人造黄油生产技术

人造黄油生产技术

执行摘要

如今，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，也关注设备供应商能够提供的各种服务。除了我们提供的高效加工生产线外，我们还能从最初的构思或项目阶段到最终的调试阶段全程与您合作，售后服务也同样重要。

Shiputec 在食品加工和包装行业拥有超过 20 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。

我们致力于帮助全球客户提升其制造工厂和工艺流程的性能和盈利能力。为此，我们提供从工程组件到完整工艺装置设计等一系列产品和解决方案，并辅以世界领先的应用和开发专业知识。

我们通过协调的客户服务和备件网络，提供量身定制的支持服务，帮助客户在工厂的整个使用寿命期间优化其性能和盈利能力，满足他们的个性化需求。

以客户为中心

Shiputec 为食品行业开发、制造和安装现代化、高效且可靠的加工生产线。Shiputec 提供的解决方案涵盖了人造黄油、黄油、涂抹酱和起酥油等结晶脂肪产品的生产，以及蛋黄酱、酱汁和调味品等乳化食品的加工生产线。

人造黄油生产

人造黄油及其相关产品包含水相和脂肪相，因此可将其归类为水包油（W/O）型乳液，其中水相以液滴形式精细分散在连续的脂肪相中。根据产品的应用，脂肪相的组成和生产工艺会相应选择。

除了结晶设备外，现代化的人造黄油及相关产品生产设施通常还包括用于储存油脂以及制备乳化剂、水相和乳液的各种储罐；储罐的尺寸和数量根据工厂产能和产品组合计算得出。该设施还包括巴氏杀菌装置和重熔装置。因此，生产过程通常可以分为以下几个子过程（请参见图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。水质应达到饮用水标准。如果无法保证饮用水标准，则可采用例如紫外线或过滤系统等方式对水进行预处理。

除了水之外，水相还可以包含盐或盐水、乳蛋白（人造黄油和低脂涂抹酱）、糖（酥皮点心）、稳定剂（减脂和低脂涂抹酱）、防腐剂和水溶性香料。

脂肪相的主要成分，即脂肪混合物，通常由多种不同的脂肪和油脂混合而成。为了获得具有所需特性和功能的植物油，脂肪混合物中脂肪和油脂的比例对最终产品的性能起着决定性作用。

各种油脂，无论是混合油脂还是单一油脂，都储存在通常位于生产设施外部的储油罐中。这些储油罐保持在高于油脂熔点的稳定储存温度下，并进行搅拌，以防止油脂分馏并便于操作。

除了脂肪混合物外，脂肪相通常还包含一些少量的脂溶性成分，例如乳化剂、卵磷脂、香精、色素和抗氧化剂。这些少量成分在加入水相之前，也就是在乳化过程之前，会溶解在脂肪混合物中。

乳液制备（区域 2）

乳液的制备方法是将各种油脂或油脂混合物转移到乳化罐中。通常，先加入高熔点油脂或油脂混合物，再加入低熔点油脂和液态油。为了完成脂肪相的制备，将乳化剂和其他油溶性辅料添加到油脂混合物中。当脂肪相的所有成分充分混合后，加入水相，并在剧烈但可控的搅拌下形成乳液。

可以使用不同的系统来计量乳液中的各种成分，其中两种系统是分批工作的：

流量计系统

称重罐系统

连续式在线乳化系统虽然并非首选方案，但在空间有限的大产能生产线中仍会被采用。该系统利用计量泵和质量流量计来控制添加到小型乳化罐中的各相比例。

上述系统均可实现全自动控制。然而，一些老旧工厂仍然采用人工控制的乳液制备系统，但这些系统耗费人力，且由于严格的可追溯性规定，如今不建议安装。

该流量计系统基于分批乳液制备工艺，其中各相和成分在从各相制备罐转移到乳液罐的过程中，由质量流量计进行计量。该系统的精度为±0.3%。该系统的特点是不易受振动和灰尘等外部因素的影响。

称重罐系统类似于基于分批制备乳液的流量计系统。在此系统中，各种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，用于控制添加到罐中的量。

通常，为了使结晶线能够连续运行，会采用双罐系统来制备乳液。每个罐都兼作制备罐和缓冲罐（乳液罐），因此结晶线会从一个罐进料，同时另一个罐制备新的批次，反之亦然。这被称为翻转式系统。

另一种方案是在一个罐中制备乳液，制备完成后将其转移到缓冲罐，再从缓冲罐向结晶线供料。这种系统称为预混/缓冲系统。

巴氏杀菌（3区）

乳液通常从缓冲罐连续泵入板式换热器 (PHE) 或低压刮板式换热器 (SSHE)，或者在进入结晶线之前通过高压刮板式换热器 (SSHE) 进行巴氏杀菌。

对于全脂产品，通常使用PHE（压力交换膜）。对于低脂产品，如果预期乳液粘度较高，以及对于热敏性乳液（例如高蛋白乳液），建议使用SPX系统作为低压解决方案，或使用SPX-PLUS系统作为高压解决方案。

巴氏杀菌工艺具有多项优势。它能有效抑制细菌和其他微生物的生长，从而提高乳液的微生物稳定性。虽然可以仅对水相进行巴氏杀菌，但最好对整个乳液进行巴氏杀菌，因为这样可以最大限度地缩短从巴氏杀菌产品到最终产品灌装或包装的停留时间。此外，从巴氏杀菌到最终产品灌装或包装，产品均采用在线工艺处理，并且当对整个乳液进行巴氏杀菌时，所有返工物料也都能得到巴氏杀菌。

此外，对整个乳液进行巴氏杀菌可确保乳液以恒温送入结晶生产线，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杀菌，并以比脂肪相熔点高5-10℃的温度送入高压泵时，可防止预结晶乳液进入结晶设备。

典型的巴氏杀菌工艺是在45-55℃制备乳液后，将乳液加热并在75-85℃保温16秒，随后冷却至45-55℃。最终温度取决于脂肪相的熔点：熔点越高，温度越高。

冷却、结晶和揉捏（第四区）

 

乳液通过高压活塞泵 (HPP) 泵送至结晶线。用于生产人造黄油及相关产品的结晶线通常包含一台高压半球形换热器 (SSHE)，并采用氨或氟利昂类冷却介质进行冷却。为了增加揉捏强度和时间以生产塑料制品，该生产线通常配备针式转子机和/或中间结晶器。静置管是结晶线的最后一步，仅在产品需要包装时才设置。

结晶生产线的核心是高压超冷半球形换热器（SSHE），温热的乳液在此被超冷并在冷却管内壁结晶。旋转刮刀高效地将乳液刮下，从而实现乳液的冷却和揉捏同步进行。当乳液中的脂肪结晶时，脂肪晶体形成三维网络，包裹住水滴和液态油，最终得到具有塑性半固体特性的产品。

根据要生产的产品类型和特定产品所使用的脂肪类型，可以调整结晶线的配置（即冷却管和针转子机的顺序），以提供特定产品的最佳配置。

由于结晶生产线通常生产多种特定的脂肪产品，因此为了满足灵活结晶生产线的要求，SSHE（冷热交换器）通常包含两个或多个冷却段或冷却管。在生产不同脂肪混合物的各种结晶脂肪产品时，由于不同混合物的结晶特性可能存在差异，因此需要具备灵活性。

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着显著影响。在设计结晶生产线时，必须明确计划在该生产线上生产的产品的特性。为了确保未来的投资回报，生产线必须具备灵活性以及可单独控制的加工参数，因为目标产品范围以及原材料都会随着时间推移而变化。

生产线的产能取决于SSHE的可用冷却表面积。我们提供不同尺寸的设备，产能范围从低到高。此外，我们还提供不同程度的灵活性，从单管设备到多管生产线，从而打造高度灵活的加工生产线。

产品在SSHE中冷却后，进入针转子机和/或中间结晶器，在其中以一定的强度和时间进行揉捏，以促进三维网络结构的形成，该网络在宏观层面上表现为塑料结构。如果产品将以包装形式分销，则在包装前，产品会再次进入SSHE，然后静置在静置管中。如果产品灌装到杯子中，则结晶生产线中不包含静置管。

包装、灌装和重熔（5区）

市面上有各种各样的包装和灌装机，本文不再赘述。然而，用于包装和灌装的产品，其质地截然不同。显然，包装后的产品质地必须比灌装后的产品更紧实。如果质地不理想，产品将被送至重熔系统进行熔化，然后添加到缓冲罐中进行再加工。重熔系统种类繁多，但最常用的是板式换热器（PHE）或低压侧换热器（SSHE）。

自动化

 

与其他食品一样，人造黄油如今在许多工厂的生产过程中都遵循严格的可追溯性程序。这些程序通常涵盖原料、生产和最终产品，不仅提高了食品安全，也确保了食品质量的稳定。可追溯性要求可以融入工厂的控制系统中，而Shiputec控制系统正是为了控制、记录和存档与整个生产过程相关的各项重要条件和参数而设计的。

该控制系统配备密码保护功能，并可记录人造黄油生产线所有参数的历史数据，涵盖从配方信息到最终产品评估的各个环节。数据记录包括高压泵的流量和输出（升/小时和背压）、结晶过程中的产品温度（包括巴氏杀菌过程）、SSHE的冷却温度（或冷却介质压力）、SSHE和销轴转子机的转速，以及驱动高压泵、SSHE和销轴转子机的电机负载。

控制系统

在加工过程中，如果特定产品的加工参数超出限制范围，系统将向操作员发出警报；这些参数在生产前已在配方编辑器中设置。操作员必须手动确认这些警报，并根据操作规程采取相应措施。所有警报都会存储在历史警报系统中，以便日后查看。产品以合适的包装或灌装形式离开生产线时，除了产品名称外，通常还会标记日期、时间和批号，以便后续追踪。因此，生产过程中所有步骤的完整历史记录都会被存档，以保障生产商和最终用户（即消费者）的权益。

CIP

CIP清洗设备（CIP = 原位清洗）也是现代化人造黄油生产设施的组成部分，因为人造黄油生产设备需要定期清洗。对于传统的人造黄油产品，通常每周清洗一次。但是，对于低脂（高水分）和/或高蛋白等敏感产品，建议缩短CIP清洗间隔。

原则上，CIP系统有两种：一种是仅使用一次清洗介质的CIP装置，另一种是推荐的CIP装置，该装置使用清洗介质的缓冲溶液，将碱液、酸和/或消毒剂等介质在使用后返回到各个CIP储罐中。后一种工艺更受青睐，因为它既环保又经济，减少了清洗剂的消耗，从而降低了成本。

如果同一工厂内安装了多条生产线，可以设置并行清洗轨道或CIP卫星系统。这可以显著减少清洗时间和能耗。CIP工艺参数由控制系统自动控制并记录，以便后续追踪。

结语

在生产人造黄油及相关产品时，必须牢记，决定最终产品质量的不仅是所用油脂等原料或产品配方，还包括工厂的配置、加工参数和设备状态。如果生产线或设备维护不当，则存在效率低下的风险。因此，要生产高质量的产品，运转良好的工厂必不可少，同时，选择与产品最终用途相匹配的油脂混合物、正确配置工厂以及选择合适的加工参数也至关重要。最后，最终产品还必须根据其最终用途进行温度处理。.