Technologie de production de margarine

Technologie de production de margarine

RÉSUMÉ EXÉCUTIF

Aujourd'hui, les entreprises alimentaires, comme les autres entreprises manufacturières, se concentrent non seulement sur la fiabilité et la qualité des équipements de transformation des aliments, mais également sur les divers services que le fournisseur de l'équipement de transformation peut fournir. Outre les lignes de traitement efficaces que nous fournissons, nous pouvons être un partenaire depuis la phase initiale de l'idée ou du projet jusqu'à la phase de mise en service finale, sans oublier l'important service après-vente.

Shiputec a plus de 20 ans d'expérience dans l'industrie de la transformation et de l'emballage des aliments.

INTRODUCTION À NOTRE TECHNOLOGIE

VISION ET ENGAGEMENT

Le segment Shiputec conçoit, fabrique et commercialise des solutions d'ingénierie des procédés et d'automatisation pour les secteurs des produits laitiers, de l'alimentation, des boissons, de la marine, de la pharmacie et des soins personnels par le biais de ses opérations mondiales.

Nous nous engageons à aider nos clients du monde entier à améliorer les performances et la rentabilité de leurs usines et processus de fabrication. Nous y parvenons en proposant une large gamme de produits et de solutions, depuis les composants d'ingénierie jusqu'à la conception d'usines de traitement complètes, soutenues par des applications et une expertise en développement de pointe.

Nous continuons d'aider nos clients à optimiser les performances et la rentabilité de leur usine tout au long de sa durée de vie avec des services d'assistance adaptés à leurs besoins individuels grâce à un service client et un réseau de pièces de rechange coordonnés.

AXÉ SUR LE CLIENT

Shiputec développe, fabrique et installe des lignes de transformation modernes, hautement efficaces et fiables pour l'industrie alimentaire. Pour la production de produits gras cristallisés comme la margarine, le beurre, les pâtes à tartiner et les shortenings, Shiputec propose des solutions qui comprennent également des lignes de traitement pour les produits alimentaires émulsionnés tels que la mayonnaise, les sauces et les vinaigrettes.

PRODUCTION DE MARGARINES

La margarine et les produits associés contiennent une phase aqueuse et une phase grasse et peuvent donc être caractérisés comme des émulsions eau dans huile (E/H) dans lesquelles la phase aqueuse est finement dispersée sous forme de gouttelettes dans la phase grasse continue. En fonction de l'application du produit, la composition de la phase grasse et le procédé de fabrication sont choisis en conséquence.

Outre l'équipement de cristallisation, une installation de fabrication moderne de margarine et de produits connexes comprendra généralement divers réservoirs pour le stockage de l'huile ainsi que pour la préparation de l'émulsifiant, de la phase aqueuse et de l'émulsion ; la taille et le nombre de réservoirs sont calculés en fonction de la capacité de l'usine et de la gamme de produits. L'installation comprend également une unité de pasteurisation et une installation de refusion. Ainsi, le processus de fabrication peut en général être divisé en sous-processus suivants (voir schéma 1) :

PRÉPARATION DE LA PHASE EAU ET DE LA PHASE GRAISSE (ZONE 1 )

La phase aqueuse est souvent préparée par lots dans le réservoir de phase aqueuse. L'eau doit être de bonne qualité potable. Si la qualité de l'eau potable ne peut être garantie, l'eau peut être soumise à un prétraitement au moyen, par exemple, d'un système UV ou d'un filtre.

Outre l'eau, la phase aqueuse peut être constituée de sel ou de saumure, de protéines du lait (margarine de table et pâtes à tartiner faibles en gras), de sucre (pâte feuilletée), de stabilisants (pâtes à tartiner réduites et faibles en gras), de conservateurs et d'arômes solubles dans l'eau.

Les principaux ingrédients de la phase grasse, le mélange de graisses, sont normalement constitués d’un mélange de différentes graisses et huiles. Afin d'obtenir une margarine présentant les caractéristiques et fonctionnalités souhaitées, le rapport entre les graisses et les huiles dans le mélange de graisses est déterminant pour les performances du produit final.

Les différentes graisses et huiles, sous forme de mélange de graisses ou d'huiles simples, sont stockées dans des réservoirs de stockage d'huile généralement placés à l'extérieur de l'installation de production. Celles-ci sont conservées à une température de stockage stable au-dessus du point de fusion de la graisse et sous agitation afin d'éviter le fractionnement de la graisse et de permettre une manipulation aisée.

Outre le mélange de matières grasses, la phase grasse est généralement constituée d'ingrédients mineurs liposolubles tels que l'émulsifiant, la lécithine, l'arôme, la couleur et les antioxydants. Ces ingrédients mineurs sont dissous dans le mélange de graisses avant l'ajout de la phase aqueuse, donc avant le processus d'émulsification.

PRÉPARATION DE L'ÉMULSION (ZONE 2)

L'émulsion est préparée en transférant diverses huiles et graisses ou mélanges de graisses dans le réservoir d'émulsion. Habituellement, les graisses à haut point de fusion ou les mélanges de graisses sont ajoutés en premier, suivis des graisses à bas point de fusion et de l'huile liquide. Pour compléter la préparation de la phase grasse, l'émulsifiant et d'autres ingrédients mineurs oléosolubles sont ajoutés au mélange gras. Lorsque tous les ingrédients de la phase grasse ont été correctement mélangés, la phase aqueuse est ajoutée et l'émulsion est créée sous un mélange intensif mais contrôlé.

Différents systèmes peuvent être utilisés pour doser les différents ingrédients de l'émulsion dont deux travaillent en batch :

Système de débitmètre

Système de réservoir de pesée

Un système d'émulsification en ligne continue est une solution moins préférée mais utilisée, par exemple, dans les lignes à haute capacité où l'espace disponible pour les réservoirs d'émulsion est limité. Ce système utilise des pompes doseuses et des débitmètres massiques pour contrôler le rapport des phases ajoutées dans un petit réservoir d'émulsion.

Les systèmes mentionnés ci-dessus peuvent tous être contrôlés de manière entièrement automatique. Cependant, certaines usines plus anciennes disposent encore de systèmes de préparation d'émulsion à commande manuelle, mais ceux-ci demandent beaucoup de main d'œuvre et leur installation n'est pas recommandée aujourd'hui en raison des règles strictes de traçabilité.

Le système de débitmètre est basé sur une préparation d'émulsion par lots dans laquelle les différentes phases et ingrédients sont mesurés par des débitmètres massiques lorsqu'ils sont transférés des différents réservoirs de préparation de phases vers le réservoir d'émulsion. La précision de ce système est de +/-0,3%. Ce système se caractérise par son insensibilité aux influences extérieures comme les vibrations et la saleté.

Le système de réservoir de pesée est comme le système de débitmètre basé sur la préparation d'émulsion par lots. Ici, les quantités d'ingrédients et de phases sont ajoutées directement au réservoir d'émulsion qui est monté sur des cellules de pesée contrôlant les quantités ajoutées au réservoir.

Généralement, un système à deux réservoirs est utilisé pour préparer l'émulsion afin de pouvoir faire fonctionner la ligne de cristallisation en continu. Chaque cuve fonctionne comme une cuve de préparation et tampon (cuve d'émulsion), ainsi la ligne de cristallisation sera alimentée depuis une cuve tandis qu'un nouveau lot sera préparé dans l'autre et vice versa. C'est ce qu'on appelle le système flip-flop.

Une solution dans laquelle l'émulsion est préparée dans un réservoir et, lorsqu'elle est prête, est transférée vers un réservoir tampon à partir duquel la ligne de cristallisation est alimentée est également une option. Ce système est appelé système prémélange/tampon.

PASTEURISATION (ZONE 3)

À partir du réservoir tampon, l'émulsion est normalement pompée en continu à travers soit un échangeur de chaleur à plaques (PHE), soit un échangeur de chaleur à surface raclée basse pression (SSHE), soit un SSHE haute pression pour la pasteurisation avant d'entrer dans la ligne de cristallisation.

Pour les produits riches en matières grasses, un PHE est généralement utilisé. Pour les versions à faible teneur en matières grasses où l'émulsion est censée présenter une viscosité relativement élevée et pour les émulsions sensibles à la chaleur (par exemple les émulsions à haute teneur en protéines), le système SPX comme solution basse pression ou le SPX-PLUS comme solution haute pression est recommandé.

Le processus de pasteurisation présente plusieurs avantages. Il assure l'inhibition de la croissance bactérienne et d'autres micro-organismes, améliorant ainsi la stabilité microbiologique de l'émulsion. La pasteurisation de la phase aqueuse uniquement est une possibilité, mais la pasteurisation de l'émulsion complète est préférée puisque le processus de pasteurisation de l'émulsion minimisera le temps de séjour entre le produit pasteurisé et le remplissage ou l'emballage du produit final. De plus, le produit est traité dans un processus en ligne depuis la pasteurisation jusqu'au remplissage ou à l'emballage du produit final et la pasteurisation de tout matériau de reprise est assurée lorsque l'émulsion complète est pasteurisée.

De plus, la pasteurisation de l'émulsion complète garantit que l'émulsion est introduite dans la ligne de cristallisation à une température constante, ce qui permet d'obtenir des paramètres de traitement, des températures et une texture de produit constants. De plus, l'apparition d'une émulsion précristallisée introduite dans l'équipement de cristallisation est évitée lorsque l'émulsion est correctement pasteurisée et introduite dans la pompe haute pression à une température de 5 à 10 °C supérieure au point de fusion de la phase grasse.

Un processus de pasteurisation typique comprendra, après la préparation de l'émulsion à 45-55°C, une séquence de chauffage et de maintien de l'émulsion à 75-85°C pendant 16 secondes. et ensuite un processus de refroidissement à une température de 45 à 55°C. La température finale dépend du point de fusion de la phase grasse : plus le point de fusion est élevé, plus la température est élevée.

REFROIDISSEMENT, CRISTALLISATION ET PÉTRAGE (ZONE 4 )

 

L'émulsion est pompée vers la ligne de cristallisation au moyen d'une pompe à piston haute pression (HPP). La ligne de cristallisation pour la production de margarine et de produits associés consiste généralement en un SSHE haute pression qui est refroidi par un fluide de refroidissement de type ammoniac ou fréon. Des machines à rotor à broches et/ou des cristalliseurs intermédiaires sont souvent inclus dans la ligne afin d'ajouter une intensité de pétrissage et un temps supplémentaires pour la production de produits en plastique. Un tube de repos constitue la dernière étape de la ligne de cristallisation et n'est inclus que si le produit est emballé.

Le cœur de la ligne de cristallisation est le SSHE haute pression, dont l'émulsion chaude est surfondue et cristallisée sur la surface intérieure du tube de refroidissement. L'émulsion est efficacement grattée par les racleurs rotatifs, ainsi l'émulsion est refroidie et malaxée simultanément. Lorsque la graisse contenue dans l'émulsion cristallise, les cristaux de graisse forment un réseau tridimensionnel emprisonnant les gouttelettes d'eau et l'huile liquide, ce qui donne des produits aux propriétés plastiques semi-solides.

En fonction du type de produit à fabriquer et du type de graisses utilisées pour le produit particulier, la configuration de la ligne de cristallisation (c'est-à-dire l'ordre des tubes de refroidissement et des machines à rotor à broches) peut être ajustée pour fournir la configuration optimale pour le produit particulier.

Étant donné que la ligne de cristallisation fabrique généralement plus d'un produit gras spécifique, le SSHE se compose souvent de deux ou plusieurs sections de refroidissement ou tubes de refroidissement afin de répondre aux exigences d'une ligne de cristallisation flexible. Lors de la production de différents produits gras cristallisés à partir de divers mélanges de matières grasses, une flexibilité est nécessaire puisque les caractéristiques de cristallisation des mélanges peuvent différer d'un mélange à l'autre.

Le processus de cristallisation, les conditions de traitement et les paramètres de traitement ont une grande influence sur les caractéristiques de la margarine finale et des produits à tartiner. Lors de la conception d’une ligne de cristallisation, il est important d’identifier les caractéristiques des produits que l’on prévoit fabriquer sur la ligne. Pour garantir l'investissement pour l'avenir, la flexibilité de la ligne ainsi que les paramètres de traitement contrôlables individuellement sont nécessaires, car la gamme de produits d'intérêt peut changer avec le temps ainsi que les matières premières.

La capacité de la ligne est déterminée par la surface de refroidissement disponible du SSHE. Des machines de différentes tailles sont disponibles, allant des lignes de faible à haute capacité. Différents degrés de flexibilité sont également disponibles, depuis les équipements à tube unique jusqu'aux lignes à tubes multiples, donc des lignes de traitement très flexibles.

Une fois refroidi dans le SSHE, le produit entre dans la machine à rotor à broches et/ou dans les cristalliseurs intermédiaires dans lesquels il est malaxé pendant un certain temps et avec une certaine intensité afin de favoriser la promotion du réseau tridimensionnel, qui au niveau macroscopique se trouve la structure plastique. Si le produit est destiné à être distribué sous forme de produit emballé, il entrera à nouveau dans le SSHE avant de se déposer dans le tube de repos avant l'emballage. Si le produit est versé dans des coupelles, aucun tube de repos n'est inclus dans la ligne de cristallisation.

EMBALLAGE, REMPLISSAGE ET REFUSION ( ZONE 5 )

Différentes machines de conditionnement et de remplissage sont disponibles sur le marché et ne seront pas décrites dans cet article. Cependant, la consistance du produit est très différente selon qu’il est réalisé pour être emballé ou rempli. Il est évident qu'un produit emballé doit présenter une texture plus ferme qu'un produit rempli et si cette texture n'est pas optimale, le produit sera détourné vers le système de refusion, fondu et ajouté au réservoir tampon pour retraitement. Différents systèmes de refusion sont disponibles mais les systèmes les plus utilisés sont le PHE ou le SSHE basse pression.

AUTOMATION

 

La margarine, comme d’autres produits alimentaires, est aujourd’hui produite dans de nombreuses usines selon des procédures de traçabilité strictes. Ces procédures couvrant généralement les ingrédients, la production et le produit final aboutissent non seulement à une sécurité alimentaire améliorée mais également à une qualité alimentaire constante. Les demandes de traçabilité peuvent être mises en œuvre dans le système de contrôle de l'usine et le système de contrôle Shiputec est conçu pour contrôler, enregistrer et documenter les conditions et paramètres importants concernant l'ensemble du processus de fabrication.

Le système de contrôle est équipé d'une protection par mot de passe et permet un enregistrement historique des données de tous les paramètres impliqués dans la chaîne de traitement de la margarine, depuis les informations sur la recette jusqu'à l'évaluation du produit final. L'enregistrement des données comprend la capacité et le débit de la pompe haute pression (l/heure et contre-pression), les températures du produit (y compris le processus de pasteurisation) pendant la cristallisation, les températures de refroidissement (ou pressions du fluide de refroidissement) du SSHE, la vitesse du SSHE et les machines à rotor à broches ainsi que la charge des moteurs faisant fonctionner la pompe haute pression, le SSHE et les machines à rotor à broches.

Système de contrôle

Pendant le traitement, des alarmes seront envoyées à l'opérateur si les paramètres de traitement du produit spécifique sont hors limites ; ceux-ci sont définis dans l'éditeur de recettes avant la production. Ces alarmes doivent être acquittées manuellement et des actions conformément aux procédures doivent être prises. Toutes les alarmes sont stockées dans un système d'alarme historique pour une visualisation ultérieure. Lorsque le produit quitte la chaîne de production sous une forme convenablement emballée ou remplie, il est, outre le nom du produit, généralement marqué d'une date, d'une heure et d'un numéro d'identification de lot pour un suivi ultérieur. L'historique complet de toutes les étapes de production impliquées dans le processus de fabrication est ainsi archivé pour la sécurité du producteur et de l'utilisateur final, le consommateur.

CIP

Les installations de nettoyage CIP (CIP = cleaning in place) font également partie d'une usine de margarine moderne, car les installations de production de margarine doivent être nettoyées régulièrement. Pour les produits à base de margarine traditionnels, une fois par semaine constitue un intervalle de nettoyage normal. Cependant, pour les produits sensibles comme les produits faibles en gras (teneur élevée en eau) et/ou riches en protéines, des intervalles plus courts entre les CIP sont recommandés.

En principe, deux systèmes CIP sont utilisés : les installations CIP qui n'utilisent le produit de nettoyage qu'une seule fois ou les installations CIP recommandées qui fonctionnent via une solution tampon du produit de nettoyage dans laquelle les produits tels que la lessive, l'acide et/ou les désinfectants sont renvoyés vers le CIP individuel. réservoirs de stockage après utilisation. Ce dernier procédé est préféré car il représente une solution respectueuse de l'environnement et c'est une solution économique en termes de consommation d'agents de nettoyage et donc de coût de ceux-ci.

Dans le cas où plusieurs lignes de production sont installées dans une usine, il est possible de mettre en place des pistes de nettoyage parallèles ou des systèmes satellites CIP. Cela se traduit par une réduction significative du temps de nettoyage et de la consommation d’énergie. Les paramètres du processus CIP sont automatiquement contrôlés et enregistrés pour un suivi ultérieur dans le système de contrôle.

REMARQUES FINALES

Lors de la production de margarine et de produits associés, il est important de garder à l'esprit que ce ne sont pas seulement les ingrédients comme les huiles et graisses utilisées ou la recette du produit qui déterminent la qualité du produit final mais aussi la configuration de l'usine, la les paramètres de traitement et l’état de l’usine. Si la ligne ou l'équipement n'est pas bien entretenu, il existe un risque que la ligne ne fonctionne pas efficacement. Par conséquent, pour produire des produits de haute qualité, une usine qui fonctionne bien est indispensable, mais le choix d'un mélange de graisses dont les caractéristiques correspondent à l'application finale du produit est également important, ainsi qu'une configuration et un choix corrects des paramètres de traitement de l'usine. Enfin et surtout, le produit final doit être traité thermiquement en fonction de son utilisation finale..