Nghiên cứu điển hình: Máy đồng hóa phân tán cắt tăng cường hiệu quả sản xuất nước sốt cho nhà sản xuất thực phẩm
Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, kết cấu sản phẩm, thời hạn sử dụng và khả năng mở rộng sản xuất là rất quan trọng để đáp ứng mong đợi của người tiêu dùng và nhu cầu bán lẻ. Một nhà sản xuất thực phẩm trong khu vực chuyên về các loại nước sốt mặn—bao gồm nước sốt cà chua, nước sốt thịt nướng và nước sốt phô mai kem—đã phải đối mặt với những thách thức liên tục trong quá trình trộn và đồng hóa. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn hạn chế khả năng mở rộng thị trường của công ty. Nghiên cứu điển hình này khám phá cách việc áp dụng máy đồng hóa phân tán cắt đã giải quyết những vấn đề nan giải này và hỗ trợ sự phát triển của nhà sản xuất.
Bối cảnh: Những vấn đề nan giải trong sản xuất của nhà sản xuất
Trong hơn một thập kỷ, nhà sản xuất đã dựa vào máy trộn ruy băng thông thường để trộn các thành phần nước sốt. Mặc dù thiết bị này hoạt động tốt đối với các công thức cơ bản (ví dụ: nước sốt cà chua đơn giản với một vài chất phụ gia), nhưng nó gặp khó khăn khi công ty mở rộng dòng sản phẩm để bao gồm các loại nước sốt phức tạp hơn—chẳng hạn như nước sốt tỏi parmesan kem (với phô mai vụn và dầu) và nước sốt thịt nướng cay (với vảy ớt nghiền và chất làm đặc).
Những thách thức chính mà nhà sản xuất phải đối mặt là ba vấn đề:
Việc trộn tốc độ thấp của máy trộn ruy băng (tối đa 300 vòng/phút) không thể phá vỡ hoàn toàn các thành phần rắn và nhũ hóa hỗn hợp dầu-nước. Đối với nước sốt parmesan kem, điều này dẫn đến các cục phô mai có thể nhìn thấy và phân bố dầu không đều—một số lọ có một lớp nhờn trên bề mặt, trong khi những lọ khác lại quá đặc. Đối với nước sốt thịt nướng, vảy ớt nghiền vẫn còn nguyên vẹn một phần, tạo ra kết cấu sần sùi mà người tiêu dùng thường phàn nàn. Chất lượng không nhất quán dẫn đến tỷ lệ trả lại sản phẩm là 12%, làm tổn hại đến danh tiếng của thương hiệu.
- Thời gian sản xuất kéo dài
Để cải thiện kết cấu, nhà sản xuất đã thêm các bước thủ công vào quy trình: sau khi trộn, người vận hành đã sử dụng máy xay sinh tố nhúng cầm tay để phá vỡ các cục và sau đó lọc nước sốt qua rây mịn để loại bỏ các hạt chưa qua xử lý. Đối với một mẻ nước sốt parmesan kem 200L, các bước bổ sung này đã thêm 2,5 giờ vào chu kỳ sản xuất—kéo dài tổng thời gian xử lý từ 3 giờ lên 5,5 giờ. Với công suất hàng ngày chỉ 4 mẻ, nhà sản xuất thường bỏ lỡ thời hạn giao hàng cho các đơn đặt hàng bán lẻ lớn.
- Chi phí vận hành và lãng phí cao
Bước lọc thủ công tạo ra lượng chất thải đáng kể: khoảng 8–10% mỗi mẻ nước sốt bị loại bỏ dưới dạng cặn (ví dụ: phô mai vụn hoặc vảy ớt chưa trộn). Trong một tháng, điều này tương đương với khoảng 300kg nguyên liệu bị lãng phí, khiến công ty phải trả hơn
800–$1.000 chi phí sửa chữa hàng tháng.
Giải pháp: Đầu tư vào máy đồng hóa phân tán cắt
Sau khi nghiên cứu các công nghệ trộn được điều chỉnh cho các ứng dụng thực phẩm, nhà sản xuất đã đánh giá ba loại thiết bị: máy trộn cao, máy nghiền keo và máy đồng hóa phân tán cắt. Sau các thử nghiệm tại chỗ với các mẻ nhỏ (50L) của các loại nước sốt có vấn đề nhất, nhà sản xuất đã chọn máy đồng hóa phân tán cắt cấp thực phẩm vì ba lý do chính: khả năng xử lý cả việc phá vỡ hạt rắn và nhũ hóa dầu-nước, tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm (Chứng nhận vệ sinh 3A) và khả năng tương thích với các bể thép không gỉ 200L và 500L hiện có của nhà sản xuất.
Các tính năng chính của máy đồng hóa phân tán cắt đã chọn bao gồm:
- Thiết kế rôto-stato hai giai đoạn (với vùng cắt chính để giảm hạt và vùng thứ cấp để nhũ hóa) có khả năng đạt tốc độ lên đến 10.000 vòng/phút.
- Kết cấu vệ sinh: Tất cả các bộ phận tiếp xúc với thực phẩm đều được làm bằng thép không gỉ 316L, với bề mặt nhẵn, không có kẽ hở để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc vệ sinh.
- Bộ truyền động tần số thay đổi (VFD) cho phép người vận hành điều chỉnh cường độ cắt—rất quan trọng để chuyển đổi giữa các loại nước sốt đặc, kem và các loại nước sốt mỏng hơn, có hạt.
Triển khai: Tích hợp máy đồng hóa vào sản xuất nước sốt
Quá trình tích hợp mất hai tuần, bao gồm lắp đặt thiết bị, xác nhận vệ sinh (để đáp ứng các yêu cầu về an toàn thực phẩm) và đào tạo cho các nhóm sản xuất. Nhà sản xuất lần đầu tiên thử nghiệm máy đồng hóa với nước sốt tỏi parmesan kem—một sản phẩm trước đây yêu cầu sự can thiệp thủ công nhất—trước khi mở rộng việc sử dụng nó cho các loại nước sốt khác.
Quy trình sản xuất sửa đổi cho nước sốt parmesan kem như sau:
- Chuẩn bị nguyên liệu: Phô mai vụn (đã làm mềm trước), dầu thực vật, tỏi băm, muối và chất ổn định được đo và thêm vào bể 200L.
- Trộn trước: Cánh khuấy tốc độ thấp phụ trợ của máy đồng hóa (200 vòng/phút) được kích hoạt để trộn nhẹ các thành phần khô và lỏng, ngăn chặn sự vón cục của phô mai vụn.
- Nhũ hóa cắt cao: Hệ thống rôto-stato chính được bật, với tốc độ tăng dần lên 6.500 vòng/phút. Máy đồng hóa chạy trong 30 phút, trong thời gian đó VFD tự động điều chỉnh tốc độ để duy trì nhiệt độ ổn định (55°C—tối ưu để làm tan chảy phô mai mà không bị cháy).
- Xác minh chất lượng: Một mẫu được thu thập thông qua van lấy mẫu vệ sinh của máy đồng hóa để kiểm tra các cục và sự phân tách dầu. Không cần lọc thủ công, vì lực cắt đã phân tán hoàn toàn phô mai vụn và nhũ hóa dầu.
- Làm mát và đóng gói: Nước sốt được làm mát đến 25°C bằng hệ thống làm mát có vỏ bọc của bể, sau đó được bơm trực tiếp đến dây chuyền đóng gói—loại bỏ nhu cầu lưu trữ trung gian.
Kết quả: Cải thiện rõ rệt về chất lượng, hiệu quả và chi phí
Trong vòng sáu tuần sử dụng máy đồng hóa phân tán cắt, nhà sản xuất đã thấy những cải thiện đáng kể trên tất cả các chỉ số chính:
1. Kết cấu nhất quán, chất lượng cao
Quá trình cắt cao đã loại bỏ các cục trong nước sốt parmesan kem và phá vỡ hoàn toàn vảy ớt trong nước sốt thịt nướng. Khảo sát phản hồi của người tiêu dùng cho thấy xếp hạng tích cực 90% cho “kết cấu” (tăng từ 65% trước đó) và tỷ lệ trả lại sản phẩm giảm từ 12% xuống 1,5%. Các thử nghiệm độ ổn định cũng xác nhận rằng nước sốt không còn bị tách ra: nước sốt parmesan kem duy trì độ đặc đồng nhất trong 9 tháng (tăng từ 6 tháng với hệ thống cũ), kéo dài thời hạn sử dụng và giảm lãng phí từ các sản phẩm hết hạn.
2. Chu kỳ sản xuất nhanh hơn
Tổng thời gian xử lý cho một mẻ nước sốt parmesan kem 200L giảm từ 5,5 giờ xuống 1,75 giờ (giảm 68%). Công suất hàng ngày của nhà sản xuất tăng từ 4 mẻ lên 10 mẻ, cho phép đáp ứng các đơn đặt hàng lớn đúng thời hạn. Ví dụ: một đơn đặt hàng bán lẻ 2.000L nước sốt thịt nướng—sẽ mất 5 ngày để sản xuất bằng máy trộn ruy băng—đã được hoàn thành trong 2 ngày, cho phép công ty đảm bảo một hợp đồng hàng năm mới với một chuỗi cửa hàng tạp hóa trong khu vực.
3. Giảm lãng phí và giảm chi phí vận hành
Chất thải từ các thành phần chưa qua xử lý giảm từ 8–10% xuống dưới 2%, giúp nhà sản xuất tiết kiệm khoảng
1,200pnmosethininerredcisetcosts.Theemulscfcner’senergyiecici
