AMF Üretim Hattı

Genel Bakış

AMF prosesinin temel amacı, su-içinde-yağ emülsiyonunu kırmak ve bütün sütsüz-yağ bileşenlerini ayırmaktır. İki türü mevcuttur: ya ham sütün yüzeyinden sıyırarak ve daha sonra kremayı işleyerek / konsantre ederek doğrudan, ya da tereyağından. Esnek proses ve otomasyonlu proses yapısının sonucu olarak hem krema hem tatlı krema ve ekşi krema tereyağı, AMF yapımında temel malzeme olarak kullanılabilir.

Kremadan AMF yapım prosesi
Kremadan AMF yapım prosesi

Akış şeması, kremadan AMF yapım örneğini göstermektedir.

Bir NaOH uygulaması entegre edilebilir ve serbest yağ asidi içeriği azaltılabilir. Çeşitli malzemeler ve kaliteler için tesisat kontrol tesisine çeşitli proses parametreleri ve değişkenleri girilebilir; bu proses parametreleri ve değişkenler, ürüne özel ihtiyaçları karşılamak üzere bütün düzenleme ve fonksiyon prosedürlerini otomatik olarak ayarlar.

Standart proses

Yaklaşık yüzde 40 yağ içeriğine sahip krema, tesisat içine beslenerek bir plakalı ısı eşanjöründe ilk olarak 55 ila 60 °C sıcaklığa ısıtılmaktadır. Bu sıcaklık, separatör haznesi içinde konsantre edilecek kremanın minimum viskoziteye sahip olmasını ve aynı zamanda konsantre krema fazı ile serum fazı arasında maksimum yoğunluk farklı olmasını sağlar. Daha sonra bir krema konsantre edici, kremayı yüzde 75 yağ içeriğine konsantre eder. Bu konsantre, faz çevirme prosesine gönderilir. Ayrılan serum, soğutma ve ısı geri kazanımı sonrasında separatörden yayık altı sütü tankına pompalanır. Bu da halen ılık olan sürün ısı geri kazanımı için kullanılması anlamına gelmektedir ve bütün sistemin enerji verimliliği üzerinde pozitif etki sağlar.

Tereyağ yapım prosesinde olduğu gibi ilk amaç, fazı çevirmek için yağ globülü membranının kırılması ve ayrılmasıdır. Yağ globüllerinin membranları, mekanik enerji ile kırılabilir. Yağ açığa çıkartma prosesi ve ilgili faz çevirme prosesi, sıkı yağ globüllerinin homojenizatör içinde mekanik şekilde ayrılmasıyla gerçekleşir. Aşağıdaki hususlar, etkili bir faz çevirmede çok önemlidir: kremanın homojenizatöre beslenirken konsantre edilmesi, homojenizatör tasarımı, homojenizasyon basıncı ve fazı-çevrilmiş medyanın homojenizasyon basıncı ve özel devridaimi.

In the downstream oil concentrator, the emulsion and serum, as the heavy phase, are separated from the light oil phase and recycled back into the cream concentration stage. On the other hand, the light oil phase with a concentration up to 99 percent is heated to a temperature of approximately 90 °C and washed after the addition of water. In the oil polisher the wash water is separated and the remaining water content is reduced in a vacuum evaporator. In this process stage,the recovered butter oil has an oil content of at least 99.8 percent, and thus meets the requirements for the highest quality category. Before the AMF is transferred to storage it is cooled down to approximately 50 °C.

Krema konsantrasyonu

Krema konsantre edici
Krema konsantre edici

Krema konsantrasyonu, viskoz krema konsantrasyonu sınıfındaki özel olarak adapte edilmiş süt separatörleri ile gerçekleştirilir. Önceden ısıtılan krema, plakalı ısı eşanjöründen doğrudan separatör beslemesine aktarılır. Konsantrasyon işlemi separatörde yüzde 35 - 42 ila yüzde 72 - 75 katı yağ içeriği ile gerçekleştirilir. Çıkış yönündeki proses aşamalarının optimum olması için bu yağ içeriği minimum olarak elde edilmelidir. Oldukça viskoz krema doğrudan, mevcut en kısa güzergah üzerinden, homojenizatör ve faz çevirmenin giriş yönünde bir tampon görevi yapan yüksek-yağ tankına gönderilir. Ayılan serum, ısı geri kazanımı ve son soğutma sonrasında depolama tankına aktarılır.

Faz çevirme

Faz çevirme
Faz çevirme

Normal durumda süt yağı, su-içinde-yağ suyu ile dengeli bir emülsiyon oluşturur. Emülsiyonu dengelemek için katı yağ, fosfolipid ve protein yüzey tutunum kaplaması içine hapsedilir. 

Bu emülsiyonun kırılması ve tüm sütsüz-yağ bileşenlerinin ayrılması, AMF üretiminin amacıdır. Membranın mekanik enerji veya kimyasal reaksiyon ile kırılması mümkündür. Mekanik enerji (örn. homojenizasyon), açık membranları kırmak için kullanılır. Daha küçük yağ globülleri, orijinal membranların bölünmesi ve süt serumu içindeki proteinlerle yeni oluşan membranlar tarafından oluşturulur.

Yağ globülü azaltması da kullanılmaktadır, örneğin, içme sütünün işlenmesinde, "kaymaklaşma" etkisini önler.

Bu proses olmadan komple faz çevirme mümkün değildir. Ayrıca mevcut krema miktarı ve serum kısmından nispeten dengeli bir emülsiyon tabakası oluşur; bu da yağ ve serum fazları arasında üçüncü bir tabaka olarak separasyona engel olur.

Tersine çevrilebilir, yeni, sıkı yağ globüllerinin oluşum prosesinin minimuma indirilmesi gerekiyorsa, özel önlemler alınmalıdır.

Aşağıdakiler, emülsiyon içeriğinin minimuma indirilmesinde geçerlidir: üç kısım, yağ, fosfolipid ve proteinler, dengeli bir emülsiyondan büyük oranda sorumludur. Eğer üç kısımdan herhangi biri çıkartılırsa veya membran için bir yapı taşı oluşturmak için kullanılamayacak şekilde değiştirilirse, sıkı yağ globüllerinin oluşumu önlenir, emülsiyon oluşması da mümkün olmaz.

Yukarıdaki parametrelerin tamamı faz çevirmeye uygulandığında, yüzde 80 - 95 çevirme derecesi sağlar.

Standart homojenizasyonun aksine, amaç yağ globüllerinin boyunu küçültmek değil, membranlarını veya muhafazalarını parçalayarak yağı geri kazanmaktır. O nedenle yağ globüllerinin yeni, sağlam membranlarla oluşmasını önlemek önemlidir.

Yukarıdakilerden varılan ilk sonuç, mevcut membran yapı taşları miktarını minimuma indirmek için gerçek yağ üretimine başlamadan önce serum miktarının minimuma indirilmesi gerektiğidir.

O nedenle, yeterli yağ salınımı elde etmek için yüzde 75 üzerinde bir krema yağ içeriği gerekmektedir ve bu da krema konsantre edici içinde gerçekleştirilmektedir. Yağın serbest kalması ve faz çevirme, homojenizatör içinde sağlam yağ globüllerinin mekanik yolla ayrılması ile gerçekleşir.

Faz çevirme - Homojenizatör

Yağ konsantrasyonu

Yağ konsantre edici
Yağ konsantre edici

Faz çevirmeyi müteakip, bir sonraki yağ separasyon aşaması ile katı yağ daha da konsantre hale getirilir. İlk konsantrasyon adımının aksine bu adım, artık klasik süt separatörü ile değil, özel yağ separatörü ile gerçekleştirilir. Yüzeyden sıyırma separatörünün aksine, disk kümesinin konfigürasyonu oldukça farklıdır. Bunun ilk nedeni, akış hacminin değişmesidir, katı yağ fazı artık önemli kısmını oluşturmaktadır, ikincisi ise artık yağın saflığına odaklanılmasıdır.

Bu, yağ separatörünün hazne kesitine bakıldığında daha net görülebilir. Yükselen kanallar, yağ için mümkün olan en uzun güzergahı ve buna uygun olarak yüksek saflık derecesi elde etmek için dış kenara yöneltilmiştir. Yağ, ileri işleme aşamalarında emülsifikasyonun yenilenmesini önlemek için proteinlerden mümkün olduğunca arındırılmış olmalıdır. Serum katı yağ içeri bu proses adımında sadece ikincil role sahiptir.

Bu adımda ürün, yaklaşık yüzde 72 - 75 katı yağ içeriğinden yüzde 99 katı yağ içeriğine konsantre edilir. Yukarıda belirtilen emülsiyon fazı ve serum, ağır faz olarak ayrılır. Emülsiyon, özellikle özel hazne tasarımı ile ayrılır. 

Faz çevirme ile üretilen serbest yağ oranına bağlı olarak serumun katı yağ içeriği yüzde 15 - 25 arasındadır. Faz çevirmenin önceki adımından dolayı bu separatörün serumu, klasik tereyağı yayık prosesindeki yayık altı sütü ile kıyaslanabilen oldukça yüksek fosfolipid ve lesitin içeriğine sahiptir. 

Serum, krema konsantre edicinin giriş yönündeki denge tankına beslenir. Bu şekilde katı yağ, krema konsantrasyonu esnasında serumdan yeniden ayrılır. Bu yolla yüzeyden sıyrılan serum, prosesten karışık faz olarak boşaltılır, bu da sadece tek bir serum akışının üretilmesi anlamına gelmektedir. Bir sonraki separasyon adımından önce konsantre yağ, yaklaşık 90 °C'lik ilgili proses sıcaklığına ısıtılır.

Yağ parlatma

Parlatmalı ve parlatmasız yağ kompozisyonu
Parlatmalı ve parlatmasız yağ kompozisyonu

Konsantre ve ısıtılan yağ, son separasyon aşamasında "parlatılır". Bu adım, kodekse uygun olarak istenilen yüksek AMF saflık derecesini sağlar. Yukarıdaki çizim, üst kısımda parlatma yapılmamış yağ kompozisyonunu, alt kısımda ise parlatılmış kompozisyonu göstermektedir.

Yağın daha da "arıtılmasını" sağlamak için, konsantre yağa belirli miktarda sıcak su eklenir. Bu su, yağ konsantrasyonunu seyreltir ve sonuç olarak laktoz ve kül içeriği mevcut kalır.

Eklenen su, parlatıcı separatör adı verilen kısımda derhal yeniden ayrılır. Bu şekilde arıtılan ve konsantre edilen yağ, yaklaşık yüzde 99 katı yağa konsantre edilir. Ayrılan serum-su karışımı, eklenen suya ek olarak ayrılan süt bileşenlerini ve çok düşük bir katı yağ içeriğini bulundurur. Yağdaki su içeriğinin yüzde 0.1 altında olmasını sağlamak için yağ, soğutma ve paketleme öncesinde son proses adımına aktarılır.

Yağ kurutma / vakumlu kurutucu

90 °C sıcaklıkta yağ, parlatma sonrasında bir vakumlu kurutucuya beslenir. Ürün girişi, mümkün olduğunca geniş bir yüzey alanı ve dolayısı ile yağdan iyi bir su evaporasyonu sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Monte edilen bir kondensatör ve vakum pompası, tekne içindeki basıncı yaklaşık -0.9 bar seviyesine indirir, böylece su, 100 °C altındaki sıcaklıkta buharlaştırılır. Aynı pompa, üretilen buharları çeker. Kapalı sistemden boşaltılmadan önce flaş soğutma gerçekleştirilir. Buharla çıkartılan olası kalıntı katı yağ bileşenleri, yüzeyden sıyırma tankında ayrılır ve böylece atık su sistemleri üzerinde yük oluşturmaz.

Yağ, evaporatör ünitesinin alt kısmından ayrılır ve soğutma aşamasına transfer edilir / pompalanır.

FFA azaltma

Kalite kaybı kuralı olarak nihai yağ ürününde FFA (= Serbest Yağ Asitleri) olur. Ayrıca IDF standartları, FFA içeriği için bir maksimum limit belirlemiştir (şekil 1). Eğer FFA içeriğinin örneğin ilk değer çok yüksek olduğu için azaltılması gerekiyorsa, bu işlem fiziksel ve kimyasal şekillerde yapılabilir.

Serbest yağ asitleri bütirik asitler, kaproik asitler ve karminik asitler gibi kısa zincirli yağlardır. Yukarıdakilerin yeterli konsantrasyonda bulunması halinde tat (ekşime) ve/veya aroma problemleri oluşur.

Serbest yağ asitleri, lipaz enzimlerinin yağ globülü membranına yapışarak zaman içinde serbest yağı kırdığı prosesin sonucudur. Enzim faaliyetinin düşük sıcaklıklarda

oldukça yavaş olduğunu göz önünde bulundurmak gerekir. Maksimum faaliyet, yaklaşık 37 °C'de oluşur. 50 °C üzerinde faaliyeti minimumdur ve daha yüksek sıcaklıklarda faaliyeti tamamen durur (> 60 °C). İlk üründe, yani krema ve tereyağında nispeten yüksek bir FFA içeriği olabileceği varsayılarak, üründen serbest yağ asitlerini gidermek için özel önlemler gerekebilir.

FFA içeriğini azaltmak için bir sabunlaştırma prosesi kullanılabilir. Küllü su eklenmesi (ürün-pH-değeri > 11), serbest yağ asitlerinin "sabunlaşmasına" neden olur.

Ortaya çıkan flokülat, daha sonra parlatma separatöründe ayrılabilir. Üretilen fazın prosesten tamamen giderilmesi gerekir.

Peroksit sayıları

Tereyağının yağ kalitesi ayrıca bir kilogram yağ içindeki peroksitle bağlanan oksijenin Omiliekivalenini ifade eden peroksit sayısı ile belirlenir. Zaten oluşmuş olan yağın oksidasyonu, kural olarak azaltılamaz; ancak belirli bir süre için baskılanabilir veya sabit tutulabilir. Bu, anti-oksidanların eklenmesi ile gerçekleşir.

Anti-oksidanlar, yağdaki peroksit sayısının artmasını engelleyen ve bir noktaya kadar mevcut peroksit değerlerini azaltan katkı maddeleridir. Örneğin tokoferol kullanılabilir.

Tereyağ yağındaki nihai tokoferol konsantrasyonu 200 ppm altında olmalıdır. GEA, bu türden maddelerin hazırlanması ve eklenmesi hususunda know-how bilgisine sahiptir.

İkincil Yüzeyden Sıyırma

Standart prosese karşın ikincil yüzeyden sıyırma

Beta serum ikincil yüzeyden sıyırma

Ürünün santrifüjle ayrılmasın esnasında serbest fosfolipidlerin çoğu, seruma geçer. Bu nedenle, tereyağ yağı prosesindeki "ağır faz" randımanını belirlemek amacıyla fosfolipid içeriğinin hesaplanması gerekir. Normal olarak pastörize krema kullanılır. Standart prosesten temel farklılığı, faz çevirme prosesi esnasında fosfolipidler yağ globülü membranından çıktıkça serum fazının geri dönüştürülüyor olmasıdır.

Standart prosesin aksine, yağ konsantre ediciden gelen seruma separatör ile burada ayrı bir yüzeyden sıyırma yapılır. Yağ separatöründen gelen serum bir tampon tankında toplanır ve burada beta serum yüzeyden sıyırıcı adı verilen bölüme beslenir. Burada ayrılan katı yağ, doğrudan fiili AMF prosesine, yüksek katı yağ tankına gönderilir. 

Bu proses türünün iki büyük avantajı vardır, bunlardan ilki, ikincil yüzeyden sıyırma sonrasındaki ayrı bir soğutma ve dolayısı ile özel ürünler için ideal bir baz olan oldukça yüksek fosfolipid içeriğine sahip beta serumun ayrıca elde edilmesidir. İkincisi ise ayrı olarak yapılan ikincil yüzeyden sıyırmanın, krema konsantre edici üzerindeki gerilimi rahatlatarak aynı yağ kapasitesine sahip daha küçük bir makine kullanılabilmesi, veya mevcut tesislere ikincil yüzeyden sıyırma sisteminin retrofit yapılması ile daha yüksek yağ kapasitesinin elde edilebilmesidir. 

Bu proseste alfa serum ile beta serum karışmaz, böylece standart prosese göre çok düşük miktarda fosfolipid içeriği olur. Bu şekilde, serum kullanımı yağsız süt olanakları ile kıyaslanabilir; ancak krema konsantrasyonu esnasında belirli oranda katı yağ serum fazına geçtiği için, katı yağ içeriğinin yağsız süte kıyasla biraz daha yüksek olacağını belirtmek gerekir.

Tereyağ Prosesi

İlk ürün olarak tereyağ kullanıldığında, yağ içinde su emülsiyonu hali hazırda mevcuttur. Yayık prosesi esnasında kısmi faz çevirme gerçekleşir. İlk ürün, tesisin tasarımını belirleyici bir öneme sahiptir. Temel olarak bir krema işleme tesisi aynı zamanda eriyik tereyağının separasyonu için de uygundur.

Tatlı krema tereyağı

pH derecesi yaklaşık 6.5 civarında olan tatlı krema tereyağının işlenmesi gerekiyorsa ve protein denatürasyonu için herhangi bir "kimyasal madde" (örn. sitrik asit) kullanımına izin verilmiyorsa, emülsiyon tabakasının hesaba katılması gerekir.

Santrifüjleme ve bu tabakanın yok edilmesi sadece özel tasarım separatörlerle ve faz çevirme ile gerçekleştirilebilir. Separatörün işletim metodu proses, gereken ek ekipman ve tesisin verimliliği üzerinde belirleyici etkiye sahiptir. Tatlı krema tereyağını işlemek için, yüzde 99.5 katı yağ konsantrasyonuna olanak sağlayan bir separatör kullanılması gerekir. Emülsiyon, serum fazı ile boşaltılmalıdır.

Eriyik tereyağı, örneğin BXA ile eritilmiş, genellikle doğrudan yüksek katı yağ tankına pompalanır. Tereyağ bokları soğuk hava deposundan, örneğin -20 °C'den alınarak eritme sistemi içinde eritilir. Tampon tank içindeki ürün sıcaklığı, tesis tasarımına bağlı olarak 45 ile 65 °C arasındadır. Ürün sıcaklığı plakalı ısı eşanjöründe 70 – 75 °C'ye yükseltilir. 

Emülsiyon fazını minimuma indirmek için bir homojenizatörle faz çevirme yapılması gerekir. Yağ konsantre edici, yüzde 99 katı yağ separasyonu sağlar. Yayık altı sütü ve tortu emülsiyon partikülleri karışımından oluşan ağır faz, yüzeyden sıyırma separatörüne beslenir.

Yağ fazı (hafif faz) yaklaşık 90 °C'ye ısıtılır ve daha sonra bir başka separatörde yeniden ayrıştırılır. Yağ, parlatma separatörüne beslenmeden önce yağ kalitesini arttırmak için yıkama suyu eklenir.

Sonraki proses adımları, açıklanmış olan proseslerle kıyaslanabilir. Krema konsantre edici olmadığından, yağ konsantre edici sonrasında ikincil bir serum fazı yüzeyden sıyırması yapılması önerilir. pH derecesi 4.6 ila 4.5 olan ve yüksek protein içeriğine sahip ekşi krema tereyağı işlenecekse, bir dekanter kullanılabilir. Katı maddelerin ayrıca konsantrasyonu mümkündür.

Her durumda, katı yağ konsantrasyonunu yüzde 99.5'e yükseltmek için çıkış yönüne bir separatör (parlatma separatörü) yerleştirilmelidir.

Tuzlu tereyağ

Son yıllarda tereyağ yağının üretiminde ham madde olarak kullanılan tuzlu tereyağ miktarı giderek artmaktadır. Tuz içeriği, santrifüjlü ayırma esnasında yayık altı sütü ile birlikte çıkartılır. Yayık altı sütünün tuz konsantrasyonu, örneğin tereyağının orijinal tuz içeriği yüzde 2 ise, yaklaşık yüzde 10'a çıkmaktadır. Tuzlu yayık altı sütünün daha fazla işleme imkanı sınırlıdır.

Tuzlu tatlı krema tereyağının emülsiyon aşaması da ayrıca sitrik asit eklenmek suretiyle "kırılabilir". Aynı zamanda tereyağ içindeki protein de denatüre olur. Uygulama yapılan ham madde daha sonra ekşi krema tereyağı ile aynı davranışı gösterir.

Eriyik tereyağı daha sonra asit ekleme suretiyle 4.5 - 4.6 pH seviyesine getirilir. Bu pH seviyesinde sadece serbest protein denatüre olur; ayrıca, sağlam yağ globülü membran proteinindeki değişiklikten dolayı membran kırılarak açılır ve emülsiyon imha edilir. Daha sonra temiz su ve yağ fazına ek olarak kolayca ayrılabilen bir tortu elde edilir. "Gerçek" ekşi krema tereyağının aksine bu tortu içeriği çok daha düşüktür. Nedenlerden biri, yağsız kuru maddenin (protein içeren kısım) tatlı krema tereyağında ekşi krema tereyağına göre daha az olmasıdır.

Özel Prosesler / Özel Çözümler

Açıklanan proseslere ek olarak, bazı alanlarda tüm gereksinimleri karşılamak için özel çözümler gerekir.

Parti bazlı prosesler

Eğer sadece küçük miktarlarda krema işlenecekse, iki separatörden oluşan bir sistem kullanılabilir. Krema separatörünün yanı sıra, iki yerine sadece bir yağ separatörü kullanılır.

Bu sistem ile AMF üretebilmek için tesisten iki kez geçirilmesi gerekir. İlk adımda / partide krema konsantre edilir, faz çevirme gerçekleştirilir ve yağ konsantre edilir.

Ara ürün, geniş tampon tankında depolanır. Dolduğunda prosese ara verilir ve taze krema işlemesi yapılmaksızın ikinci parti / adıma hazırlanır.

Bir sonraki adımda, daha önceden konsantre edilen yağ, daha önceki ham ürünle aynı proses adımlarına tabi tutulur. İlk adımdaki krema ısıtıcı, yağı 90 °C'ye ısıtmak için kullanılır. 

Daha önceden kullanılan yağ konsantre edici, ikinci adımda parlatıcı olarak kullanılır ve birinci adımdan elde edilen ara ürün iyileştirilerek AMF kalitesi elde edilir.

Daha sonraki adımlar, orijinal prosesinkilerle kıyaslanabilir.

Sade yağ üretimi

Sade Yağ Proses Hattı
Sade Yağ Proses Hattı

Arıtılmış tereyağ olarak da bilinen sade yağ, Hindistan, Pakistan ve Afrika mutfaklarındaki uygulamalar dahil olmak üzere bir çok bölgedeki en önemli katı yağlardan biridir.

Eğer Sade Yağ üretilecekse, proteinler AMF'nin aksine ürün içinde mümkün olduğu kadar uzun kalmalı ve istenilen tat elde edilecek şekilde ısıl işlem yapılmalıdır.

Klasik metot, tereyağı veya kremayı kaynatma tavaları içinde ateşte bütün su buharlaşana ve aynı anda protein de "yanıp" denatüre olana kadar ısıtıp kaynatmaktır.

Daha sonra tortu ayrılır ve katı yağ fazı Sade Yağ olarak kullanılır.

Bu prosesi daha etkili ve hızlı yapmak için basit separatörlerle birlikte hidrosiklonlar kullanılabilir. Tereyağ eritildikten ve su buharlaştırıldıktan sonra hazırlanan ürün, arıtıcı ve giriş yönündeki siklonda katı maddelerden ayrılır ve proseste yüksek saflık seviyesi elde edilir.

Çökeltme gibi ara adımlar, mevcut pişirme tavalarının çok daha etkili kullanımı için ayrılmıştır.