人造黄油生产技术

人造黄油生产技术

执行摘要

如今的食品公司与其他制造企业一样，不仅关注食品加工设备的可靠性和质量，而且还关注加工设备供应商可以提供的各种服务。除了我们提供的高效加工线外，我们还可以成为从最初的想法或项目阶段到最终调试阶段的合作伙伴，更不要忘记重要的售后服务。

Shiputec 在食品加工和包装行业拥有 20 多年的经验。

我们的技术简介

愿景与承诺

Shiputec 部门通过其全球业务为乳制品、食品、饮料、船舶、制药和个人护理行业设计、制造和销售工艺工程和自动化解决方案。

我们致力于帮助世界各地的客户提高其制造工厂和流程的绩效和盈利能力。我们通过提供广泛的产品和解决方案来实现这一目标，从工程组件到完整流程工厂的设计，并得到世界领先的应用和开发专业知识的支持。

我们通过协调一致的客户服务和备件网络，根据客户的个性化需求提供量身定制的支持服务，继续帮助客户优化其工厂整个使用寿命的性能和盈利能力。

以客户为中心

Shiputec 为食品行业开发、制造和安装现代化、高效且可靠的加工线。对于人造黄油、黄油、涂抹酱和起酥油等结晶脂肪产品的生产，Shiputec 提供的解决方案还包括蛋黄酱、酱汁和调料等乳化食品的生产线。

人造黄油生产

人造黄油和相关产品含有水相和脂肪相，因此可以表征为油包水（W/O）乳液，其中水相以液滴形式精细地分散在连续脂肪相中。根据产品的应用，相应地选择脂肪相的组成和制造工艺。

除了结晶设备外，人造黄油及相关产品的现代化生产设施通常还包括各种储油罐以及乳化剂、水相和乳液制备罐；储罐的尺寸和数量是根据工厂的容量和产品组合计算的。该设施还包括巴氏灭菌装置和重熔装置。因此，制造过程一般可分为以下子过程（见图1）：

水相和脂肪相的制备（区域 1）

水相通常在水相罐中分批制备。水应具有良好的饮用质量。如果不能保证饮用水质量，可以通过紫外线或过滤系统等手段对水进行预处理。

除水外，水相还可以由盐或盐水、牛奶蛋白（人造黄油和低脂涂抹酱）、糖（酥皮糕点）、稳定剂（低脂和低脂涂抹酱）、防腐剂和水溶性香料组成。

脂肪相中的主要成分，即脂肪混合物，通常由不同脂肪和油的混合物组成。为了使人造黄油具有所需的特性和功能，脂肪混合物中脂肪和油的比例对于最终产品的性能至关重要。

各种脂肪和油，无论是脂肪混合物还是单一油，都储存在通常放置在生产设施外部的储油罐中。将它们保持在高于脂肪熔点的稳定储存温度并搅拌，以避免脂肪分馏并易于处理。

除了脂肪混合物之外，脂肪相通常由少量脂溶性成分组成，例如乳化剂、卵磷脂、香料、色素和抗氧化剂。这些次要成分在添加水相之前（即在乳化过程之前）溶解在脂肪混合物中。

乳液制备（区域 2）

通过将各种油和脂肪或脂肪混合物转移至乳化罐来制备乳化液。通常，首先添加高熔点脂肪或脂肪混合物，然后添加较低熔点脂肪和液体油。为了完成脂肪相的制备，将乳化剂和其他油溶性次要成分添加到脂肪混合物中。当脂肪相的所有成分均已适当混合后，添加水相，并在强烈但受控的混合下形成乳液。

可以使用不同的系统来计量乳液的各种成分，其中两个系统是分批工作的：

流量计系统

称重罐系统

连续在线乳化系统是不太优选但在例如乳化罐可用空间有限的高容量管线中使用的解决方案。该系统使用计量泵和质量流量计来控制小型乳液罐中添加相的比例。

上述系统均可实现全自动控制。然而，一些老工厂仍然拥有手动控制的乳液制备系统，但这些系统需要大量劳动力，并且由于严格的可追溯性规则，目前不建议安装。

流量计系统基于分批乳液制备，其中当从各个相制备罐转移到乳液罐时，通过质量流量计测量各个相和成分。该系统的准确度为+/-0.3%。该系统的特点是对振动和污垢等外界影响不敏感。

称重罐系统类似于基于间歇乳液制备的流量计系统。这里，成分和相的量直接添加到乳液罐中，乳液罐安装在称重传感器上，控制添加到罐中的量。

通常，使用两罐系统来制备乳液，以便能够连续运行结晶线。每个罐都充当制备和缓冲罐（乳液罐），因此结晶线将从一个罐进料，而新批次将在另一个罐中制备，反之亦然。这称为触发器系统。

另一种解决方案是在一个罐中制备乳液，准备好后将其转移到缓冲罐，从那里向结晶线进料。该系统称为预混/缓冲系统。

巴氏灭菌（区域 3）

乳液通常从缓冲罐连续泵送通过板式换热器 (PHE) 或低压刮面换热器 (SSHE)，或高压 SSHE，在进入结晶线之前进行巴氏灭菌。

对于全脂产品，通常使用 PHE。对于低脂肪版本（其中乳液预计会表现出相对高的粘度）和热敏乳液（例如具有高蛋白质含量的乳液），建议使用 SPX 系统作为低压解决方案或 SPX-PLUS 作为高压解决方案。

巴氏灭菌工艺有几个优点。它确保抑制细菌生长和其他微生物的生长，从而提高乳液的微生物稳定性。仅水相的巴氏灭菌是可能的，但优选对整个乳液进行巴氏灭菌，因为乳液的巴氏灭菌过程将最小化从巴氏灭菌产品到最终产品的填充或包装的停留时间。此外，产品在从巴氏灭菌到最终产品的灌装或包装的在线过程中进行处理，并且在对整个乳液进行巴氏灭菌时，确保任何返工材料的巴氏灭菌。

此外，整个乳液的巴氏灭菌可确保乳液在恒定温度下送入结晶线，从而实现恒定的加工参数、产品温度和产品质地。此外，当乳液经过适当的巴氏灭菌并在比脂肪相熔点高5-10℃的温度下送入高压泵时，可以防止出现送入结晶设备的预结晶乳液。

典型的巴氏灭菌过程将在 45-55°C 制备乳液后包括将乳液在 75-85°C 加热并保持 16 秒。随后进行冷却至45-55°C的温度。最终温度取决于脂肪相的熔点：熔点越高，温度越高。

冷却、结晶和捏合（4 区）

 

通过高压活塞泵 (HPP) 将乳液泵送到结晶线。用于生产人造黄油及相关产品的结晶线通常由高压 SSHE 组成，通过氨或氟利昂型冷却介质进行冷却。生产线中通常包括销转子机和/或中间结晶器，以增加塑料产品生产的额外捏合强度和时间。静置管是结晶线的最后一步，仅在产品包装时才包含在内。

结晶线的核心是高压SSHE，温热的乳液在冷却管的内表面上过冷并结晶。旋转的刮刀有效地刮掉乳液，从而同时冷却和捏合乳液。当乳液中的脂肪结晶时，脂肪晶体形成三维网络，捕获水滴和液态油，从而产生具有塑性半固体性质的产品。

根据要制造的产品类型和特定产品所用脂肪的类型，可以调整结晶线的配置（即冷却管和销转子机的顺序），以为生产提供最佳配置。特定产品。

由于结晶线通常生产不止一种特定的脂肪产品，因此 SSHE 通常由两个或多个冷却段或激冷管组成，以满足灵活结晶线的要求。当生产各种脂肪混合物的不同结晶脂肪产品时，需要灵活性，因为混合物的结晶特性可能因一种混合物而异。

结晶过程、加工条件和加工参数对最终人造黄油和涂抹酱产品的特性有很大影响。在设计结晶生产线时，确定计划在生产线上生产的产品的特性非常重要。为了确保未来的投资，生产线的灵活性以及单独可控的加工参数是必要的，因为感兴趣的产品范围可能会随着时间和原材料的变化而变化。

生产线的容量取决于 SSHE 的可用冷却表面。提供从低产能到高产能的不同尺寸的机器。此外，还提供从单管设备到多管生产线的各种程度的灵活性，从而实现高度灵活的加工线。

产品在SSHE中冷却后，进入销转子机和/或中间结晶器，在其中进行一定时间和一定强度的捏合，以辅助促进立体网络，宏观层面上是塑性结构。如果产品打算作为包装产品进行分发，则在包装之前它将再次进入 SSHE，然后沉淀在静止管中。如果产品被灌装到杯子中，则结晶线中不包括静止管。

包装、填充和重熔（5区）

市场上有各种包装和灌装机，本文不再介绍。然而，如果生产用于包装或填充，则产品的稠度有很大不同。显然，包装产品必须表现出比填充产品更坚固的质地，如果这种质地不是最佳的，则产品将被转移到重熔系统，熔化并添加到缓冲罐中进行再加工。有不同的重熔系统可供选择，但最常用的系统是 PHE 或低压 SSHE。

自动化

 

人造黄油与其他食品一样，当今许多工厂都是在严格的可追溯程序下生产的。这些程序通常涵盖成分、生产和最终产品，不仅提高了食品安全，而且保证了食品质量的稳定。可追溯性要求可以在工厂的控制系统中实现，Shiputec 控制系统旨在控制、记录和记录有关整个制造过程的重要条件和参数。

该控制系统配备密码保护，并具有人造黄油加工线涉及的所有参数（从配方信息到最终产品评估）的历史数据记录功能。数据记录包括高压泵的容量和输出（升/小时和背压）、结晶过程中的产品温度（包括巴氏灭菌过程）、SSHE 的冷却温度（或冷却介质压力）、SSHE 的速度和销转子机器以及运行高压泵、SSHE 和销转子机器的电机负载。

控制系统

加工过程中，如果特定产品的加工参数超限，则会向操作人员发出警报；这些是在生产之前在配方编辑器中设置的。这些警报必须手动确认，并根据程序采取行动。所有警报都存储在历史警报系统中以供以后查看。当产品以适当的包装或填充形式离开生产线时，除了产品名称外，通常还标有日期、时间和批次识别号，以便以后跟踪。因此，为了生产商和最终用户、消费者的安全，制造过程中涉及的所有生产步骤的完整历史记录都会被归档。

就地清洗

CIP 清洁设备（CIP = 就地清洁）也是现代人造黄油设施的一部分，因为人造黄油生产设备应定期清洁。对于传统人造黄油产品，每周一次是正常的清洁间隔。然而，对于低脂肪（高含水量）和/或高蛋白含量产品等敏感产品，建议缩短 CIP 之间的间隔。

原则上，使用两种 CIP 系统：仅使用一次清洁介质的 CIP 设备，或通过清洁介质的缓冲溶液运行的推荐 CIP 设备，其中碱液、酸和/或消毒剂等介质返回到各个 CIP使用后的储罐。后一种方法是优选的，因为它代表了一种环境友好的解决方案，并且就清洁剂的消耗及其成本而言，它是一种经济的解决方案。

如果一个工厂安装多条生产线，可以设置并行清洁轨道或CIP卫星系统。这使得清洁时间和能源消耗显着减少。 CIP 过程的参数被自动控制和记录，以便以后在控制系统中进行跟踪。

最后的评论

在生产人造黄油及相关产品时，重要的是要记住，决定最终产品质量的不仅是所用油脂等成分或产品配方，还有工厂的配置、加工参数和工厂状态。如果生产线或设备维护不当，则存在生产线无法有效运行的风险。因此，为了生产高质量的产品，运转良好的工厂是必须的，但选择具有与产品最终应用相对应的特性的脂肪混合物以及工厂加工参数的正确配置和选择也很重要。最后但并非最不重要的一点是，最终产品必须根据最终用途进行温度处理.