Công nghệ ứng dụng điện trường xung (sau đây gọi là PEF) đã được sử dụng thành công trong sản xuất snack khoai tây từ năm 2010. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong sản xuất khoai tây chiên và khoai tây chiên. Việc triển khai thành công thiết bị PEF cho quá trình tiền xử lý liên tục khoai tây trong ngành công nghiệp thực phẩm có một số lợi ích về việc cải thiện việc sử dụng nguyên liệu thô, hiệu quả quá trình và chất lượng sản phẩm.
Nhìn chung, công nghệ PEF thay thế cách làm nóng khoai tây bằng nhiệt truyền thống sử dụng ít nước và năng lượng hơn tới 90%. Công nghệ này giúp làm mềm nguyên liệu thô, cho phép cải thiện quá trình cắt và chế biến khoai tây. Vết cắt mịn hơn, ít bị hư hỏng bề mặt, đứt gãy, mảnh vụn mịn và mất tinh bột dẫn đến năng suất thành phẩm cao hơn, ít hấp thụ dầu hơn và tuổi thọ dao cắt dài hơn. Sự khuếch tán nước được cải thiện từ PEF của khoai tây đã qua xử lý cho phép tối ưu hóa quá trình chần, sấy và chiên, cũng giúp giảm năng lượng và chi phí sản xuất. Khoai tây chiên và khoai tây chiên được xử lý bằng PEF có chất lượng cao hơn và lành mạnh hơn, với tỷ lệ chất béo hấp thụ thấp hơn và màu sắc đồng đều hơn.
Nguyên lý xử lý điện trường xung PEF
Các nghiên cứu đầu tiên sử dụng công nghệ PEF của các nhóm nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện vào đầu những năm 1900. Tuy nhiên, vào đầu thiên niên kỷ mới, hệ thống PEF công nghiệp đầu tiên đã được phát triển và lắp đặt tại một nhà máy chế biến khoai tây. Hơn 150 hệ thống Elea PEF đang được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm ngày nay, hầu hết được lắp đặt trong sản xuất khoai tây chiên và khoai tây chiên.
Công nghệ điện trường xung dựa trên nguyên tắc tích điện (Hình 1). Dựa trên các nguyên tắc vật lý, trong quá trình xử lý PEF, các xung điện ngắn của điện áp cao được tạo ra, thúc đẩy sự hình thành các lỗ chân lông trong màng tế bào mà không làm hỏng các chất có giá trị khác như vitamin, khoáng chất hoặc sắc tố. Công nghệ này có thể được áp dụng cho các mô có nguồn gốc động vật hoặc thực vật và thậm chí đối với vi sinh vật. Tất cả các tế bào sống được bao bọc bởi một màng tế bào bán thấm, màng này chủ yếu bao gồm các phospholipid có đặc tính điện môi. Việc áp dụng điện trường bên ngoài dẫn đến sự tích tụ điện tích trên màng tế bào và gây ra sự gia tăng điện thế tự nhiên của nó, cái gọi là điện thế xuyên màng. Điều này gây ra sự co lại điện của màng tế bào và kết quả là dẫn đến sự hình thành các lỗ chân lông.
Do sự hình thành các lỗ trong tế bào mô thực vật (ví dụ, tế bào khoai tây), trong quá trình xử lý PEF, chúng bị mất áp suất nội bào (turgor), dẫn đến làm mềm mô và dễ dàng hơn và cắt nguyên liệu thực vật. Ngoài ra, sự kết hợp điện của cấu trúc tế bào giúp cải thiện khả năng chuyển khối, nhờ đó các quy trình công nghiệp như rửa, chần và chiên ngập dầu cũng được cải thiện.
Theo truyền thống, ngành công nghiệp khoai tây đã sử dụng phương pháp gia nhiệt sơ bộ (chần làm nóng trước) để đảm bảo chất lượng cắt, làm nóng khoai tây đến 65 ° C trong 45 phút. Quá trình này cần rất nhiều nước và năng lượng. Cần lưu ý rằng việc xử lý nước được ngâm tinh vi sinh chứa tinh bột thường có vấn đề. Ngoài ra, việc nạp và xả nước từ bình nóng lạnh thường mất nhiều thời gian và cần được bảo dưỡng tiếp theo. Điều này đặc biệt khó với việc thay đổi sản phẩm và ngừng dây chuyền sản xuất ngoài kế hoạch, thường dẫn đến việc thải bỏ nguyên liệu thô.
Cần nhắc lại rằng trong sản xuất khoai tây chiên, việc sử dụng công nghệ chế biến PEF trước khi cắt nguyên liệu đã trở thành tiêu chuẩn thế giới. Công nghệ PEF thay thế quy trình làm nóng bằng nhiệt cổ điển, do đó giảm tiêu thụ nước và năng lượng lên đến 90%. Trong quá trình chế biến PEF, sản phẩm và nước chế biến thực tế không được đun nóng, có nghĩa là có ít vi sinh vật và tinh bột hơn trong môi trường quá trình. Quá trình xử lý thực tế chỉ mất vài micro giây và tùy thuộc vào năng lực sản xuất của dây chuyền, khoai tây nằm trong hệ thống PEF chỉ mất 5-8 giây. Việc sử dụng điện trường xung cũng có những ưu điểm khác. Vì phương pháp này là chế biến số lượng lớn nên tất cả khoai tây - dù lớn hay nhỏ - đều được chế biến đồng đều. Cần lưu ý rằng trước đó, sau khi đun nhiệt, khoai tây nhỏ đã được luộc chín hoàn toàn, trong khi khoai tây lớn vẫn còn cứng bên trong. Do làm mềm đồng đều, cắt đều đạt được; Khoai tây chiên nguyên que dẻo hơn và ít bị gãy hơn, dẫn đến năng suất cao hơn. Sự hấp thụ dầu giảm (khoảng 10%) trong quá trình chiên ngập dầu làm giảm hàm lượng chất béo của thành phẩm. Ngoài ra, sự linh hoạt tăng lên và bề mặt mịn hơn dẫn đến que khoai tây chiên dài hơn và màu sắc đồng nhất với màu nâu đều hơn ở cửa hàng.
Trong sản xuất khoai tây chiên, những lợi ích tương tự như trong sản xuất khoai tây chiên kiểu Pháp, nhưng sự cải thiện về chất lượng của sản phẩm cuối cùng thậm chí còn rõ rệt hơn. Quá trình cắt lát được cải thiện, giúp giảm thiểu lãng phí nguyên liệu và tinh bột trong quá trình cắt, do đó, năng suất tăng đáng kể. Việc giảm thất thoát tinh bột chủ yếu là do củ mềm dễ cắt hơn. Do đó, điều này dẫn đến ít hư hỏng cơ học hơn cho dao và do đó, ít rửa trôi tinh bột trên bề mặt. Thêm vào đó, ít chip dính vào nhau hơn trong quá trình chiên ngập dầu, loại bỏ nhu cầu loại bỏ sản phẩm. Khi PEF chiên ngập dầu nguyên liệu chế biến cho khoai tây chiên, có sự giảm hàm lượng chất béo - lên đến 20% trong sản phẩm cuối cùng, cần lưu ý rằng sự giảm này cũng phụ thuộc vào cách cắt, chất lượng của nguyên liệu và bản thân quá trình chiên. Sau này đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm. Cấu trúc tế bào mở của nguyên liệu thô và sự khuếch tán nước được cải thiện cho phép tối ưu hóa các thông số chiên như nhiệt độ dầu và thời gian chiên. Việc tăng hiệu quả của quá trình chiên ngập dầu có tác động lớn đến tuổi thọ dầu và độ hấp thụ dầu của sản phẩm, cũng như màu sắc và độ giòn của sản phẩm cuối cùng. Giảm thời gian và nhiệt độ chiên cho phép tạo ra sản phẩm nhẹ hơn với ít sản phẩm phản ứng nhiệt hóa hơn. Đây là một lợi ích tuyệt vời đối với khoai tây chiên, cà rốt, củ cải hoặc củ cải đỏ.
Ngoài ra, việc làm mềm đồng đều sản phẩm thô mở ra khả năng cắt sản phẩm mới. Hiện nay, trong sản xuất khoai tây chiên kiểu Pháp, có thể thực hiện các hình thức như xoắn ốc, bánh quế hoặc lượn sóng, với sự thất thoát nguyên liệu thô ít hơn đáng kể. Thậm chí nhiều lựa chọn thay thế đang mở ra trong ngành công nghiệp khoai tây chiên, vì các loại rau cứng hơn như khoai lang, củ cải đường hoặc củ cải đỏ hiện cũng có thể được chế biến để tạo hình. Do đó, nhiều loại sản phẩm hơn xuất hiện cho người tiêu dùng, khả năng cạnh tranh tăng lên và việc sản xuất các sản phẩm và / hoặc hình dạng khác thường trở nên hiệu quả hơn.
Đánh giá tác động môi trường PEF khi chế biến khoai tây
Đánh giá tác động môi trường (sau đây gọi là ĐTM) cho phép xác định đặc điểm tác động của sản xuất đến môi trường từ nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng. Một nghiên cứu EIA về việc sử dụng PEF trong chế biến khoai tây đã được thực hiện trên quy mô công nghiệp sử dụng dữ liệu so sánh từ các khách hàng của Elea trên khắp thế giới và nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế các lò sưởi thông thường bằng thiết bị PEF có thể giảm tiêu thụ năng lượng 85% và tiêu thụ nước 90%. tương ứng với 60 - 70 lít nước và tiết kiệm 000 GJ nhiệt năng mỗi năm cho dây chuyền sản xuất khoai tây chiên điển hình của Pháp 000 kg / h. Ngoài ra, còn giảm hấp thụ chất béo, cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng năng suất sản phẩm lên 20-50 ,số năm%. Ngoài những lợi ích trực tiếp của PEF về nâng cao chất lượng sản phẩm hoặc cải tiến từng bước sản xuất riêng lẻ, toàn bộ quy trình sản xuất trở nên hiệu quả và bền vững hơn. Việc sử dụng PEF trong dây chuyền sản xuất liên tục cho các loại chip kích thước tiêu chuẩn làm tăng năng suất sản phẩm cuối cùng lên 000 tấn và giảm tiêu thụ dầu 1 tấn. Điều này cũng làm giảm tiêu thụ tài nguyên và nước cần thiết cho sản xuất, ngoài ra, giảm chi phí chế biến, cung cấp cùng hoặc thậm chí công suất công nghiệp cao hơn. Với hệ thống Elea PEF được lắp đặt trên khắp thế giới trong ngành công nghiệp khoai tây hiện nay, khoảng 1,5 kWh năng lượng, 67 kg CO tương đương được tiết kiệm khoảng mỗi giây2 và 138 lít nước.
Hệ thống PEF cho ngành công nghiệp khoai tây
Elea cung cấp một loạt các hệ thống băng tải PEF với các kích cỡ khác nhau với công suất khác nhau cho các dòng khoai tây chiên và khoai tây chiên. Ngoài ra, mọi hệ thống PEF do Elea sản xuất có thể được thiết kế và xây dựng theo tất cả các yêu cầu cụ thể.
Tất cả các hệ thống có thể hoạt động 24/7 và được thiết kế để hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. Nhờ thời gian xử lý ngắn dưới 10 giây và kích thước nhỏ gọn, hệ thống Elea PEF dễ dàng tích hợp vào dây chuyền sản xuất hiện có. Hệ thống PEF hoàn toàn tự động và có thể được điều khiển trực tiếp từ dây chuyền sản xuất hoặc từ xa từ phòng điều khiển trung tâm. Tất cả các thông số quá trình liên quan có thể được theo dõi và ghi lại. Vì PEF là tiêu chuẩn trong sản xuất khoai tây chiên của Pháp, cơ sở hệ thống được lắp đặt không ngừng mở rộng, cho phép sử dụng các linh kiện và phụ tùng thay thế tiêu chuẩn trong kho. Với các đối tác trên toàn thế giới và khả năng phục vụ từ xa, các dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật tận tâm đảm bảo thời gian hoạt động, hỗ trợ XNUMX/XNUMX và sự an tâm.
Hệ thống Elea để xử lý PEF thường bao gồm bộ tạo xung và bộ xử lý. Đối với quá trình chế biến các sản phẩm rắn như khoai tây, bộ phận chế biến là một băng chuyền đặc biệt. Năng suất điển hình của hệ thống PEF trong sản xuất khoai tây chiên là từ 1 đến 6 t / h, và khi chế biến khoai tây chiên, công suất dây chuyền cao hơn đáng kể ở 10-60 t / h.
Dây đai Elea PEF Advantage có bốn mẫu: PEF Advantage B 1, 10, 100 và 1000, có khả năng xử lý từ 1 t / h đến 60 t / h.
Đặc biệt đối với các dây chuyền sản xuất chip nhỏ, chúng tôi đã phát triển các hệ thống PEF Elea PEF Advantage B 1 và B1 mini có khả năng xử lý tới 6 tấn / h nguyên liệu thô (Hình 6).
Mức tiêu thụ năng lượng trung bình của hệ thống Elea PEF khá thấp (1 kWh cho mỗi tấn nguyên liệu), điều này cho phép giảm chi phí vận hành. Tất nhiên, việc thực hiện PEF đi kèm với chi phí đầu tư và vận hành. Tuy nhiên, việc lắp đặt hơn 30 hệ thống PEF trong sản xuất chip đã cho thấy lợi tức đầu tư trong một khung thời gian ngắn, trung bình từ một đến hai năm, nhờ tiết kiệm chi phí hiệu quả quy trình hoặc các lợi ích liên quan đến sản phẩm như tăng năng suất, ít phế liệu hơn và giảm hàm lượng chất béo.
Nhìn chung, công nghệ PEF bao gồm cải thiện chất lượng nguyên liệu thô và tối ưu hóa các quy trình trong toàn bộ chuỗi sản xuất, mang lại lợi ích cho người sản xuất, người tiêu dùng và môi trường.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
Để biết thêm thông tin truy cập trang web của chúng tôi: www.elea-tech.com
Tài liệu liên kết