Технологія застосування імпульсного електричного поля (далі PEF) успішно використовується у виробництві картопляних снеків з 2010 року. В основному ця технологія застосовується у виробництві картоплі фрі та чіпсів. Успішне впровадження PEF обладнання для безперервної попередньої обробки картоплі у харчовій промисловості пов'язане з низкою переваг з точки зору покращення використання сировини, ефективності процесу та якості продукції.
Загалом технологія PEF замінює традиційний термічний підігрів картоплі, використовуючи до 90% менше води та енергії. Ця технологія допомагає пом'якшити сировину, дозволяючи покращити нарізку та переробку картоплі. Більш гладкий зріз з меншою кількістю пошкоджень поверхні, надломів, дрібних уламків та втрат крохмалю призводить до більш високого виходу готової продукції, меншого поглинання олії та збільшення терміну служби ножів різання. Покращена дифузія води з PEF обробленої картоплі дозволяє оптимізувати процес бланшування, сушіння та смаження, що також дозволяє знизити енергетичні та виробничі витрати. Картопля фрі та чіпси, оброблені PEF, є більш якісним та корисним продуктом, маючи менший відсоток поглиненого жиру та більш однорідний колір.
Принцип обробки імпульсним електричним полем PEF
Перші дослідження з використанням технології PEF різними дослідницькими групами було проведено на початку 1900-х років. Проте, вже на початку нового тисячоліття було розроблено та встановлено першу промислову PEF систему на заводі з переробки картоплі. У наш час у харчовій промисловості використовується понад 150 систем Elea PEF, більшість яких встановлені на виробництві картоплі фрі та чіпсів.
Технологія імпульсного електричного поля ґрунтується на принципі електропорації (рисунок 1). Грунтуючись на фізичних принципах, під час обробки PEF, генеруються короткі електричні імпульси високої напруги, які сприяють утворенню пір у клітинній мембрані, не пошкоджуючи інших цінних речовин, таких як вітаміни, мінерали або пігменти. Ця технологія може бути застосована до тканин тваринного чи рослинного походження та навіть до мікроорганізмів. Всі живі клітини оточені напівпроникною клітинною мембраною, яка в основному складається з фосфоліпідів, з діелектричними властивостями. Додаток зовнішнього електричного поля призводить до накопичення заряду на клітинній мембрані та викликає збільшення її природного потенціалу, так званого трансмембранного потенціалу. Це викликає електричне стиск клітинної мембрани і, як наслідок, призводить до утворення пір.
Внаслідок формування пір у клітинах рослинних тканин (наприклад, клітинах картоплі), при PEF — обробці, вони втрачають свій внутрішньоклітинний тиск (тургор), що призводить до пом'якшення тканини та більш легкого та якісного різання рослинної сировини. Крім того, електропорація клітинної структури призводить до покращеного масопереносу, завдяки чому такі промислові процеси, як промивання, бланшування та обсмажування у фритюрі також покращуються.
Традиційно для забезпечення якісного різання в картопляній промисловості використовується термічний підігрів (пристрій для бланшування з попереднім нагріванням), за допомогою якого картопля нагрівається до 65 °C протягом 45 хвилин. Цей процес вимагає великої кількості води та енергії. У цьому слід враховувати, що утилізація мікробіологічно осімененої води, що містить крохмаль, часто викликає проблеми. Крім того, наповнення та скидання води з підігрівача займає, як правило, тривалий час і потребує подальшого обслуговування. Це особливо складно при зміні продукту та незапланованих зупинках виробничої лінії, що часто призводить до утилізації сировини.
Слід згадати, що у виробництві картоплі фрі застосування технології обробки PEF перед нарізкою сировини вже стала світовим стандартом. Технологія PEF замінює класичний процес термічного підігріву, тим самим скорочуючи споживання води та енергії до 90%. Під час обробки PEF, продукт і технологічна вода практично не нагріваються, що означає, що в технологічному середовищі присутні менше мікроорганізмів і крохмалю. Фактична обробка займає всього кілька мікросекунд, і, залежно від виробничої потужності лінії, тривалість знаходження картоплі в PEF системі складає всього 5-8 секунд. Використання імпульсних електричних полів також має інші переваги. Оскільки цей метод є об'ємною обробкою, вся картопля — незалежно від того, велика вона чи маленька — обробляється рівномірно. Слід зазначити, що раніше, після термічного нагріву, дрібна картопля була вже абсолютно звареною, тоді як велика картопля все ще залишалася твердою всередині. За рахунок рівномірного розм'якшення досягається рівний зріз; сирі палички картоплі фрі стають гнучкішими і менше ламаються, що сприяє більш високому виходу кінцевого продукту. Знижене поглинання олії (приблизно на 10%) під час смаження у фритюрі знижує вміст жиру в кінцевому продукті. Крім того, підвищена гнучкість і гладка поверхня забезпечують довші палички картоплі фрі та однорідний колір з більш рівномірним підрум'янюванням продукту на виході.
При виробництві чіпсів переваги аналогічні перевагам при виробництві картоплі фрі, проте покращення якості кінцевого продукту ще більш виражене. Нарізка покращується, що призводить до зменшення втрат сировини та крохмалю під час різання, що, у свою чергу, призводить до значного збільшення виходу. Зниження втрат крохмалю насамперед є результатом того, що розм'якшені бульби легше різати. Це, у свою чергу, призводить до меншого механічного пошкодження ножів та, як наслідок, меншого вимивання крохмалю з поверхні. Крім того, під час обсмажування у фритюрі менше чіпсів злипається, що позбавляє необхідності відбраковування продукту. При жарінні у фритюрі PEF обробленої сировини для чіпсів, спостерігається зниження вмісту жиру - до 20% в кінцевому продукті, слід зауважити, що це зниження також залежить від нарізки, якості сировини та самого процесу смаження. Останнє відіграє важливу роль у покращенні якості продукції. Відкрита клітинна структура сировини та покращена дифузія води дозволяють оптимізувати параметри смаження, такі як температура олії та час смаження. Підвищена ефективність процесу обсмажування у фритюрі дуже впливає на термін служби олії та поглинання олії продуктом, а також колір і крихтість кінцевого продукту. Зменшення часу та температури обсмажування дозволяє виробляти світліший продукт з меншою кількістю продуктів термохімічної реакції. Це є великою перевагою для овочевих чіпсів, наприклад, з батату, моркви, пастернаку або червоного буряка.
Крім того, рівномірне розм'якшення сирого продукту відкриває нові можливості для різання продуктів. В даний час у виробництві картоплі фрі можуть бути реалізовані такі форми, як спіральна, вафельна або хвиляста, зі значно меншими втратами сировини. У виробництві чіпсів відкриваються ще більші альтернативи, оскільки тепер твердіші овочі, такі як батат, пастернак або червоні буряки, також можуть оброблятися для надання незвичайної форми. Таким чином, для споживача з'являється більша різноманітність продуктів, підвищується конкурентоспроможність, а виробництво незвичайних форм та/або продуктів стає більш ефективним.
Оцінка впливу на довкілля PEF при переробці картоплі
Оцінка на довкілля (далі — ОВНС) дозволяє охарактеризувати вплив виробництва на довкілля від сировини до кінцевого продукту. Дослідження ОВНС для використання PEF при переробці картоплі було проведено в промислових масштабах з використанням порівняльних даних клієнтів Elea по всьому світу. , що відповідає 85 - 90 60 70 літрів води та 000 ГДж економії теплової енергії на рік для типової лінії виробництва картоплі фрі в 000 20 кг/год. Крім того, спостерігається знижене поглинання жиру, покращена якість продукту та збільшення виходу продукту на 50-000 1%. Крім прямих переваг PEF, пов'язаних з підвищенням якості продукції або покращення окремих етапів виробництва, весь виробничий процес стає більш ефективним та стійким. Застосування PEF в лінії безперервного виробництва чіпсів стандартного розміру сприяє збільшенню виходу кінцевого продукту на 1,5 т і зниження витрати олії на 67 т. Це також знижує витрату ресурсів і води необхідних для виробництва, крім того, додаткове зниження витрат на обробку, забезпечуючи таку саму або навіть вищу промислову потужність. З встановленими по всьому світу системами Elea PEF у картоплепереробній промисловості на сьогоднішній день приблизно кожну секунду економиться 174 кВтг енергії, 29 кг еквівалента CO2 та 138 літрів води.
Системи PEF для картопляної промисловості
Elea пропонує низку конвеєрних PEF систем різного розміру з різною продуктивністю ліній картоплі фрі та чіпсів. Крім того, кожна система PEF вироблена Elea може бути спроектована та побудована відповідно до всіх конкретних вимог.
Усі системи можуть працювати в режимі 24/7 та призначені для роботи в екстремальних умовах. Завдяки короткому часу обробки, що становить менше 10 секунд, та компактним розмірам, системи Elea PEF легко імплементуються у існуючі виробничі лінії. PEF системи повністю автоматизовані і можуть керуватися безпосередньо з виробничої лінії або дистанційно з центральної диспетчерської. Усі відповідні параметри процесу можна контролювати та реєструвати. Оскільки PEF є стандартом у виробництві картоплі фрі, встановлена системна база постійно розширюється, що дозволяє використовувати стандартні компоненти та запасні частини на складі. Маючи партнерів по всьому світу та можливість віддаленого обслуговування, спеціальні інженерні служби підтримки забезпечують безперервну роботу, цілодобову підтримку та душевний спокій.
Системи Elea для PEF обробки зазвичай складаються з генератора імпульсного і блоку для обробки. Для обробки твердих продуктів, наприклад картоплі, блоком обробки є спеціальний стрічковий транспортер. Типова продуктивність PEF систем у виробництві чіпсів становить від 1 до 6 т/год, а при переробці картоплі фрі продуктивність лінії значно вища і становить 10-60 т/год.
Система Elea PEF Advantage Belt доступна в чотирьох моделях: PEF Advantage B 1, 10, 100 та 1000, здатних обробляти від 1 т/год до 60 т/год.
Спеціально для невеликих виробничих ліній чіпсів нами були розроблені системи PEF Elea PEF Advantage B1 та B1 mini, здатні обробляти до 6 т/год сировини (Рис. 6).
Середнє споживання енергії системою Elea PEF є досить низьким (1 кВтг на тонну сировини), що дозволяє знизити експлуатаційні витрати. Звичайно, запровадження PEF пов'язане з інвестиційними та експлуатаційними витратами. Однак установка понад 30 систем PEF у виробництві чіпсів показала окупність у короткі терміни, що, в середньому, становить від одного до двох років, завдяки економії витрат на ефективність процесу або пов'язаних з продуктом переваг, таких як збільшення виходу, менша кількість шлюбу та зниження вмісту жиру.
В цілому, технологія PEF включає покращення якості сировини та оптимізації процесів по всьому виробничому ланцюжку, що приносить користь виробнику, споживачеві та навколишньому середовищу.
Відео: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
Для більш детальної інформації відвідайте наш сайт: www.elea-technology.com
Партнерський матеріал