مطالعه موردی: امولفایور همجانس سازی خلاء در تولید سس سالاد
سس سالاد یک دسته متنوع از ادویه های خمیر شده است، از جمله انواع مبتنی بر روغن و سرکه، خمیر تخم مرغ، ماست و میوه / سبزیجات.اکثر سس های سالاد به امولسیون های ثابت روغن در آب (O/W) یا آب در روغن (W/O) متکی هستند.، با الزامات سختگیرانه برای یکنواخت بافت، حفظ طعم، ثبات امولسیفیکیشن و عمر.فرآیند تولید با چالش های منحصر به فرد به دلیل ترکیب های مختلف مواد اولیه مواجه است ((به عنوان مثال، لبنیات، میوه ها، گیاهان) و حساسیت طعم، که تجهیزات سنتی اغلب قادر به مقابله با آن نیستند.این مطالعه موردی به طور عینی توضیح می دهد که چگونه یک امولفایزر همجانس سازی خلاء مشکلات اصلی را در تولید سس سالاد در مقیاس بزرگ حل می کند، فرآیندهای بهینه شده و سازگاری محصول بدون زبان تبلیغاتی یا اطلاعات مخفی افزایش یافته است.
1پیش زمینه و چالش های تولید
این تاسیسات تولید بر روی تولید در مقیاس بزرگ از ادویه سالاد متنوع، تامین خرده فروشی، غذا و مشتریان پردازش مواد غذایی تمرکز دارد.مجموعه محصولات آن شامل سس سالاد کلاسیک بر اساس زرده تخم مرغ استپیش از ارتقاء تجهیزات، درایس با روغن و سرکه و انواع طعم میوه (به عنوان مثال، گوجه فرنگی، باسن) the facility relied on conventional high-shear mixers combined with separate deaeration and cooling devices—a fragmented setup that caused persistent quality and operational issues during long-term mass production.
اول، ثبات امولسیفاسیون در خطوط مختلف محصول متفاوت بود. مخلوط کننده های معمولی فاقد کنترل دقیق برش بودند.منجر به پراکندگی نابرابر قطرات روغن (معمولا 10-15 μm برای لباس های مبتنی بر زرده تخم مرغ و 15-20 μm برای انواع روغن و سرکه)این امر منجر به جداسازی فاز مکرر شد: 6-9٪ از دسته های مبتنی بر زرده تخم مرغ و 12-15% از دسته های مبتنی بر ماست کم چربی پس از 3-6 ماه ذخیره سازی، شناور یا جمع آوری آب را نشان دادند.بافت ناسازگار همچنین بر حس دهان تاثیر می گذارد، در حالی که دیگران بیش از حد نازک بودند و نمی توانستند معیارهای کیفیت استاندارد را برآورده کنند.
دوم، از دست دادن طعم و تجزیه اکسیداتیو کیفیت محصول را به خطر می اندازد. فرآیند مخلوط و خنک سازی جداگانه ناکارآمد بود و مایکرو حباب ها را در لباس نهایی باقی می گذارد.این حباب ها رنگی آکسیداتیو روغن ها و فرورفتگی ترکیبات طعم فرسودگی را تسریع می کنند.برای انواع میوه، واکنش های اکسیداتیو نیز باعث تغییر رنگ می شوند.منجر به شکایات مشتری در مورد ظاهر محصول.
سوم، خطرات بهداشتی و انعطاف پذیری پایین تولید برجسته بودند. فرآیند تولید چند مرحله ای (خلوط کردن، خنک سازی، انتقال) مواد را در معرض محیط تولید قرار می داد،افزایش خطرات آلودگی میکروبی ٬ به ویژه برای لباس های مبتنی بر لبنیاتدستگاه های معمولی دارای شکاف هایی هستند که سخت برای تمیز کردن آنها دشوار است (شلوار مخلوط کننده، اتاق های هواپیمایی)افزایش خطر آلودگی متقاطع هنگام تغییر بین ادویه های شیرین و شیرینعلاوه بر این، کل زمان پردازش در هر دسته 1000 لیتر 50 دقیقه بود، با تنظیمات دستی مکرر سرعت برش و دمای خنک کننده،محدود کردن توانایی تاسیسات برای مقیاس بندی تولید انواع مختلف.
برای حل این مشکلات، این مرکز به دنبال یک راه حل امولسیفیکیشن بود که قادر به دستیابی به اندازه قطرات روغن یکنواخت (≤6 μm برای تخم مرغ زرد، ≤8 μm برای انواع روغن و سرکه) باشد.پاکسازی کامل از هوابعد از آزمایشات آزمایشی دقیق و ارزیابی فنی، یک خازن همجانس سازی خلاء سفارشی با مخلوط سازی یکپارچه،همسان سازی، خنک کننده هوا و عملکردهای کنترل دما برای یکپارچه سازی خط تولید انتخاب شد.
2انتخاب تجهیزات و سازگاری فنی
با توجه به ویژگی های آمادگی سالاد، فرمول های متنوع (حتوی روغن 30-70٪) ، لزگی متغیر (5,000-40,000 mPas) ، حساسیت به دمای و اکسیژن،و الزامات بهداشتی سختگیرانه برای انواع لبنیات/میوه های مبتنی بر ◄آمولسیاتور همجانس سازی خلاء انتخاب شده با توجه به محدودیت های تجهیزات سنتی طراحی شده استویژگی های فنی و سازگاری های کلیدی عبارتند از:
سیستم امولسیفکیشن هسته و خلاء
امولسیفایر یک سر همسان کننده روتور-استاتور سه مرحله ای با حداکثر سرعت چرخش 9500 دور در دقیقه و سرعت خطی 40 متر در ثانیه را اتخاذ می کند. فاصله تنظیم پذیر روتور-استاتور (0.2-0.4 میلی متر) تولید برش درجه بندی شده، حفاری و نیروهای آشفته، که کنترل دقیق اندازه قطرات روغن را برای انواع مختلف پوشش می دهد.آن قطرات روغن را به میکرو-پراکنده (3-5 μm) برای افزایش ثبات پراکنده می کندبرای لباس های روغن و سرکه، به امولسیفاسیون ملایم تر (6-8 μm) برای حفظ بافت سبک مشخص می رسد.یک موتور فرکانس متغیر 30 kW (VFD) امکان تنظیم سرعت بدون گام را فراهم می کند.،200-9,500 rpm) ، جلوگیری از برش بیش از حد پروتئین های لبنی (به عنوان مثال، در لباس های مبتنی بر ماست) و حفظ ترکیبات طعم ناپایدار.
سیستم خلاء یکپارچه با کارایی بالا درجه خلاء پایدار -0.092 تا -0.098 MPa را حفظ می کند، با تنظیمات فشار تنظیم شده برای فرمول های مختلف..در حالی که برای لباس های مبتنی بر زرده تخم مرغ، خلاء عمیق (-0.096 تا -0.098 MPa) میکرو حباب ها را از بین می برد.طراحی حلقه بسته اتاق و لوله ها مانع ورود مجدد هوا می شود، به حداقل رساندن تخریب اکسیداتیو و اطمینان از بافت صاف و بدون حباب. مهر و موم های مکانیکی دوگانه و گسیختگی سیلیکون درجه غذایی اطمینان از آبپاشی و سازگاری با مواد اسیدی (.پودر، سرکه، آب مرکبات).
بهداشت و انطباق مواد
تمام اجزای در تماس با محصول ٫ از جمله اتاق مخلوط، سر همگن سازی، لوله های تغذیه / تخلیه و شیرها ٬ از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده اند.که از طریق الکترولیتی تا سطح خشکی Ra ≤ 0 آراسته می شوند.4 μm. این طراحی از چسبیدن مواد، تشکیل بیوفلیم و تجمع باقیمانده جلوگیری می کند، که برای لباس های مبتنی بر لبنیات که مستعد رشد میکروبی هستند بسیار مهم است.این تجهیزات از عملیات CIP (پاکسازی در محل) با نوزل های تمیز کننده چرخشی با فشار بالا و مدارهای تمیز کننده مقاوم به اسید / قلی پشتیبانی می کند.، که امکان تمیز کردن کامل بدون جداسازی را فراهم می کند. این مطابق با FDA 21 CFR Part 117 ، مقررات EU 10/2011 و استانداردهای بهداشت صنعت لبنیات است.
کنترل درجه حرارت و اتوماسیون فرآیند
تولید سس سالاد نیاز به کنترل دقیق دمای (18-28 ° C) برای حفظ طعم، جلوگیری از ناهنجاری پروتئین لبنی و حفظ ثبات امولسیفیکیشن دارد.اتاق ژاکت امولسیفیر مجهز به یک سیستم کنترل دمای دو حالت PID است، پشتیبانی از خنک کننده آب گردش و گرمایش دمای پایین (برای تولید زمستانی). دقت دمایی ± 1 °C است.به طور موثر کاهش تولید گرما از برش با سرعت بالا و جلوگیری از تخریب حرارتی مواد تشکیل دهنده حساس به گرما ((به عنوان مثال، ماست، آبمیوه، گیاهان گیاهی)
یک سیستم کنترل صفحه لمسی PLC امکان مدیریت خودکار فرآیند را فراهم می کند، از جمله تنظیم پارامترها (سرعت/زمان همسان سازی، درجه خلاء، نرخ اضافه کردن روغن، دمای) ، نظارت در زمان واقعی،و ثبت اطلاعاتاین سیستم تا ۸۰ پروفایل فرمول را ذخیره می کند و اجازه می دهد تا با یک کلیک بین پختگی های مبتنی بر زرده تخم مرغ، مبتنی بر ماست، روغن و سرکه و پختگی های طعم میوه تغییر دهید.دما، سطح خلاء، سرعت برش) به طور خودکار ثبت می شود و حداقل 2 سال ذخیره می شود، که ردیابی تولید و انطباق با مقررات را تسهیل می کند.
سیستم مخلوط کننده کمکی
برای اطمینان از توزیع یکنواخت ادویه جات (نمک، قند، گیاهان) و جلوگیری از غلظت بیش از حد محلی، به ویژه برای ادویه های میوه ای با مواد ذرات (به عنوان مثال،پودر گوجه فرنگی) ◄ امولفایزر مجهز به یک سیستم مخلوط دوگانه (نوع لنگر + نوع بادکنک) است. مخلوط کننده ی لنگر (50-280 rpm، موتور 10 kW) دیواره ی اتاق را برای حذف گوشه های مرده و افزایش انتقال گرما، در حالی که مخلوط کننده ی نوع بادکنک جریان عمودی مواد را ترویج می کند، پاک می کند.هر دو مخلوط کننده به طور همزمان با همگرا کار می کنند، سرعت را به لزگی پانسمان در طول امولسیفیکیشن تطبیق می دهد.
3. اجرا و بهینه سازی فرآیند
قبل از تولید کامل، تیم فنی آزمایش های آزمایشی چند دسته (100 لیتر در هر دسته) را برای بهینه سازی پارامترهای فرآیند برای چهار فرمول اصلی سس سالاد انجام داد:بر اساس زرده تخم مرغ کلاسیک (محتوای روغن 65٪)، بر اساس ماست کم چرب (25% محتوای روغن) ، روغن و سرکه (40% محتوای روغن) ، و طعم گوجه فرنگی (50% محتوای روغن با پالپ گوجه فرنگی).هدف اصلی این بود که ترکیب مطلوب سرعت همجانس سازی را تعیین کنیم.، نرخ اضافه کردن روغن، سطح خلاء و درجه حرارت برای دستیابی به اندازه قطره روغن مورد نظر، ثبات امولسیفیکیشن و حفظ طعم.
نتایج آزمایش آزمایشی پارامترهای مطلوب مخصوص فرمول را به دست آوردند: برای لباس کلاسیک مبتنی بر زرده تخم مرغ، سرعت همجانس سازی 8000 rpm، سرعت اضافه کردن روغن 4.5 L/min، درجه خلاء -0.097 MPa، و زمان امولسیفیکیشن 28 دقیقه ای (در 22 °C) به اندازه قطره روغن یکسان (3-4 μm) و امولسیفیکیشن پایدار دست یافت.500 دور در دقیقه (برای محافظت از پروتئین های ماست)، سرعت اضافه کردن روغن آهسته تر (2.5 L/min) ، درجه خلاء -0.094 MPa، و زمان امولسیفاسیون 32 دقیقه ای (در 18°C) از جدایی فاز جلوگیری می کند.یک سرعت همجانس سازی خفیف 5در صورت افزایش سرعت اضافه کردن روغن به میزان 3 لیتر در دقیقه، درجه خلاء -0.093 MPa و زمان امولسیفاسیون 20 دقیقه ای، بافت سبک و عطر سرکه حفظ می شود.همسان سازی متناوب (3 دقیقه در، 1.5 دقیقه خاموش) در 7000 rpm، درجه خلاء -0.095 MPa، و زمان امولسیفیکیشن 25 دقیقه ای، طعم باسنل را حفظ کرده و از تخریب پالپ گوجه فرنگی جلوگیری می کند.
بر اساس این نتایج، خط تولید برای یکپارچه سازی امولفایزر همجانس سازی خلاء در یک گردش کار حلقه بسته، با حذف مراحل انتقال دستی، بازسازی شد.فرآیند بهینه سازی شده به شرح زیر است:
- آماده سازی مواد: مواد اولیه قبل از پردازش ◄ محلول نمک، قند در آب (فاز آبی) ؛ پستوریزه کردن زرده تخم مرغ (برای انواع تخم مرغ) یا آماده کردن پایه ماست (برای انواع کم چرب) ؛ روغن های فیلتر برای حذف ناخالصی هاگوشت میوه ها و سبزیجات را خرد و همگن سازید (برای انواع طعم دار)تمام مواد به درجه 18-20 درجه سانتیگراد خنک می شوند.
- تغذیه: فاز آبی، تخم مرغ زرده/بنیاد ماست، و گوشتی میوه/سبزیجات (در صورت لزوم) را از طریق لوله های بسته به اتاق ایمولسیفر ۱۰۰۰ لیتر منتقل کنید.فعال کردن مخلوط کننده دوفعال (120 rpm) برای مخلوط کردن به طور مساوی.
- فعال کردن خلاء: سیستم خلاء را شروع کنید تا به درجه هدف مخصوص فرمول برسد و در طول فرآیند آن را حفظ کنید.
- امولسیفیکیشن: homogenizer را با سرعت پیش تعیین شده فعال کنید، سپس به تدریج روغن فیلتر شده را از طریق یک پمپ اندازه گیری بسته با سرعت بهینه اضافه کنید.سر هوموگنیزه کننده سه مرحله ای و مخلوط کننده دو مرحله ای به طور همزمان کار می کنند تا توزیع یکنواخت روغن را تضمین کنند.
- اضافه کردن طعم و ادویه: پس از اضافه کردن 70٪ روغن، سرکه، گیاهان و سایر طعم دهنده ها را از طریق لوله های بسته تزریق کنید.در این مرحله پالپ اضافه کنید و سرعت مخلوط کردن را تنظیم کنید تا از رسوب جلوگیری شود..
- بعد از ترشح: خلاء را حفظ کنید و برای 5 تا 8 دقیقه دیگر به آرامی تحریک کنید تا مایکرو حباب های باقیمانده را از بین ببرید. دمای را برای اطمینان از این که در حدود 18 تا 28 درجه سانتیگراد باقی می ماند، کنترل کنید.
- تخليه: انتقال آمادگی سالاد به دستگاه پر کردن پایین رودخانه از طریق یک خط لوله بسته، با فیلتر کردن در خط (برای انواع حاوی پالپ) برای حذف ذرات بیش از حد.
اعتبارسنجی تمیز کننده تأیید کرد که سیستم CIP به طور موثر مواد باقیمانده از جمله پروتئین های لبنی و پالپ میوه را بدون آلودگی های قابل تشخیص حذف می کند (حد تشخیص: 0.1 μg/cm2) بین دسته هاطراحی حلقه بسته، قرار گرفتن مواد در معرض محیط تولید را از بین می برد و خطرات آلودگی میکروبی برای انواع فاسد را کاهش می دهد.
4نتایج کاربرد و بهبود عملکرد
پس از اینکه امولفایور همجانس سازی خلاء به طور رسمی تولید شد، این کارخانه به پیشرفت قابل اندازه گیری در کیفیت محصول، بهره وری تولید،و هزینه های عملیاتی با نتایج سازگار در تمام فرمول های سس سالاد:
بهبود کیفیت محصول
کنترل قطرات روغن به طور چشمگیری بهبود یافت: اندازه قطرات روغن متوسط در 3-5 μm برای لباس های مبتنی بر زرده تخم مرغ و 6-8 μm برای انواع روغن و سرکه (در مقایسه با 10-20 μm قبلی) ،با مقدار Span ≤1.0. این جداسازی فاز را از بین برد، با هیچ دسته ای که نشان دهنده شناور شدن روغن یا جمع آوری آب در طول 10 ماه آزمایش عمر است. حفظ طعم افزایش یافت,لیمو) 85٪ (در مقابل 60٪ با تجهیزات سنتی) حفظ شده است و انواع مبتنی بر میوه رنگ و طعم طبیعی را بدون تغییر رنگ حفظ می کنند.سازگاری دسته به دسته به طور قابل توجهی بهبود یافت، با شاخص های کیفیت کلیدی (سفتی، pH، اندازه قطره روغن، شدت طعم) که در حدود ±2.5٪ در مقایسه با ±8٪ با تجهیزات سنتی نوسان می کند.
بهینه سازی بهره وری تولید
چرخه پردازش دسته از 50 دقیقه به 32 دقیقه کوتاه شد - کاهش 36٪ - این امکان را برای افزایش حجم تولید روزانه از 10 دسته به 16 دسته (1000 لیتر در هر دسته) فراهم می کند.سیستم کنترل خودکار مداخله دستی را کاهش داد، با هر اپراتور قادر به نظارت همزمان بر دو خط تولید، کاهش شدت کار 45٪. زمان تغییر فرمول از 100 دقیقه به 45 دقیقه کاهش یافت،پشتیبانی از تولید انعطاف پذیر تا 8 نوع در روزجریان کار حلقه بسته همچنین از دست دادن مواد را در طول انتقال از بین می برد و ضایعات مواد اولیه را 6٪ کاهش می دهد.
کاهش هزینه های عملیاتی
مصرف انرژی در هر دسته به دلیل موتور VFD کارآمد و طراحی یکپارچه (از بین بردن دستگاه های جدا از هوا و خنک کننده) 22٪ کاهش یافت. هزینه های نگهداری 30٪ کاهش یافت:اجزای سه مرحله ای روتور-استاتور مقاومت لباس بیشتر داشتند، و طراحی ماژولار، بازرسی و تعویض را ساده تر می کند و عمر خدمت را در مقایسه با مخلوط کننده های سنتی 1.8 برابر افزایش می دهد.از بین بردن شکست های دسته به دلیل جدایی فاز یا از دست دادن طعم، ضایعات مواد را 88٪ کاهش دادعلاوه بر این، سیستم CIP زمان تمیز کردن را به میزان 55٪ و مصرف مواد شوینده را به میزان 45٪ کاهش داد.
بهبود انطباق و ایمنی
ساخت تجهیزات از فولاد ضد زنگ 316L، قابلیت CIP و سیستم ردیابی داده ها کاملا با FDA 21 CFR قسمت 117، GMP اتحادیه اروپا و استانداردهای بهداشت صنعت لبنیات مطابقت دارد،ساده سازی آماده سازی حسابرسی نظارتیطراحی حلقه بسته خطر آلودگی میکروبی را کاهش داد، با تعداد کل صفحات در لباس های مبتنی بر ماست به طور مداوم کمتر از 5 CFU / g (با استانداردهای ایمنی مواد غذایی لبنی مطابقت دارد).عملکردهای هشدار خودکار (اختلاف خلاء)، عدم طبیعی دما، بیش از حد فشار موتور) از حوادث تولید و آسیب به تجهیزات جلوگیری کرده و زمان توقف برنامه ریزی نشده را به میزان 65٪ کاهش داده است.
5خلاصه و بینش
استفاده از امولسیفرهای همجانس سازی خلاء با موفقیت چالش های اصلی تولید آمادگی سالاد سنتی را حل کردخطرات بهداشتی، و انعطاف پذیری پایین ٪ با ادغام همگونی سازی برش درجه بندی شده، کنترل خلاء قابل تنظیم و پردازش خودکار حلقه بسته.کلید این موفقیت در توانایی تجهیزات برای تطبیق با ویژگی های مختلف سس سالاد است: کنترل دقیق برش برای نیازهای اندازه قطرات روغن متفاوت، خلاء تنظیم پذیر برای حفظ طعم های ناپایدار و تنظیم درجه حرارت ظریف برای محافظت از مواد غذایی لبنی و میوه ای.
برای تولید کنندگان مواد غذایی که سس های سالاد متنوع تولید می کنند، این مورد اهمیت انتخاب تجهیزات که تعادل بین انعطاف پذیری و دقت را نشان می دهد.طراحی چند کارکردی امولسیفرهای همجانس سازی خلاء برای تاسیسات دارای خطوط تولید مختلط بسیار مفید است.آزمایشات آزمایشی کامل برای بهینه سازی پارامترهای هر فرمولو میزان اضافه شدن روغن به ویژگی های مواد اولیه برای به حداکثر رساندن کیفیت محصول و کارایی فرآیند بسیار مهم است..
در صنعتی که تنوع طعم، ثبات و ایمنی مواد غذایی در آن مهم است، استفاده از تجهیزات امولسیفیکیشن کارآمد، بهداشتی و انعطاف پذیر برای رقابت ضروری است.این مورد بینش عملی برای بهینه سازی فرآیند تولید سس سالاد ارائه می دهد، نشان می دهد که چگونه فناوری امولسیفاسیون همجانس سازی خلاء می تواند پیشرفت های معنی دار در کیفیت، کارایی و مقرون به صرفه را ایجاد کندسس سالاد با کیفیت بالا.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!