マーガリン製造における乳化タンク
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説明
乳化はなぜ必要なのか?
マーガリンは水中油型(O/W)エマルジョンですが、加工処理によって安定した油中水型(W/O)エマルジョンへと変化します。均一なプレエマルジョンを最初に生成することが、以下の点で重要です。
- 均一分散:水滴(塩、乳タンパク質、ソルビン酸などの保存料、乳酸などの酸味料を含む)が脂肪相全体に均等に分散されるようにします。
- 成分の統合:乳化剤、着色料、香料などの微量成分をすべて適切に溶解し、分散させます。
- プロセス安定性:下流の冷却ユニットに均一かつ安定した原料を供給します。プレエマルジョンが不均一だと、最終製品の食感が悪く、水分散が不安定になり、腐敗の問題が発生する可能性があります。
乳化タンクの主要コンポーネント
典型的なタンクは、衛生性と耐腐食性を考慮したステンレス鋼(例:304または316L)製の密閉式ジャケット付き垂直容器です。主な構成部品は以下のとおりです。
- 撹拌システム:これは最も重要な部分です。通常は以下の要素で構成されます。
- 高速せん断ミキサー(インペラー)多くの場合、ラジアルフローインペラのようなターボ・ローター・ステーターミキサーこれにより強力な機械的せん断力が生じ、液体が上から引き出され、ステーターの微細な開口部から押し出され、液滴が効果的に分解されてエマルジョンが生成されます。
- アンカーまたはパドルスターラー:タンク壁面近くを移動する低速スクレーパー撹拌機。タンク内のすべての材料が確実に撹拌され、デッドゾーンの発生を防ぎ、バッチ全体の均一性を確保する役割を担います。また、ジャケット付きタンクの冷たい壁面で油脂が結晶化するのを防ぎます。
- 加熱/冷却ジャケット:タンク壁には二重ジャケットがあり、熱媒体(通常は温水)が循環します。これは以下の点で不可欠です。
- 溶融:乳化前にすべての脂肪と油が完全に液体状態であることを確認します。
- 温度制御:混合物を一定温度に保つ最も融点の高い脂肪成分の融点を超える(通常は5~10℃高く、多くの場合45~60℃程度)。これは、エマルジョンを破壊する早期結晶化を防ぐために不可欠です。
- 原材料ポート:異なる相を追加するための複数の入口ライン:
- バルク加熱油ブレンドおよび水/塩水相のメインライン。
- レシチン、香料、着色料、ビタミンなどの微量成分用の小さなポート。
- 真空システム(オプションだが一般的):タンクは弱真空状態で運転できます。これには2つの目的があります。制御システム:最新のタンクは PLC/SCADA システムと統合されており、温度、撹拌速度、原料の添加順序、保持時間を自動的に制御します。
- 脱気:混合物から混入した空気を除去し、最終的なマーガリンの多孔質または粒状の質感を防ぎ、密度と外観を改善します。
- 制御された環境:加工中に敏感なオイルの酸化を防ぎます。
作戦手順
乳化タンク内のプロセスは特定の順序に従います。
- 充電:まず、液体油混合物(硬質油脂、軟質油脂、モノグリセリドやジグリセリドなどの脂溶性乳化剤を含む)がタンクに注入されます。ジャケットヒーターが作動し、温度が維持されます。
- 混合:アンカースターラーを始動して渦を発生させます。
- 追加:水相(水、塩、防腐剤、水溶性成分を含む)が、渦巻く油相の渦の中にゆっくりと計量されて投入されます。油に水を加える(逆ではない)油中水型エマルジョンの形成を促進します。
- 高せん断乳化:両方の相が混ざったら、高せん断ローター・ステーターミキサーが設定時間(例:5~15分)作動し、微細なプレエマルジョンが生成されます。
- 保有:混合物は、次の段階(該当する場合は低温殺菌装置、その後冷却ユニット)に送る準備ができるまで、穏やかな撹拌と温度制御下で保持されます。
次に何が起こるでしょうか?
このタンクから出た粗いエマルジョンは、掻き取り式熱交換器(Votator™またはAユニット)ここで、強力な冷却と機械加工により脂肪が結晶化する。その周り細かく分散した水滴が油中水型エマルジョンを安定させ、マーガリンの最終的な可塑性構造と質感を形成します。
要約:要点
- 目的:脂肪相と水相の均一で粗く安定したプレエマルジョンを作成します。
- 重要なパラメータ: 温度制御すべての脂肪を溶かした状態に保つことが最も重要です。
- 主なメカニズム: 高せん断機械撹拌水相を何百万もの小さな液滴に分解するために使用されます。
- 結果:最終的なマーガリン製品の食感、風味、色、保存安定性が均一になるようにする、均一なプレエマルジョンです。
本質的に、乳化タンクはその後のすべての工程の土台となります。ここでの乳化不良は後から修正することができず、最終製品の品質を低下させることになります。
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