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，不仅注重食品加工设备的可靠性和质量，也重视加工设备供应商能够提供的各种服务。除了提供高效的加工生产线外，我们还能从最初的构思或项目阶段到最终的调试阶段，始终为您提供全方位的合作伙伴，当然，我们更注重重要的售后服务。

Shiputec 在食品加工和包装行业拥有 20 多年的经验。

我们的技术介绍

愿景与承诺

Shiputec 部门通过其全球业务为乳制品、食品、饮料、海洋、制药和个人护理行业设计、制造和销售过程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。我们提供广泛的产品和解决方案，涵盖从工程组件到完整工艺流程的设计，并辅以世界领先的应用和开发专业知识，从而实现这一目标。

我们通过协调的客户服务和备件网络，根据客户的个性化需求提供定制的支持服务，持续帮助客户优化工厂在整个使用寿命期间的性能和盈利能力。

以客户为中心

Shiputec 为食品行业开发、制造和安装现代化、高效、可靠的加工生产线。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 提供解决方案，其中包括用于生产蛋黄酱、酱汁和调味品等乳化食品的生产线。

人造黄油生产

人造黄油及其相关产品含有水相和脂肪相，因此可以将其定义为油包水 (W/O) 型乳化剂，其中水相以液滴形式细小分散于连续的脂肪相中。根据产品的具体用途，脂肪相的组成和生产工艺会进行相应的选择。

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各种储油罐，以及乳化剂、水相和乳液制备罐；储油罐的尺寸和数量根据工厂产能和产品组合计算。该设施还包括巴氏杀菌装置和重熔装置。因此，生产流程通常可分为以下几个子流程（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。水质应达到良好的饮用水标准。如果无法保证饮用水质量，可以采用紫外线或过滤系统等进行预处理。

除水之外，水相还可以由盐或盐水、乳蛋白（人造黄油和低脂涂抹酱）、糖（酥皮糕点）、稳定剂（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，通常由不同的脂肪和油混合而成。为了使人造黄油达到所需的特性和功能，脂肪混合物中脂肪和油的比例对最终产品的性能至关重要。

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。储油罐保持在高于脂肪熔点的稳定储存温度，并在搅拌下进行，以避免脂肪分馏，并便于处理。

除脂肪混合物外，脂肪相通常还包含少量脂溶性成分，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（即乳化过程之前）溶解在脂肪混合物中。

乳液制备（2 区）

乳化液的制备方法是将各种油脂或脂肪混合物转移至乳化罐中。通常，先加入高熔点脂肪或脂肪混合物，然后加入低熔点脂肪和液态油。为了完成脂肪相的制备，将乳化剂和其他油溶性微量成分添加到脂肪混合物中。当脂肪相的所有成分均已充分混合后，加入水相，并在充分但可控的搅拌下形成乳化液。

可以使用不同的系统来计量乳液的各种成分，其中两种系统是分批工作的：

流量计系统

称重罐系统

连续在线乳化系统并非优选方案，但在高容量生产线（例如，乳化罐空间有限）中仍被广泛使用。该系统使用计量泵和质量流量计来控制小型乳化罐中各相的添加比例。

上述系统均可实现全自动控制。然而，一些老工厂仍然保留着手动控制的乳液制备系统，但这需要耗费大量人力，而且由于严格的可追溯性规定，目前不建议安装。

流量计系统基于间歇式乳液制备，其中各种相和成分从各相制备罐转移到乳液罐时，由质量流量计进行测量。该系统的精度为+/-0.3%。该系统的特点是不受振动和污垢等外界影响。

称重罐系统类似于基于批量乳液制备的流量计系统。在此，各种成分和相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，为了确保结晶生产线的连续运行，通常采用双罐系统来制备乳液。每个罐都用作制备罐和缓冲罐（乳液罐），因此，结晶生产线从一个罐中进料，而另一个罐中制备新的批次，反之亦然。这被称为“触发器”系统。

另一种方案是，在一个罐中制备乳液，待其准备好后，将其转移到缓冲罐，再由缓冲罐输送至结晶管线。这种系统称为预混/缓冲系统。

巴氏杀菌（3 区）

乳液通常从缓冲罐中连续泵送通过板式热交换器 (PHE) 或低压刮板式热交换器 (SSHE)，或高压 SSHE，在进入结晶线之前进行巴氏杀菌。

对于全脂产品，通常使用 PHE。对于低脂产品，由于预计乳液粘度相对较高，以及热敏性乳液（例如高蛋白含量的乳液），建议使用 SPX 系统作为低压解决方案，或使用 SPX-PLUS 作为高压解决方案。

巴氏杀菌工艺具有诸多优势。它能够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。虽然仅对水相进行巴氏杀菌是可行的，但对整个乳液进行巴氏杀菌是更佳的选择，因为巴氏杀菌工艺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的灌装或包装，产品均采用在线工艺处理，并且在对整个乳液进行巴氏杀菌时，可以确保所有返工材料的巴氏杀菌效果。

此外，对完整乳液进行巴氏杀菌，可确保乳液在恒温下送入结晶生产线，从而实现恒定的加工参数、产品温度和产品质地。此外，如果乳液经过适当的巴氏杀菌，并在高于脂肪相熔点 5-10°C 的温度下送入高压泵，则可以避免在送入结晶设备时出现预结晶乳液的情况。

典型的巴氏杀菌工艺包括：在45-55°C下制备乳液后，将乳液加热并保持在75-85°C下16秒，然后冷却至45-55°C。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（4 区）

 

乳液通过高压活塞泵 (HPP) 泵送至结晶生产线。用于生产人造黄油及相关产品的结晶生产线通常由高压 SSHE 组成，采用氨或氟利昂类冷却介质进行冷却。生产线中通常包含针式转子机和/或中间结晶器，以增加塑料制品生产的捏合强度和时间。静置管是结晶生产线的最后一道工序，仅在产品包装时才会使用。

结晶生产线的核心是高压SSHE系统，温热的乳液在冷却管内表面进行过冷结晶。旋转的刮刀高效地将乳液刮除，从而实现乳液的冷却和捏合。当乳液中的脂肪结晶时，脂肪晶体形成三维网络，包裹水滴和液态油，从而形成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 SSHE 通常由两个或多个冷却段或冷却管组成，以满足灵活的结晶生产线要求。当生产各种脂肪混合物的不同结晶脂肪产品时，灵活性至关重要，因为混合物的结晶特性可能因混合物而异。

结晶工艺、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重大影响。在设计结晶生产线时，重要的是确定生产线计划生产的产品特性。为了确保未来的投资，生产线的灵活性以及可单独控制的加工参数至关重要，因为目标产品的范围可能会随着时间和原材料的变化而变化。

生产线的产能取决于SSHE的可用冷却面积。我们提供不同尺寸的设备，从低产能到高产能，应有尽有。此外，我们还提供从单管设备到多管生产线的各种灵活性，从而打造高度灵活的加工生产线。

产品在 SSHE 中冷却后，进入针式转子结晶器和/或中间结晶器，在其中以一定时间和强度进行捏合，以促进形成三维网络结构，从宏观层面上讲，该结构即为塑性结构。如果产品以包装形式分销，则在包装前，产品将再次进入 SSHE，然后沉淀在静置管中。如果产品以杯装形式灌装，则结晶生产线中不包含静置管。

包装、填充和重熔（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，产品的稠度因生产目的不同而存在很大差异。显然，包装产品的质地必须比灌装产品更硬实，如果质地不佳，产品将被送至重熔系统进行熔化，然后送至缓冲罐进行再加工。重熔系统种类繁多，但最常用的是PHE或低压SSHE系统。

自动化

 

如今，人造黄油与其他食品一样，在许多工厂的生产过程中都遵循严格的可追溯程序。这些程序通常涵盖原料、生产和最终产品的整个过程，不仅提高了食品安全性，也确保了食品质量的稳定。工厂控制系统可以实现可追溯性要求，而 Shiputec 控制系统旨在控制、记录和归档与整个生产过程相关的重要条件和参数。

控制系统配备密码保护，并记录人造黄油生产线所有参数的历史数据，从配方信息到最终产品评估。数据记录包括高压泵的容量和输出量（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 和针转子机器的转速，以及运行高压泵、SSHE 和针转子机器的电机负载。

控制系统

在加工过程中，如果特定产品的加工参数超出限值，则会向操作员发送警报；这些参数在生产前已在配方编辑器中设置。这些警报必须手动确认，并根据程序采取措施。所有警报都存储在历史警报系统中，以供日后查看。当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，通常会标注日期、时间和批次识别号，以便日后追踪。因此，制造过程中涉及的所有生产步骤的完整历史记录均已存档，以确保生产商和最终用户（消费者）的安全。

原位清洗

CIP 清洗设备（CIP = 就地清洗）也是现代人造黄油生产设备的一部分，因为人造黄油生产设备需要定期清洗。对于传统人造黄油产品，每周一次是正常的清洗间隔。然而，对于低脂（高水分）和/或高蛋白等敏感性产品，建议缩短 CIP 清洗间隔。

原则上，使用两种 CIP 系统：一种是仅使用一次性清洗介质的 CIP 系统，另一种是推荐的 CIP 系统，该系统通过清洗介质的缓冲溶液运行，其中碱液、酸液和/或消毒剂等介质在使用后会返回到各个 CIP 储罐中。后者是首选方案，因为它是一种环保的解决方案，并且在清洁剂消耗量及其成本方面也是一种经济的解决方案。

如果一家工厂安装有多条生产线，可以设置并行清洁轨道或CIP卫星系统。这将显著减少清洁时间和能耗。CIP工艺参数将自动控制并记录，以便控制系统进行后续跟踪。

最后的评论

在生产人造黄油及相关产品时，务必牢记，决定最终产品质量的不仅是所使用的油脂等成分或产品配方，还有工厂的配置、加工参数和设备状态。如果生产线或设备维护不善，则存在生产线效率低下的风险。因此，要生产高质量的产品，必须拥有运转良好的工厂，但选择与产品最终用途相符的脂肪混合物，以及正确配置和选择工厂的加工参数也同样重要。最后，同样重要的是，最终产品必须根据最终用途进行温度处理。.