bảo an toàn cho nhà sản xuất và người dùng cuối, tức là người tiêu dùng.

CIP

Các nhà máy vệ sinh CIP (CIP = vệ sinh tại chỗ) cũng là một phần của cơ sở sản xuất bơ thực vật hiện đại vì các nhà máy sản xuất bơ thực vật cần được vệ sinh thường xuyên. Đối với các sản phẩm bơ thực vật truyền thống, một tuần một lần là khoảng thời gian vệ sinh bình thường. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm nhạy cảm như sản phẩm ít chất béo (hàm lượng nước cao) và/hoặc sản phẩm chứa nhiều protein, nên vệ sinh CIP trong thời gian ngắn hơn.

Về nguyên tắc, có hai hệ thống CIP được sử dụng: Nhà máy CIP chỉ sử dụng chất làm sạch một lần hoặc nhà máy CIP được khuyến nghị hoạt động thông qua dung dịch đệm của chất làm sạch, trong đó các chất như kiềm, axit và/hoặc chất khử trùng được trả lại các bể chứa CIP riêng lẻ sau khi sử dụng. Quy trình sau được ưa chuộng hơn vì đây là giải pháp thân thiện với môi trường và là giải pháp tiết kiệm về mặt tiêu thụ chất làm sạch và do đó tiết kiệm chi phí.

Trong trường hợp lắp đặt nhiều dây chuyền sản xuất trong một nhà máy, có thể thiết lập các đường vệ sinh song song hoặc hệ thống vệ tinh CIP. Điều này giúp giảm đáng kể thời gian vệ sinh và mức tiêu thụ năng lượng. Các thông số của quy trình CIP được tự động kiểm soát và ghi lại để theo dõi sau trong hệ thống điều khiển.

NHẬN XÉT CUỐI CÙNG

Khi sản xuất bơ thực vật và các sản phẩm liên quan, điều quan trọng cần lưu ý là không chỉ các thành phần như dầu và mỡ được sử dụng hoặc công thức sản phẩm quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng mà còn là cấu hình của nhà máy, các thông số chế biến và tình trạng của nhà máy. Nếu dây chuyền hoặc thiết bị không được bảo dưỡng tốt, sẽ có nguy cơ dây chuyền không hoạt động hiệu quả. Do đó, để sản xuất ra các sản phẩm chất lượng cao, một nhà máy hoạt động tốt là điều bắt buộc nhưng việc lựa chọn hỗn hợp chất béo có các đặc tính tương ứng với ứng dụng cuối cùng của sản phẩm cũng rất quan trọng cũng như cấu hình và lựa chọn đúng các thông số chế biến của nhà máy. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, sản phẩm cuối cùng phải được xử lý nhiệt độ theo mục đích sử dụng cuối cùng.