マーガリン製造における乳化槽

乳化が必要な理由は？

マーガリンは水中油型（O/W）エマルジョンですが、加工によって安定した油中水型（W/O）エマルジョンに転化します。均一な予備エマルジョンを最初に生成することは、以下の点において重要です。

1. 均一分散：（塩分、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）水滴が脂肪相全体に均一に分布するようにする。
2. 成分統合：乳化剤、着色料、香料などの微量成分をすべて適切に溶解・分散させること。
3. プロセスの安定性：下流の冷却装置へ、均一で安定した原料を供給すること。プレエマルジョンが不均一だと、最終製品の食感が悪くなったり、水分分散が不安定になったり、腐敗の原因となる可能性がある。

乳化タンクの主要構成要素

一般的なタンクは、衛生面と耐腐食性を考慮してステンレス鋼（例：304または316L）で作られた、密閉型ジャケット付き垂直容器です。主な構成要素は以下のとおりです。

1. 撹拌システム：これは最も重要な部分です。通常、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）：多くの場合、ラジアルフローインペラはターボローター・ステーターミキサーこれにより強い機械的せん断力が生じ、液体が上部から引っ張られ、ステーターの微細な開口部を通過するように押し出され、液滴が効果的に分解されてエマルジョンが形成される。
   • アンカー型またはパドル型の攪拌器：タンク壁に沿って低速で移動するスクレーパー式攪拌機。タンク内のすべての材料が攪拌され、滞留部がなくなり、バッチ全体が均一になるように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脂肪が結晶化するのを防ぎます。
2. 加熱/冷却ジャケット：タンクの壁面には二重ジャケットがあり、その中を熱媒体（通常は温水）が循環する。これは以下の点において不可欠である。
   • 溶融：乳化前に、すべての脂肪と油が完全に液体状態になっていることを確認する。
   • 温度制御：混合物を一定の温度に保つ最も融点の高い脂肪成分の融点以上（通常は5～10℃高く、多くの場合45～60℃程度）。これは、乳化液を破壊する早期結晶化を防ぐために不可欠です。
3. 原材料の供給港：異なる相を追加するための複数の入口ライン：
   • 加熱油混合物および水／塩水相の主要配管。
   • レシチン、香料、着色料、ビタミンなどの微量成分用の小型ポート。
4. 真空システム（オプションだが一般的）：このタンクは、弱い真空状態で操作できます。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、攪拌速度、原料添加順序、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することで、最終的なマーガリンの多孔質またはざらざらした食感を防ぎ、密度と外観を向上させます。
   • 制御された環境：加工中にデリケートな油脂の酸化を防ぎます。

運用手順

乳化槽内のプロセスは、特定の順序で進行します。

1. 充電：液体油脂混合物（硬質脂肪、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）が最初にタンクに注入される。温度を維持するためにジャケットヒーターが作動している。
2. 混合：渦流を発生させるために、アンカー型攪拌機を始動する。
3. 追加：水相（水、塩、保存料、水溶性成分を含む）は、渦を巻く油相の渦の中にゆっくりと計量注入される。油に水を加える（逆はしない）水中油型エマルジョンの形成を促進する。
4. 高せん断乳化：両方の相が揃ったら、高せん断ローターステーターミキサーを一定時間（例えば5～15分）作動させて、微細な予備乳化物を生成する。
5. 保持:混合物は、次の段階（該当する場合は殺菌装置、その後冷却装置）へ送液される準備が整うまで、穏やかな撹拌と温度制御の下で保持される。

次に何が起こるのか？

このタンクからの粗いエマルジョンはその後ポンプで送られ、掻き取り式熱交換器（Votator™またはAユニット）ここでは、強い冷却と機械的な処理によって脂肪が結晶化する。その周り微細に分散した水滴が、油中水型エマルジョンを安定化させ、マーガリンの最終的な可塑性構造と質感を形成する。

要約：要点

• 目的：脂肪相と水相の均一で粗粒かつ安定した予備乳化物を形成する。
• 重要パラメータ： 温度調節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。
• 主要メカニズム： 高せん断力による機械的撹拌水相を数百万個の微細な液滴に分解するために使用される。
• 結果：最終的なマーガリン製品の食感、風味、色、および保存安定性を均一に保つための、安定した予備乳化剤。

要するに、乳化槽はその後のすべての工程の基礎となる。ここで乳化が不十分だと後から修正することはできず、最終製品の品質低下につながる。