Casestudy: Toepassing van een High-Shear Emulgator in de Productie van Sesamzaadpasta
In de voedselverwerkingsindustrie wordt de kwaliteit van sesamzaadpasta direct bepaald door de fijnheid van de deeltjesdispersie, de uniformiteit van het materiaal mengen en de stabiliteit van het eindproduct. Traditionele productiemethoden staan vaak voor uitdagingen zoals ongelijke deeltjesgrootte, gemakkelijke stratificatie tijdens opslag, lange verwerkingscycli en een hoog energieverbruik. Deze casestudy richt zich op hoe een high-shear emulgator het productieproces van sesamzaadpasta heeft geoptimaliseerd, bestaande technische knelpunten heeft opgelost en de algehele productie-efficiëntie en productkwaliteit heeft verbeterd.
1. Achtergrond en Productie-uitdagingen
De productiefaciliteit is gespecialiseerd in de verwerking van pasta's op basis van noten, met sesamzaadpasta als een van haar kernproducten. Vóór de introductie van nieuwe apparatuur vertrouwde de faciliteit op conventionele meng- en maalapparatuur voor de productie van sesamzaadpasta. Na langdurige werking kwamen er verschillende prominente problemen naar voren, die zowel de productkwaliteit als de productie-efficiëntie beïnvloedden.
Ten eerste voldeed de deeltjesfijnheid niet aan consistente normen. De conventionele apparatuur kon de sesamzaaddeeltjes niet volledig afbreken, wat resulteerde in een korrelige textuur in het eindproduct. Sommige batches bevatten zelfs zichtbare kleine deeltjes, wat de mondgevoel en de marktacceptatie beïnvloedde. Ten tweede was het emulgeringseffect onbevredigend. Door onvoldoende menging van olie- en waterfasen in sesamzaadpasta was het product gevoelig voor stratificatie na een periode van opslag, waarbij olie zich van de pasta afscheidde en een laag op het oppervlak vormde, wat de productstabiliteit en houdbaarheid verminderde.
Ten derde was de productiecyclus buitensporig lang. Het traditionele proces vereiste meerdere rondes van malen en mengen om de gewenste textuur te benaderen, waarbij elke batch ongeveer 4 uur in beslag nam. Deze lage efficiëntie beperkte de capaciteit van de faciliteit om aan de marktvraag te voldoen tijdens piekseizoenen. Bovendien werden een hoog energieverbruik en onderhoudskosten een last. De conventionele apparatuur vereiste een hoog vermogen om te functioneren, en frequente slijtage van de maalelementen leidde tot een verhoogde onderhoudsfrequentie en -kosten.
Om deze problemen aan te pakken, zocht de faciliteit naar een technische oplossing die de deeltjesfijnheid kon verbeteren, de emulgeerstabiliteit kon verhogen, de productiecycli kon verkorten en de totale operationele kosten kon verlagen. Na het uitvoeren van procestests en apparatuurevaluaties werd een high-shear emulgator met aangepaste parameters geselecteerd voor de productielijn.
2. Apparatuurselectie en Technische Aanpassing
Gezien de kenmerken van sesamzaadpasta — hoge viscositeit (tot 45.000 mPas), hoog oliegehalte en de behoefte aan fijne deeltjesdispersie — werd de geselecteerde high-shear emulgator aangepast aan de productie-eisen. De belangrijkste ontwerpkenmerken van de apparatuur zijn als volgt:
De emulgator maakt gebruik van een dual-stage rotor-statorstructuur, met een maximale rotatiesnelheid van 12.000 rpm en een lineaire snelheid van 42 m/s, wat aanzienlijk hoger is dan die van conventionele mengapparatuur. Deze structuur genereert een sterke schuifkracht, impactkracht en centrifugaalkracht in de smalle opening tussen de rotor en de stator, waardoor efficiënt vermalen en dispergeren van sesamzaaddeeltjes mogelijk wordt. De opening tussen de rotor en de stator kan oneindig worden aangepast binnen het bereik van 0,1-0,5 mm, waardoor een nauwkeurige controle van de deeltjesgrootte mogelijk is, afhankelijk van de producteisen.
Wat betreft de materiaalkeuze zijn alle onderdelen die in contact komen met het product gemaakt van 316L roestvrij staal, dat een elektrolytische polijstbehandeling ondergaat om een glad oppervlak te garanderen met een ruwheid Ra ≤ 0,8 μm. Dit ontwerp voldoet niet alleen aan de voedselhygiënenormen, maar voorkomt ook materiaalhechting en residu, waardoor het risico op kruisbesmetting wordt verminderd en de reiniging wordt vergemakkelijkt. De apparatuur is ook uitgerust met een mantel temperatuurregelsysteem, dat de verwerkingstemperatuur tussen 25-60℃ kan reguleren om de denaturatie van voedingsstoffen in sesam te voorkomen en de stabiliteit van de kleur en smaak van het product te garanderen.
Om zich aan te passen aan de hoge viscositeit van sesamzaadpasta, is de emulgator geconfigureerd met een frequentie-omvormer snelheidsregeling motor, die een traploze aanpassing van de rotatiesnelheid mogelijk maakt, afhankelijk van de materiaaltoestand tijdens verschillende productiefasen. Het modulaire structuurontwerp maakt een snelle vervanging van slijtdelen mogelijk, waardoor de onderhoudstijd en -kosten worden verminderd. Bovendien integreert de apparatuur een vacuümsysteem met een vacuümwaarde van maximaal -0,095 MPa, dat effectief luchtbellen verwijdert die tijdens het mengproces worden gegenereerd, waardoor de uniformiteit en stabiliteit van de sesamzaadpasta verder worden verbeterd.
3. Implementatieproces en Procesoptimalisatie
Vóór de formele productie voerde het technische team kleinschalige pilottests uit om de procesparameters van de emulgator te optimaliseren. De test was gericht op het aanpassen van de rotatiesnelheid, de verwerkingstijd, de temperatuur en de rotor-statoropening om de optimale parametercombinatie voor de productie van sesamzaadpasta te bepalen.
In de initiële testfase ontdekte het team dat een rotatiesnelheid van 8.000 rpm, een verwerkingstijd van 15 minuten, een temperatuur van 45℃ en een rotor-statoropening van 0,2 mm de beste resultaten opleverden. Onder deze parameters werden de sesamzaaddeeltjes volledig vermalen en werden de olie- en waterfasen volledig samengevoegd. Op basis van de resultaten van de pilottest werd de productielijn aangepast en geüpgraded om de emulgator in de bestaande processtroom te integreren.
Het geoptimaliseerde productieproces is als volgt: Na het roosteren en afkoelen worden de sesamzaden eerst door een molen tot grof poeder vermalen en vervolgens overgebracht naar de high-shear emulgator. De emulgator werkt onder de vooraf ingestelde parameters en het materiaal wordt meerdere keren door het rotor-statorgebied gecirculeerd om volledige dispersie en emulgering te bereiken. Tijdens het proces handhaaft het temperatuurregelsysteem de materiaaltemperatuur op een stabiel niveau en verwijdert het vacuümsysteem luchtbellen in real time. Na emulgering wordt de sesamzaadpasta direct afgevoerd naar de volgende fase voor ontgassing en vulling.
Vergeleken met het traditionele proces vermindert het geoptimaliseerde proces het aantal verwerkingsstappen door maal- en emulgeerfuncties te integreren. Het technische team paste ook de toevoersnelheid aan om overeen te komen met de verwerkingscapaciteit van de emulgator, waardoor een continue en stabiele productie zonder materiaalophoping werd gewaarborgd.
4. Toepassingsresultaten en Prestatieverbeteringen
Nadat de high-shear emulgator in formele werking was gesteld, behaalde de productielijn aanzienlijke verbeteringen in productkwaliteit, productie-efficiëntie en operationele kosten. De specifieke resultaten worden weerspiegeld in de volgende aspecten:
Wat betreft de productkwaliteit werd de deeltjesfijnheid van de sesamzaadpasta aanzienlijk verbeterd. De gemiddelde deeltjesgrootte werd verlaagd van 50 μm tot minder dan 2 μm en de CV-waarde van de deeltjesgrootteverdeling werd binnen 5% gehouden, wat resulteerde in een gladde en delicate mondgevoel zonder korreligheid. De emulgeerstabiliteit werd sterk verbeterd — na 6 maanden verzegelde opslag bij kamertemperatuur trad geen stratificatie of oliescheiding op en behield het product een consistente textuur en smaak. De eliminatie van luchtbellen verbeterde ook het uiterlijk van de sesamzaadpasta, waardoor deze uniformer van kleur en glans werd.
Wat betreft de productie-efficiëntie werd de verwerkingscyclus per batch verkort van 4 uur naar 45 minuten, een vermindering van 81,25%. De hoge doorvoer van de emulgator stelde de faciliteit in staat om de dagelijkse productie te verhogen van 8 ton naar 25 ton, waardoor effectief werd voldaan aan de toegenomen marktvraag tijdens piekperioden. Het geautomatiseerde controlesysteem van de apparatuur verminderde handmatige interventie, waardoor menselijke fouten werden geminimaliseerd en de productieconsistentie werd verbeterd. De operator hoeft alleen de parameters in te stellen en het bedieningsproces te bewaken, waardoor de arbeidsintensiteit wordt verminderd.
Wat betreft de operationele kosten daalde het energieverbruik per ton product met 32% in vergelijking met het traditionele proces. De hoge efficiëntie van de emulgator verminderde de bedrijfstijd van de apparatuur, terwijl de frequentie-omvormer motor het energieverbruik aanpaste aan de productiebehoeften. De onderhoudskosten werden ook met 40% verlaagd — de slijtvaste rotor-stator en het modulaire ontwerp verlengden de levensduur van de kerncomponenten en de gemakkelijk te reinigen structuur verminderde de tijd en kosten van het reinigen en onderhouden van de apparatuur.
Verder zorgde de naleving van de voedselhygiënenormen (EHEDG-richtlijnen en 3A-certificering) van de apparatuur ervoor dat het productieproces voldeed aan de relevante wettelijke vereisten, waardoor het risico op kwaliteitsinspecties en productterugroepingen werd verminderd. De stabiele productkwaliteit verbeterde ook de klanttevredenheid, met een merkbare vermindering van feedback met betrekking tot textuur- en stratificatieproblemen.
5. Samenvatting en Ervaring
De toepassing van de high-shear emulgator in de productie van sesamzaadpasta loste met succes de technische knelpunten op waarmee het traditionele proces werd geconfronteerd, waardoor een win-winsituatie werd bereikt in de verbetering van de productkwaliteit en de verbetering van de productie-efficiëntie. De sleutel tot dit succes ligt in de precieze afstemming tussen de technische kenmerken van de apparatuur en de productie-eisen van sesamzaadpasta — de hoge schuifkracht, instelbare parameters en vacuümfunctie van de emulgator pakten effectief de problemen van ongelijke deeltjesgrootte, slechte stabiliteit en lage efficiëntie aan.
Voor voedselverwerkingsbedrijven die zich bezighouden met pasta's met een hoge viscositeit, zijn het selecteren van apparatuur die overeenkomt met de materiaalkenmerken en het uitvoeren van voldoende pilottests cruciale stappen in procesoptimalisatie. Het modulaire en intelligente ontwerp van de emulgator biedt ook flexibiliteit voor toekomstige productieaanpassingen, waardoor de faciliteit zich kan aanpassen aan veranderingen in productspecificaties en marktvraag door parameters aan te passen of componenten te vervangen.
In de context van de toenemende consumentenvraag naar productkwaliteit en stijgende productiekosten, is de toepassing van efficiënte en stabiele emulgeerapparatuur een belangrijke manier geworden om het concurrentievermogen van voedselverwerkingsbedrijven te verbeteren. Deze casus biedt een praktische referentie voor de optimalisatie van sesamzaadpasta en vergelijkbare pasta's op basis van noten, en toont de aanzienlijke waarde van geavanceerde verwerkingsapparatuur bij het bevorderen van industriële upgrading.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!