Giới thiệu
Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, việc trộn và nhũ hóa các thành phần một cách nhất quán có tác động trực tiếp đến kết cấu sản phẩm, độ ổn định hương vị và thời hạn sử dụng. Đối với các nhà sản xuất sản xuất các loại nước sốt phức tạp—nơi dầu, chất lỏng gốc nước, gia vị và chất làm đặc phải hòa trộn đồng đều—thiết bị nhũ hóa đáng tin cậy là rất quan trọng. Trường hợp này trình bày chi tiết cách một nhà sản xuất nước sốt cỡ vừa ở Tây Âu đã vượt qua những thách thức sản xuất kéo dài sau khi áp dụng một máy nhũ hóa trộn cấp công nghiệp, tập trung vào những thay đổi hoạt động thực tế và kết quả đo lường được.
Bối cảnh và Thách thức của Khách hàng
Thông tin khách hàng
Khách hàng là một nhà sản xuất thực phẩm thuộc sở hữu gia đình với 40 năm kinh nghiệm, chuyên về các loại nước sốt cà chua thủ công, nước xốt tỏi kem và gia vị ớt cay. Họ cung cấp cho các siêu thị khu vực và các cửa hàng đặc sản độc lập, với công suất sản xuất hàng tháng là 150.000 lít. Trước năm 2022, công ty dựa vào hai máy trộn cánh khuấy 10 năm tuổi cho tất cả các quy trình trộn và nhũ hóa.
Thách thức sản xuất
Đến đầu năm 2022, khách hàng phải đối mặt với ba vấn đề cấp bách:
- Kết cấu không nhất quán: Nước xốt tỏi kem của họ thường có kết cấu hạt, với các vón cục chất làm đặc (gôm xanthan) có thể nhìn thấy mà ngay cả việc trộn kéo dài cũng không thể loại bỏ. Điều này dẫn đến việc 8-10% mỗi lô bị loại bỏ, vì nó không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng của họ.
- Thời hạn sử dụng ngắn: Các loại nước sốt cà chua, dựa vào quá trình nhũ hóa dầu-nước để ngăn chặn sự phân tách, bắt đầu có dấu hiệu phân tách lớp sau 3 tuần bảo quản—giảm so với 6 tuần dự kiến. Điều này buộc công ty phải giảm số lượng đơn hàng và tăng tần suất sản xuất, làm tăng chi phí hậu cần.
- Thời gian xử lý lâu: Mỗi lô gia vị ớt cay cần 90 phút trộn với thiết bị cánh khuấy cũ để đạt trạng thái đồng nhất. Với nhu cầu ngày càng tăng, dây chuyền sản xuất gặp khó khăn trong việc đáp ứng, dẫn đến việc giao hàng bị chậm trễ.
Các thử nghiệm nội bộ cho thấy rằng máy trộn cánh khuấy thiếu lực cắt đủ để phá vỡ các hạt chất làm đặc và ổn định hỗn hợp dầu-nước, đặc biệt khi xử lý các thành phần có độ nhớt khác nhau.
Giải pháp: Máy nhũ hóa trộn cấp công nghiệp
Thông số kỹ thuật máy
Vào tháng 6 năm 2022, khách hàng đã lắp đặt một máy nhũ hóa trộn công nghiệp duy nhất (model: HSM-800) với các thông số chính sau:
- Tốc độ rôto: 3.200 RPM (có thể điều chỉnh thông qua bộ truyền động tần số biến đổi)
- Cấu hình stato: Thiết kế cắt mịn 4 giai đoạn
- Công suất xử lý: 500-800 lít mỗi lô
- Bộ phận tiếp xúc vật liệu: thép không gỉ 316L (tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm của EU)
- Hệ thống làm mát: Bể có áo khoác để kiểm soát nhiệt độ (rất quan trọng đối với các thành phần nhạy cảm với nhiệt như tỏi)
Nguyên tắc hoạt động
Máy nhũ hóa hoạt động theo cơ chế rôto-stato: rôto tốc độ cao hút các thành phần vào khoảng trống hẹp giữa rôto và stato, tạo ra lực cắt cơ học mạnh, sự nhiễu loạn và sự tạo bọt. Quá trình này phá vỡ các hạt rắn (chẳng hạn như gôm xanthan) thành các giọt có kích thước micro (1-5 μm) và phân tán chúng đều vào ma trận chất lỏng. Đối với hỗn hợp dầu-nước, lực cắt phá vỡ sức căng bề mặt, tạo ra một nhũ tương ổn định, chống lại sự phân tách theo thời gian.
Tích hợp với các hoạt động hiện có
Thiết bị được tích hợp vào dây chuyền sản xuất hiện có của khách hàng mà không cần đại tu lớn. Nó thay thế một trong những máy trộn cánh khuấy cũ và được kết nối với hệ thống định lượng thành phần của công ty, cho phép tự động thêm dầu, chất làm đặc và gia vị trong quá trình nhũ hóa.
Quy trình triển khai
Chuẩn bị trước khi lắp đặt
- Nhóm kỹ thuật của nhà sản xuất đã đến cơ sở của khách hàng để đánh giá các hạn chế về không gian và khả năng tiếp cận tiện ích (tải điện, cung cấp nước để làm mát).
- Một thử nghiệm kéo dài 2 tuần đã được tiến hành với một nguyên mẫu máy nhũ hóa nhỏ hơn để kiểm tra hiệu suất của nó trên công thức nước xốt tỏi của khách hàng, xác nhận rằng nó có thể loại bỏ các vón cục.
- Lịch trình sản xuất của khách hàng đã được điều chỉnh để cho phép một khoảng thời gian 3 ngày để lắp đặt, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.
Lắp đặt và vận hành
- Việc lắp đặt mất 2 ngày, bao gồm việc cố định máy xuống sàn nhà máy, kết nối hệ thống điện và làm mát, đồng thời kiểm tra các khóa liên động an toàn (ví dụ: nút dừng khẩn cấp).
- Việc vận hành kéo dài 1 ngày: nhóm kỹ thuật đã chạy ba lô thử nghiệm (nước xốt tỏi, nước sốt cà chua, gia vị ớt) để tối ưu hóa tốc độ rôto và thời gian xử lý cho từng công thức. Ví dụ, nước xốt tỏi cần 12 phút ở tốc độ 2.800 RPM để đạt được kết cấu mịn, trong khi nước sốt cà chua cần 8 phút ở tốc độ 3.000 RPM để nhũ hóa ổn định.
Đào tạo nhân viên
- Hai buổi đào tạo kéo dài 4 giờ đã được tổ chức cho 6 nhân viên sản xuất của khách hàng. Các chủ đề bao gồm:
- Vận hành cơ bản (khởi động/dừng máy, điều chỉnh tốc độ rôto)
- Quy trình làm sạch (tháo rời stato để làm sạch sâu, sử dụng chất khử trùng an toàn thực phẩm)
- Khắc phục sự cố thường gặp (ví dụ: trộn không đều do thứ tự định lượng thành phần không chính xác)
Kết quả và lợi ích
Cải thiện chất lượng sản phẩm
- Tỷ lệ loại bỏ đối với nước xốt tỏi kem giảm từ 8-10% xuống dưới 1%, vì máy nhũ hóa đã loại bỏ các vón cục chất làm đặc.
- Nước sốt cà chua duy trì độ ổn định trong suốt thời hạn sử dụng 6 tuần, không có sự phân tách nào được báo cáo trong phản hồi của khách hàng.
- Các thử nghiệm cảm quan do nhóm chất lượng của khách hàng thực hiện cho thấy sự cải thiện 30% về độ nhất quán của kết cấu trên tất cả các sản phẩm.
Nâng cao hiệu quả sản xuất
- Thời gian xử lý gia vị ớt cay đã giảm từ 90 phút xuống còn 18 phút mỗi lô—giảm 80%.
- Công suất cao hơn của máy nhũ hóa (800 lít mỗi lô so với 500 lít của máy trộn cũ) cho phép khách hàng tăng sản lượng hàng tháng lên 200.000 lít mà không cần thêm ca làm việc.
- Thời gian hoàn thành đơn hàng giảm 2 ngày, vì dây chuyền sản xuất không còn bị tồn đọng.
Tiết kiệm chi phí
- Giảm việc loại bỏ sản phẩm đã giúp công ty tiết kiệm khoảng 12.000 € mỗi tháng chi phí nguyên vật liệu.
