マーガリンの製造技術

マーガリンの製造技術

エグゼクティブサマリー

今日の食品会社は、他の製造業と同様に、食品加工機器の信頼性と品質だけでなく、加工機器のサプライヤーが提供できるさまざまなサービスにも重点を置いています。当社が提供する効率的な処理ラインとは別に、当社は最初のアイデアやプロジェクトの段階から最終の試運転段階に至るまで、重要なアフターマーケット サービスも忘れずにパートナーとなれます。

Shiputec は食品加工および包装業界で 20 年以上の経験があります。

当社のテクノロジーの紹介

ビジョンとコミットメント

Shiputec 部門は、世界的な事業を通じて、乳製品、食品、飲料、海洋、製薬、パーソナルケア業界向けのプロセス エンジニアリングおよびオートメーション ソリューションを設計、製造、販売しています。

当社は、世界中のお客様が製造工場とプロセスのパフォーマンスと収益性を向上できるよう支援することに尽力しています。当社は、世界をリードするアプリケーションと開発専門知識に支えられた、エンジニアリングコンポーネントから完全なプロセスプラントの設計に至るまで、幅広い製品とソリューションを提供することでこれを実現します。

当社は、調整されたカスタマー サービスとスペアパーツ ネットワークを通じて、お客様の個別のニーズに合わせたサポート サービスを提供し、耐用年数を通じてお客様がプラントのパフォーマンスと収益性を最適化できるよう支援し続けます。

顧客重視

Shiputec は、食品業界向けに最新の高効率で信頼性の高い加工ラインを開発、製造、設置しています。マーガリン、バター、スプレッド、ショートニングなどの結晶化脂肪製品の製造向けに、シプテックはマヨネーズ、ソース、ドレッシングなどの乳化食品のプロセスラインも含むソリューションを提供しています。

マーガリンの製造

マーガリンおよび関連製品には水相と脂肪相が含まれているため、水相が連続脂肪相中に液滴として細かく分散している油中水（W/O）エマルジョンとして特徴付けることができます。製品の用途に応じて、脂肪相の組成と製造プロセスが選択されます。

結晶化装置とは別に、マーガリンおよび関連製品の最新の製造施設には通常、油貯蔵用、乳化剤、水相、およびエマルション調製用のさまざまなタンクが含まれています。タンクのサイズと数は、プラントの容量と製品ポートフォリオに基づいて計算されます。この施設には、低温殺菌ユニットと再溶解施設も含まれています。したがって、製造プロセスは一般に次のサブプロセスに分割できます (図 1 を参照)。

E水相と脂肪相の準備（ゾーン1）

水相は、水相タンク内でバッチ式に調製されることが多い。水は飲用に適した品質でなければなりません。飲料水の品質が保証できない場合は、UV またはフィルター システムなどを使用して水に前処理を施すことができます。

水とは別に、水相は塩またはブライン、乳タンパク質（テーブルマーガリンおよび低脂肪スプレッド）、砂糖（パイ生地）、安定剤（低脂肪スプレッド）、保存料および水溶性香料で構成されます。

脂肪相の主成分である脂肪ブレンドは、通常、さまざまな脂肪と油のブレンドで構成されます。望ましい特性と機能を備えたマーガリンを実現するには、脂肪ブレンド中の脂肪と油の比率が最終製品の性能を決定します。

さまざまな油脂は、油脂ブレンドまたは単一油として、通常は生産施設の外に設置された油貯蔵タンクに保管されます。これらは、脂肪の分別を避け、取り扱いを容易にするために、脂肪の融点を超える安定した保管温度で撹拌しながら保管されます。

脂肪ブレンドとは別に、脂肪相は通常、乳化剤、レシチン、香料、着色料、酸化防止剤などの少量の脂溶性成分で構成されています。これらの微量成分は、水相が添加される前、つまり乳化プロセスの前に脂肪ブレンドに溶解されます。

エマルジョンの調製 (ゾーン 2)

乳化液は、各種油脂や脂肪混合物を乳化液タンクに移送して調製します。通常、高融点脂肪または脂肪ブレンドが最初に添加され、続いて低融点脂肪および液体油が添加されます。脂肪相の調製を完了するには、乳化剤およびその他の油溶性微量成分が脂肪混合物に添加されます。脂肪相のすべての成分が適切に混合されたら、水相が追加され、集中的かつ制御された混合下でエマルジョンが作成されます。

エマルジョンのさまざまな成分を計量するために、さまざまなシステムを使用できます。そのうちの 2 つはバッチ式で機能します。

流量計システム

計量タンクシステム

連続インライン乳化システムはあまり好ましくありませんが、例えば乳化タンク用のスペースが限られている大容量ラインなどで使用される解決策です。このシステムは、注入ポンプと質量流量計を使用して、小さなエマルションタンクに追加される相の比率を制御します。

上記のシステムはすべて完全に自動制御できます。ただし、一部の古いプラントでは依然として手動制御のエマルション調製システムが設置されていますが、これらは労力を要し、厳格なトレーサビリティ規則のため、現在設置することはお勧めできません。

流量計システムはバッチ式のエマルション調製に基づいており、さまざまな相と成分がさまざまな相調製タンクからエマルションタンクに移送されるときに質量流量計によって測定されます。このシステムの精度は +/-0.3% です。このシステムは、振動や汚れなどの外部の影響を感じにくいのが特徴です。

計量タンク システムは、バッチ式のエマルション調製に基づく流量計システムに似ています。ここでは、成分と相の量が、タンクに追加される量を制御するロードセルに取り付けられたエマルジョンタンクに直接追加されます。

通常、結晶化ラインを連続的に運転できるようにするために、エマルジョンの調製には 2 タンクシステムが使用されます。各タンクは準備タンクおよび緩衝タンク (エマルジョンタンク) として機能するため、一方のタンクから結晶化ラインに供給され、もう一方のタンクで新しいバッチが調製され、その逆も同様です。これをフリップフロップ方式といいます。

エマルションを 1 つのタンクで調製し、準備ができたらバッファータンクに移し、そこから結晶化ラインに供給するソリューションもオプションです。この方式をプレミックス・バッファ方式といいます。

低温殺菌 (ゾーン 3)

通常、エマルションはバッファータンクからプレート熱交換器 (PHE) または低圧掻き取り表面熱交換器 (SSHE) または高圧 SSHE を通して連続的にポンプで送られ、結晶化ラインに入る前に低温殺菌されます。

全脂肪製品の場合、通常は PHE が使用されます。エマルジョンが比較的高い粘度を示すことが予想される低脂肪バージョンの場合、および感熱性エマルジョン (タンパク質含有量が高いエマルジョンなど) の場合は、低圧溶液としての SPX システムまたは高圧溶液としての SPX-PLUS をお勧めします。

低温殺菌プロセスにはいくつかの利点があります。細菌の増殖や他の微生物の増殖を確実に抑制し、エマルションの微生物学的安定性を向上させます。水相のみの低温殺菌も可能ですが、エマルジョンの低温殺菌プロセスにより、低温殺菌製品から最終製品の充填または包装までの滞留時間を最小限に抑えることができるため、完全なエマルジョンの低温殺菌が好ましいです。また、製品は低温殺菌から最終製品の充填または包装までインラインプロセスで処理され、完全なエマルションが低温殺菌されるときに、リワーク材料の低温殺菌が保証されます。

さらに、完成したエマルションを低温殺菌することにより、エマルションが一定の温度で結晶化ラインに供給され、一定の加工パラメーター、製品温度、および製品の質感が達成されます。さらに、エマルションが適切に低温殺菌され、脂肪相の融点より 5 ～ 10℃高い温度で高圧ポンプに供給されると、結晶化装置に供給される前結晶化エマルションの発生が防止されます。

典型的な低温殺菌プロセスでは、45～55℃でエマルションを調製した後、75～85℃で16秒間エマルションを加熱および保持するシーケンスが含まれます。その後、45～55℃の温度まで冷却します。最終温度は脂肪相の融点によって異なります。融点が高いほど、温度も高くなります。

冷却、結晶化、混練 (ゾーン 4)

 

エマルションは、高圧ピストン ポンプ (HPP) によって結晶化ラインに送られます。マーガリンおよび関連製品を製造するための結晶化ラインは、通常、アンモニアまたはフレオン タイプの冷却媒体によって冷却される高圧 SSHE で構成されます。プラスチック製品の製造に追加の混練強度と時間を追加するために、ピンローター機械や中間晶析装置がラインに組み込まれることがよくあります。レストチューブは結晶化ラインの最終ステップであり、製品が梱包されている場合にのみ含まれます。

結晶化ラインの中心は高圧 SSHE で、温かいエマルジョンが過冷却され、冷却管の内面で結晶化されます。回転するスクレーパーにより乳化物を効率よく掻き取り、冷却と混練を同時に行います。エマルション中の脂肪が結晶化すると、脂肪の結晶が水滴と液体油を閉じ込める三次元ネットワークを形成し、プラスチックの半固体の性質を持つ製品が得られます。

製造される製品の種類と特定の製品に使用される脂肪の種類に応じて、結晶化ラインの構成（つまり、冷却管とピンローターマシンの順序）を調整して、最適な構成を提供できます。特定の製品。

結晶化ラインは通常、複数の特定の脂肪製品を製造するため、柔軟な結晶化ラインの要件を満たすために、SSHE は 2 つ以上の冷却セクションまたは冷却管で構成されることがよくあります。さまざまな脂肪ブレンドの異なる結晶化脂肪製品を製造する場合、ブレンドの結晶化特性がブレンドごとに異なる可能性があるため、柔軟性が必要です。

結晶化プロセス、加工条件、および加工パラメータは、最終的なマーガリンおよびスプレッド製品の特性に大きな影響を与えます。晶析ラインを設計する際には、そのラインで製造される製品の特性を把握することが重要です。将来への投資を確保するには、対象となる製品の範囲が原材料だけでなく時間とともに変化する可能性があるため、ラインの柔軟性と個別に制御可能な処理パラメータが必要です。

ラインの容量は、SSHE の利用可能な冷却面によって決まります。低容量ラインから大容量ラインまで、さまざまなサイズのマシンが利用可能です。また、単管装置から多管ラインまで柔軟な対応が可能で、柔軟性の高い加工ラインとなります。

製品はSSHEで冷却された後、ピンローター機や中間晶析装置に入り、三次元ネットワークの促進を助けるために一定時間、一定の強度で混練されます。巨視的レベルでは塑性構造です。製品が包装された製品として流通することを目的としている場合、製品は包装前の休止チューブ内に落ち着く前に、再度 SSHE に入ります。製品がカップに充填される場合、結晶化ラインには休止管は含まれません。

梱包、充填、再溶解 (ゾーン 5)

さまざまな包装機や充填機が市販されていますが、この記事では説明しません。ただし、製品が包装または充填されるように製造された場合、製品の稠度は大きく異なります。包装された製品は充填された製品よりも硬い質感を示さなければならないことは明らかであり、この質感が最適でない場合、製品は再溶解システムに送られ、溶解されて再処理のためにバッファータンクに追加されます。さまざまな再溶解システムが利用可能ですが、最もよく使用されるシステムは PHE または低圧 SSHE です。

オートメーション

 

マーガリンは、他の食品と同様に、今日多くの工場で厳格なトレーサビリティ手順に従って生産されています。通常、原材料、生産、最終製品を対象とするこれらの手順により、食品の安全性が向上するだけでなく、食品の品質も一定に保たれます。トレーサビリティの要求は工場の制御システムに実装でき、Shiputec 制御システムは製造プロセス全体に関する重要な条件とパラメータを制御、記録、文書化するように設計されています。

この制御システムにはパスワード保護が装備されており、レシピ情報から最終製品の評価に至るまで、マーガリン加工ラインに関わるすべてのパラメータの履歴データが記録される機能を備えています。データログには、高圧ポンプの容量と出力 (リットル/時間および背圧)、結晶化中の製品温度 (低温殺菌プロセスを含む)、SSHE の冷却温度 (または冷却媒体の圧力)、SSHE の速度、およびピン ローター マシン、高圧ポンプ、SSHE、ピン ローター マシンを実行するモーターの負荷。

制御システム

処理中に、特定の製品の処理パラメータが制限を超えた場合、オペレータにアラームが送信されます。これらは、制作前にレシピエディターで設定されます。これらのアラームは手動で確認し、手順に従ってアクションを実行する必要があります。すべてのアラームは、後で確認できるように履歴アラーム システムに保存されます。製品が適切に梱包または充填された状態で生産ラインから出荷されるとき、製品名とは別に、通常、後で追跡できるように日付、時刻、およびバッチ識別番号がマークされます。したがって、製造プロセスに含まれるすべての生産ステップの完全な履歴は、生産者とエンドユーザーである消費者のセキュリティのためにファイルされます。

CIP

マーガリン生産プラントは定期的に清掃する必要があるため、CIP 洗浄プラント (CIP = 定置洗浄) も最新のマーガリン施設の一部です。従来のマーガリン製品の場合、週に 1 回が通常の洗浄間隔です。ただし、低脂肪 (水分含量が高い) および/または高タンパク質を含む製品などのデリケートな製品の場合は、CIP の間隔を短くすることをお勧めします。

原則として、2 つの CIP システムが使用されます。洗浄媒体を 1 回だけ使用する CIP プラント、または洗浄媒体の緩衝液を介して動作し、灰汁、酸、消毒剤などの媒体が個々の CIP に戻される推奨 CIP プラントです。使用後の貯蔵タンク。後者のプロセスは、環境に優しい解決策であり、洗浄剤の消費量、ひいては洗浄剤のコストに関して経済的な解決策であるため、好ましい。

1つの工場に複数の生産ラインが設置されている場合、並行して洗浄トラックやCIPサテライトシステムを設置することが可能です。これにより、清掃時間とエネルギー消費量が大幅に削減されます。 CIP プロセスのパラメータは自動的に制御され、後で制御システムに追跡できるように記録されます。

最後のコメント

マーガリンおよび関連製品を製造する場合、最終製品の品質を決定するのは、使用する油脂などの原材料や製品のレシピだけではなく、工場の構成、処理パラメータとプラントの状態。ラインや設備のメンテナンスが不十分な場合、ラインの効率が低下するリスクがあります。したがって、高品質の製品を生産するには、適切に機能するプラントが必須ですが、プラントの正しい構成と加工パラメーターの選択だけでなく、製品の最終用途に対応する特性を備えた脂肪ブレンドの選択も重要です。最後になりましたが、最終製品は最終用途に応じて温度処理する必要があります。.