Sistemas para planta de margarina

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Descrição do processo de produção de margarina

O processo de produção de margarinas consiste em cinco seções: a fase oleosa com preparação de emulsificante, a fase aquosa, a preparação de emulsão, pasteurização e cristalização. Qualquer excesso de produção é devolvido por meio de uma unidade de retrabalho contínuo ao tanque de emulsão.

Uma bomba transfere óleo, gordura ou óleo misturado dos tanques de armazenamento por meio de um filtro para um sistema de pesagem. Para obter o peso correto do óleo, esse tanque é instalado acima das células de carga. O óleo da mistura é misturado de acordo com uma receita.

A preparação do emulsificante é realizada misturando o óleo com o emulsificante. Quando o óleo atinge uma temperatura de aproximadamente 70 °C, os emulsificantes, como lecitina, monoglicerídeos e diglicerídeos, geralmente em pó, são adicionados manualmente ao tanque de emulsificante. Outros ingredientes solúveis em óleo, como corante e sabor, podem ser adicionados.   

Tanques isolados são fornecidos para a produção da fase aquosa. Um medidor de vazão dosa a água no tanque, onde é aquecida a uma temperatura acima de 45 °C. Ingredientes secos como sal, ácido cítrico, hidrocoloides ou leite em pó desnatado podem ser adicionados ao tanque usando equipamento especial, como um misturador de funil em pó.

A emulsão é preparada por dosagem de óleos e gorduras com a mistura de emulsificante e a fase aquosa na referida ordem. A mistura da fase oleosa e da fase aquosa ocorre no tanque de emulsão. Aqui, outros ingredientes, como sabor, aroma e corante, podem ser adicionados manualmente. Uma bomba transfere a emulsão resultante para o tanque de alimentação.

Equipamentos especiais, como um misturador de alto cisalhamento, podem ser usados nessa fase do processo para tornar a emulsão muito fina, estreita e estanque, e para garantir um bom contato entre a fase oleosa e a fase aquosa. A emulsão fina resultante criará uma margarina de alta qualidade que exibe boa plasticidade, consistência e estrutura.

Uma bomba encaminha a emulsão para a área de pasteurização.

Uma unidade de pasteurização montada em skid lida com pasteurização em linha. Uma bomba transfere a emulsão por meio de um filtro de malha de arame para um trocador de calor a placa para pasteurização. Outra bomba facilita a circulação de água quente pelo trocador de calor a placa. A pasteurização ocorre a temperaturas entre 80 °C e 85 °C; o processo leva alguns segundos. O aquecimento da emulsão inibe o crescimento de bactérias e outros microrganismos e melhora a estabilidade da emulsão. A emulsão normalmente deixa o pasteurizador a uma temperatura entre 45 °C e 50 °C.

Uma bomba de alta pressão transfere a emulsão para um trocador de calor de superfície raspada de alta pressão (SSHE), que é configurado de acordo com a vazão e a receita. Pode haver vários tubos de refrigeração de diferentes tamanhos e diferentes superfícies de refrigeração. Cada cilindro possui um sistema de resfriamento independente no qual o refrigerante (normalmente amônia R717) é injetado diretamente. Os tubos do produto conectam cada cilindro um ao outro. Os sensores de temperatura em cada saída garantem o resfriamento adequado. A classificação máxima de pressão é de 120 bar.  

Dependendo da receita e aplicação, a emulsão pode precisar passar por uma ou mais unidades de trabalho de pinos antes da embalagem. As unidades de trabalho de pinos garantem a plasticidade, a consistência e a estrutura adequadas do produto. Se necessário, a Alfa Laval pode fornecer um tubo de repouso. No entanto, a maioria dos fornecedores de máquinas de embalagem fornece um.

Uma unidade de retrabalho contínuo é projetada para derreter novamente todo o excesso de produto que contornou a máquina de embalagem para reprocessamento. Ao mesmo tempo, mantém a máquina de embalagem livre de qualquer contrapressão indesejada. Esse sistema completo consiste em um trocador de calor a placa, uma bomba de água com recirculação temperada e um aquecedor de água.

Uma parceria única

A Alfa Laval fez uma parceria com a RONO, os especialistas em tecnologia de solução de processo para a indústria de alimentos, para fornecer sistemas abrangentes e personalizados de processo de margarina que podem ser totalmente integrados à sua planta. Nossas ofertas de soluções se complementam. Vamos projetar e entregar as seções upstream de refino e modificação de gordura ou soluções multifuncionais altamente flexíveis. Você pode contar com soluções personalizadas de acordo com suas especificações e com o produto final desejado. Mais fortes juntas, a Alfa Laval e a RONO oferecem a você o melhor em design, engenharia, serviço e suporte do sistema de margarinas através de nossa presença global combinada.

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Perguntas e Respostas: Sistemas de Plantas de Margarina Alfa Laval

Sobre a Alfa Laval, Rono e os Sistemas de Plantas de Margarina

Existem capacidades padrão para os Sistemas de Plantas de Margarina Alfa Laval para gorduras vegetais (shortening)? E para margarina? Não, não existem capacidades padrão porque nossos sistemas são sempre personalizados de acordo com as necessidades do cliente.

A maioria das fábricas de margarina compartilha a mesma localização que refinarias de óleo que possuem instalações de hidrogênio. Vocês podem construir uma fábrica de margarina como uma instalação de produção independente? Se sim, quais fatores devem ser levados em consideração? Sim, uma fábrica de margarina pode operar de forma independente com seu próprio parque de tanques dedicado. Não precisa estar conectada a uma refinaria de óleo comestível.

Qual é a relação entre capacidade de produção e capacidade de refrigeração? Não há uma relação fixa. Fatores como a receita, ingredientes do óleo e tipo de produto afetam a capacidade de produção e refrigeração.

Sobre margarina, gordura vegetal (shortening) e receitas

O que é margarina anidra? Anidra significa "sem água". Portanto, a margarina anidra é um composto de gordura vegetal, semelhante ao shortening, com teor mínimo de água.

Podemos usar o mesmo processo e equipamento para produzir uma margarina contendo 20% de gordura que usamos para o shortening? Não, não recomendamos usar o mesmo equipamento para preparar uma emulsão de margarina e shortening.

Existem considerações especiais para produzir margarinas macias, com baixo teor calórico e alto teor de água (halvarinas)? Para margarinas com baixo teor de gordura e metade das calorias, ou halvarinas, é essencial criar uma emulsão estável desde o início e garantir que os tanques de emulsão sejam projetados corretamente. A qualidade da água também é importante, assim como a pasteurização.

Como os componentes de óleo fracionado afetam o comportamento do produto? Depende da receita. Óleos fracionados são essenciais para obter produtos de alta qualidade, mas podem afetar o comportamento do produto de diferentes maneiras.

Sobre a fase de água e óleo

Para produzir uma boa mistura de água e óleo na margarina, qual é a porcentagem ideal para o emulsificante? Não há uma regra de ouro, pois a porcentagem depende muito dos ingredientes. Como orientação, a porcentagem pode variar entre 0,3% e 0,6%.

Como reduzir a retração em massa folhada? Para garantir que o produto tenha melhor plasticidade, você pode reduzir a dosagem de lecitina na receita em 0,1% a 0,2%.

Qual deve ser o parâmetro de qualidade do óleo de alimentação para margarina? O óleo deve ser refinado, com teor máximo de ácidos graxos livres de 0,05% e sem peróxidos.

O rendimento do produto (throughput) pode ser melhorado usando óleo não hidrogenado? Sim. Estearina de palma e estearina dura com valores de iodo de 12-13 podem melhorar o rendimento em vez do uso de óleo hidrogenado.

Qual produto químico é mais adequado para manteiga emulsionada? Monoglicerídeos são eficazes para produzir manteiga emulsionada.

Como a mistura de óleos afeta a exsudação de óleo (oiling out) durante o armazenamento da margarina? Garantir uma emulsão estável e uma cristalização adequada ajuda a prevenir a exsudação. A temperatura e o tempo de armazenamento também afetam a exsudação, assim como a receita e os parâmetros de processamento.

Como prevenir o pós-endurecimento de produtos de óleo de palma – especialmente gordura usada para aplicações de recheio? A receita é fundamental para prevenir o pós-endurecimento. Preparar uma boa emulsão e usar lecitina também ajuda a minimizar o pós-endurecimento.

Sobre mistura, homogeneização e dosagem

Podemos melhorar o processo de espessamento, ou emulsificação, usando um misturador de alto cisalhamento? Sim, um misturador ou agitador de alto cisalhamento pode minimizar o tamanho das gotículas de água, o que ajuda a aumentar a plasticidade e melhorar o espessamento.

Qual é a velocidade recomendada do agitador para misturar as fases de óleo e água? A velocidade recomendada depende de fatores como formato do tanque, dimensões do tanque e tipo de agitador. Em geral, recomenda-se entre 30 rpm e 70 rpm.

Como melhorar a plasticidade na margarina? Usar um misturador de alto cisalhamento ajuda a melhorar a plasticidade.

Existe um misturador de alto cisalhamento no sistema de mistura da fase aquosa? Não, não há necessidade de usar um misturador de alto cisalhamento na fase aquosa. No entanto, recomendamos para a fase de emulsão.

Podemos usar um misturador de alto cisalhamento para produzir shortening líquido? Não recomendamos.

Uma mistura de óleo à base de palma pode reduzir problemas de pós-endurecimento na margarina? Sim, usar uma mistura de óleo à base de palma, um tanque sobre células de carga e um tanque com agitador ajuda a minimizar esses problemas.

Sobre cristalização

Como determinar quando usar um cristalizador (SSHE) e um pin worker? Depende do produto, receitas e tipos de sistemas de enchimento e embalagem. Produtos que são preenchidos de forma suave requerem menos resfriamento e mais tratamento para garantir a estrutura de cristalização adequada. Além disso, a seleção do tipo e tamanho do SSHE e do pin worker depende da capacidade de produção.

Quais as diferenças entre uma unidade pin worker e um plasticator? Diferem em tamanho ou volume. Os pin workers são posicionados no cristalizador, lidam com volumes maiores (25–180 litros) e operam em velocidades mais baixas. O plasticator é posicionado antes da máquina de enchimento, lida com volumes menores (25–50 litros) e opera em velocidades mais altas.

Especifique os parâmetros a ter em mente ao usar um pin worker para obter a melhor plasticidade para margarina: Volume e velocidade do eixo são parâmetros primários. O volume define o tempo de repouso através da unidade e a velocidade determina a intensidade do tratamento.

O uso do novo sistema de cristalização de alta pressão pode prevenir o processo de maturação do shortening líquido? Não, o sistema de cristalização não afeta esse processo.

Como reduzir a retração em margarina para massa folhada? Produtos de massa folhada requerem tempos longos de cristalização. Grandes superfícies de resfriamento, uma unidade pin worker intermediária, grandes volumes de tubos de repouso e o perfil de temperatura de processo correto contribuem para minimizar a retração.

Qual é o rpm máximo de um plasticator? 1200 rpm.

Qual é o rpm ideal para uma unidade pin worker? Normalmente, cerca de 200–350 rpm, dependendo do produto e receita.

Qual é a diferença entre uma unidade pin worker padrão e uma usada para shortenings? A única diferença é a duração do tempo de tratamento. A margarina requer cerca de um minuto, enquanto o shortening requer aproximadamente 2,5 minutos.

Sobre pasteurização e preservação

Por que usar um plasticator pequeno com 850–900 rpm? Proporciona um tratamento intensivo, tipicamente em 15–20 segundos, para obter uma cristalização adequada e textura suave da margarina e produtos de gordura comestível antes do enchimento.

Qual é a temperatura ideal para a pasteurização? Quanto tempo de contato? A temperatura ideal é 85°C por cerca de 17 segundos.

Qual o trocador de calor mais adequado para pasteurização? Depende da viscosidade ou teor proteico. Na maioria dos casos, a Alfa Laval recomenda trocadores de calor de superfície raspada (SSHE).

Como prevenir bactérias e fungos ao produzir margarina sem sal? Use conservantes como ácido cítrico, sorbato de potássio ou ácido tartárico.

Qual a temperatura de armazenamento ideal e vida útil típica? A temperatura ideal depende da receita e do consumidor. Margarina industrial pode ser armazenada a 16°C. A maioria das receitas exige 10°C, enquanto a margarina de mesa prefere 4°C. A vida útil varia de dois a 12 meses com refrigeração adequada.

What is the recommended cooling surface for 3,000 kg/h production of margarine containing 15% water? Around 1.5 – 2 square metres, depending on the packaging. 

Qual a superfície de resfriamento recomendada para produção de 3.000 kg/h de margarina com 15% de água? Cerca de 1,5 – 2 metros quadrados, dependendo da embalagem.

É possível usar conservante aprovado pelo FDA para prevenir crescimento microbiano em margarina com 18% de água? Sim, conservantes como ácido cítrico, salmoura, ácido tartárico e sorbato de potássio são eficazes.

É possível produzir margarina com 18% de água sem conservante? Sim, é possível produzir margarina com 18% de água sem conservantes, mas apenas se todas as seguintes condições forem estritamente atendidas:

• Qualidade da água: A água utilizada deve ser de qualidade suficientemente alta (tratada e microbiologicamente pura).
• Ausência de proteínas: Não devem ser utilizados ingredientes à base de proteínas na formulação.
• Pasteurização: A emulsão deve ser obrigatoriamente submetida ao processo de pasteurização.
• Cadeia de frio: Deve ser mantida uma cadeia de frio rigorosa e ininterrupta desde o processamento até a entrega ao consumidor final.

Em temperatura ambiente: Dependendo da temperatura do ambiente, a vida útil pode variar de dois a três meses.

Com refrigeração adequada: Quando mantida sob refrigeração contínua, a vida útil pode ser estendida de seis a 12 meses.

Qual a causa principal de descoloração da margarina quando armazenada corretamente? Pode resultar da exposição a bactérias ou enzimas. Qualidade do óleo e óleo fresco livre de peróxido garantem a qualidade.

Sobre Alfa Laval Contherm

Ainda preciso usar o Contherm se usar o SSHE RONO para produzir shortening? O Contherm é semelhante ao RONO SSHE? Não há necessidade de usar o Contherm junto com o SSHE RONO. Embora semelhante em design, o SSHE roda mais eficientemente em baixa pressão. O uso do Contherm pode melhorar a capacidade da planta.

Qual é o espaço anular (annular gap) para o SSHE? O padrão é 10–11 mm; no entanto, estão disponíveis vãos de 5, 7, 9 e 15 mm.

Qual a temperatura do refrigerante usada no Contherm? Para água glicolada, cerca de -5°C; para amônia, -28°C.

Por que o Contherm é usado para pré-resfriamento antes da cristalização? É um trocador de calor de superfície raspada de baixa pressão que resfria o produto até a temperatura desejada antes de entrar na seção de alta pressão.

O Contherm melhora a cristalização de margarina e shortening à base de fração de palma? Sim.

Sobre trocadores de calor no processamento de margarina

O trocador de calor de superfície raspada pode operar continuamente na produção de estearina de palmiste ou substituto de manteiga de cacau (CBS)? Sim, com uma taxa de raspagem mais alta. Ajustar o ponto de fusão também evita que cristais adiram ao eixo.

Qual a temperatura de entrada ideal para o SSHE? Cerca de 45°C.

Qual tipo de trocador de calor deve ser usado com amônia ou CO₂? Amônia é o padrão industrial. Dependendo de condições locais, o CO₂ pode ser considerado como alternativa. Em ambos os casos, utilizam-se trocadores de calor de superfície raspada.

Quais sistemas de aquecimento vocês recomendam para reiniciar uma planta inteira em caso de falha? Depende do tipo de equipamento. Tanques de mistura são geralmente aquecidos por camisa ao redor do vaso, enquanto tubulações usam jaquetas duplas com água quente. O SSHE é aquecido usando um tubo de água quente dentro do eixo.

Sobre retrabalho

Quanto produto pode ser retrabalhado? O excesso ou sobra, tipicamente cerca de 3–5% das linhas de embalagem, é continuamente recirculado para o tanque de mistura. Em caso de parada da máquina de embalagem, a capacidade de retrabalho é de 100%.

Sobre limpeza e manutenção

Com que frequência a Limpeza no Local (CIP) deve ocorrer? Pelo menos uma vez por semana; a frequência depende muito da receita e da sequência de produção.

Como prevenir ferrugem no tanque da fase aquosa e tubulações? Usando água de alta qualidade com baixos níveis de dureza e limpeza completa (CIP).

O isolamento padrão funciona para tanques de processo? Tanques de processo higiênicos geralmente são vasos de aço inoxidável com jaqueta AISI 304 e isolamento (sem revestimento externo/cladding).

Qual tipo de bomba é usado para processar margarina líquida contendo 40% de água? Na fase de preparação, geralmente usam-se bombas de lóbulo rotativo. Na seção de alta pressão, bombas de pistão circunferencial são as preferidas.

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