Met behulp van 'n gepulseerde elektriese veld (PEF) in die aartappelbedryf - Potato System Magazine
Die gebruik van 'n gepulseerde elektriese veld (PEF) in die aartappelbedryf
в verwerking, Ingenieurswese / Tegnologie
Die tegnologie om 'n gepulseerde elektriese veld aan te wend (hierna - PEF) word sedert 2010 suksesvol gebruik in die produksie van aartappelhappies. Hierdie tegnologie word hoofsaaklik gebruik in die vervaardiging van patat en skyfies. Die suksesvolle implementering van PEF-toerusting vir die voortdurende voorbehandeling van aartappels in die voedselbedryf hou verskeie voordele in wat betref die gebruik van grondstowwe, die doeltreffendheid van die proses en die kwaliteit van die produk.
Oor die algemeen vervang PEF-tegnologie die tradisionele termiese verhitting van aartappels met tot 90% minder water en energie. Hierdie tegnologie help om die grondstowwe sagter te maak, sodat die aartappels beter gesny en verwerk kan word. 'N Gladder sny met minder oppervlakteskade, breuke, klein afval en styselverlies, lei tot hoër opbrengste van die finale produk, minder olie-opname en langer meslewe. Die verbeterde verspreiding van water uit die PEF van die behandelde aartappels optimaliseer die blansjeer-, droog- en braaiproses, wat ook help om energie- en bedryfskoste te verlaag. Franse frietjies en skyfies verwerk met PEF is van hoër gehalte en gesonder, met 'n laer persentasie geabsorbeerde vet en 'n meer eenvormige kleur.
Die beginsel van gepulseerde elektriese veldverwerking PEF
Die eerste studies met behulp van PEF-tegnologie deur verskillende navorsingsgroepe is in die vroeë 1900's uitgevoer. Reeds aan die begin van die nuwe millennium is die eerste industriële PEF-stelsel egter ontwikkel en geïnstalleer in 'n aartappelverwerkingsaanleg. Meer as 150 Elea PEF-stelsels word tans in die voedselindustrie gebruik, waarvan die meeste geïnstalleer word in die produksie van patat en skyfies.
Gepulseerde elektriese veldtegnologie is gebaseer op die beginsel van elektroporasie (Figuur 1). Op grond van fisiese beginsels word tydens die PEF-behandeling kort elektriese pulse van hoë spanning gegenereer wat die vorming van porieë in die selmembraan bevorder sonder om ander waardevolle stowwe soos vitamiene, minerale of pigmente te beskadig. Hierdie tegnologie kan toegepas word op weefsels van dierlike of plantaardige oorsprong en selfs op mikro-organismes. Alle lewende selle word omring deur 'n semi-deurlaatbare selmembraan wat hoofsaaklik bestaan ​​uit fosfolipiede met diëlektriese eienskappe. Die aanwending van 'n eksterne elektriese veld lei tot die akkumulasie van lading op die selmembraan en veroorsaak 'n toename in sy natuurlike potensiaal, die sogenaamde transmembraanpotensiaal. Dit veroorsaak elektriese inkrimping van die selmembraan en lei gevolglik tot die vorming van porieë.
Fig. 1. Elektroporasiebeginsel
As gevolg van die vorming van porieë in die selle van plantweefsels (byvoorbeeld aartappelselle) verloor hulle tydens PEF-verwerking hul intrasellulêre druk (turgor), wat lei tot die versagting van die weefsel en makliker en beter sny van plantmateriaal. Daarbenewens lei elektroporasie van die selstruktuur tot verbeterde massa-oordrag, waardeur ook industriële prosesse soos was, blansjeer en diepbraai verbeter word.
Tradisioneel het die aartappelbedryf termiese voorverhitting (voorverhitting blanchering) gebruik om kwaliteit snitte te verseker, wat die aartappels 65 minute tot 45 ° C verhit. Hierdie proses verg baie water en energie. Daar moet in gedagte gehou word dat die verwydering van stysel wat mikrobiologies geïnsemineer is, dikwels problematies is. Daarbenewens duur die vul en afvoer van water uit die verwarmer gewoonlik lank en verg dit onderhoud. Dit is veral moeilik met produkveranderings en onbeplande produksiestaking, wat dikwels lei tot die wegdoen van grondstowwe.
Daar moet genoem word dat die gebruik van PEF-verwerkingstegnologie voor die sny van grondstowwe reeds 'n wêreldstandaard geword het by die vervaardiging van friet. PEF-tegnologie vervang die klassieke termiese verwarmingsproses, wat die water- en energieverbruik tot 90% verminder. Tydens PEF-verwerking word die produk en proseswater feitlik nie verhit nie, wat beteken dat daar minder mikro-organismes en stysel in die prosesomgewing is. Die werklike verwerking duur slegs 'n paar mikrosekondes, en afhangende van die produksiekapasiteit van die lyn, is die aartappels net 5-8 sekondes in die PEF-stelsel. Die gebruik van gepulseerde elektriese velde hou ook ander voordele in. Aangesien hierdie metode grootmaatverwerking is, word alle aartappels - groot of klein - eweredig verwerk. Daar moet op gelet word dat die klein aartappels vroeër, na termiese verhitting, reeds heeltemal gaar was, terwyl die groot aartappels nog stewig van binne was. As gevolg van eenvormige versagting word 'n egalige snit bereik; rou frietstokkies is soepel en breek minder geneig, wat hoër opbrengste tot gevolg het. Die verminderde olie-opname (met ongeveer 10%) tydens diepbraai verminder die vetinhoud van die finale produk. Boonop lei verhoogde buigsaamheid en 'n gladder oppervlak tot langer frietstokkies en eenvormige kleur met meer egalige verbruining by die uitgang.
Fig. 2. Aartappels verwerk met die Elea PEF-stelsel
Figuur 3. Onverwerkte aartappels
By die vervaardiging van skyfies is die voordele soortgelyk aan dié van die produksie van frietjies, maar die verbetering in die kwaliteit van die finale produk is nog meer opvallend. Die sny word verbeter, wat lei tot minder vermorsing van grondstowwe en stysel tydens sny, wat weer lei tot 'n beduidende toename in opbrengs. Die vermindering van styselverlies is hoofsaaklik die gevolg van die makliker sny van sagte knolle. Dit lei weer tot minder meganiese beskadiging van die messe en gevolglik minder uitspoeling van stysel van die oppervlak af. Boonop kleef minder skyfies aan mekaar tydens diepbraai, wat die verwerping van produkte nie nodig het nie. By gebraaide PEF-verwerkte grondstowwe vir skyfies, is daar 'n afname in die vetinhoud - tot 20% in die finale produk. Daar moet op gelet word dat hierdie afname ook afhang van die sny, die kwaliteit van die grondstof en die braaiproses self. Laasgenoemde speel 'n belangrike rol in die verbetering van die kwaliteit van die produk. Die oop sellulêre struktuur van die grondstowwe en die verbeterde waterdiffusie maak voorsiening vir geoptimaliseerde braaiparameters soos olietemperatuur en braaityd. Die verhoogde doeltreffendheid van die frituurproses het 'n groot impak op die olie se lewensduur en olie-opname van die produk, sowel as die kleur en krakerigheid van die finale produk. As u die tyd en temperatuur van die braai verminder, kan u 'n ligter produk met minder termochemiese reaksieprodukte gebruik. Dit is 'n groot voordeel vir groenteskyfies soos patats, wortels, pastinaak of rooi beet.
Fig. 4. PEF verwerkte groenteskyfies
Daarbenewens bied die eenvormige versagting van die rou produk nuwe moontlikhede vir die sny van produkte. Op die oomblik kan Franse frietjies vervaardig word, soos spiraal, wafel of golwend, met aansienlik minder verlies aan grondstowwe. Nog groter alternatiewe begin in die aartappelskyfiebedryf, want harder groente soos patats, pastinaak of rooi beet kan nou ook volgens vorm verwerk word. Daar verskyn dus 'n groter verskeidenheid produkte vir die verbruiker, mededingendheid neem toe en die produksie van ongewone vorms en / of produkte word doeltreffender.
Figuur: 5. Touspel met aartappels wat met PEF behandel is
Omgewingsimpakstudie PEF wanneer aartappels verwerk word
Omgewingsimpakstudie (hierna - OIB) laat die impak van produksie op die omgewing van grondstowwe tot die finale produk kenmerk. 'N OIB-studie vir die gebruik van PEF in aartappelverwerking is op industriële skaal uitgevoer met behulp van vergelykende data van Elea-klante regoor die wêreld, en die studie het bevind dat die vervanging van konvensionele termiese verwarmers met PEF-toerusting die energieverbruik met 85% en die waterverbruik met 90% kon verminder. wat ooreenstem met 60 - 70 liter water en 000 GJ termiese energiebesparing per jaar vir 'n tipiese Franse patat produksie lyn van 000 kg / h. Daarbenewens is daar 'n afname in vetabsorpsie, 'n verbeterde kwaliteit van die produk en 'n toename in produkopbrengs met 20-50 , vyf%. Benewens die direkte voordele van PEF ten opsigte van die verbetering van die kwaliteit van die produk of die verbetering van individuele produksiestappe, word die hele produksieproses doeltreffender en meer volhoubaar. Die gebruik van PEF in 'n aaneenlopende produksielyn vir skyfies met standaardgrootte verhoog die opbrengs van die finale produk met 000 ton en verminder die olieverbruik met 1 ton. Dit verminder ook die benodigde hulpbron- en waterverbruik vir produksie, en verlaag die verwerkingskoste verder, en lewer dieselfde of selfs hoër industriële kapasiteit. Met Elea PEF-stelsels wat wêreldwyd in die aartappelbedryf geïnstalleer word, word 1,5 kWh energie, 67 kg CO-ekwivalent ongeveer elke sekonde bespaar2 en 138 liter water.
stelsel PEF vir die aartappelbedryf
Elea bied 'n reeks PEF-vervoerstelsels in verskillende groottes met verskillende kapasiteite vir frietjies en skyfies. Daarbenewens kan elke PEF-stelsel wat deur Elea vervaardig word, volgens alle spesifieke vereistes ontwerp en gebou word.
Alle stelsels kan 24/7 bedryf word en is ontwerp om in ekstreme toestande te werk. Danksy hul kort verwerkingstye van minder as 10 sekondes en hul kompakte grootte, is Elea PEF-stelsels maklik om in bestaande produksielyne te integreer. PEF-stelsels is volledig outomaties en kan direk vanaf die produksielyn of vanaf 'n sentrale beheerkamer beheer word. Alle relevante prosesparameters kan gemonitor en aangeteken word. Aangesien PEF die standaard in die frietproduksie is, brei die geïnstalleerde stelselbasis voortdurend uit, wat die gebruik van standaardkomponente en onderdele in voorraad moontlik maak. Met wêreldwye vennote en afgeleë diensfunksies verseker toegewyde ingenieursondersteuningsdienste tyd, XNUMX/XNUMX ondersteuning en gemoedsrus.
Elea-stelsels vir PEF-verwerking bestaan ​​gewoonlik uit 'n polsopwekker en 'n verwerkingseenheid. Vir die verwerking van vaste produkte soos aartappels, is die verwerkingseenheid 'n spesiale vervoerband. Tipiese produktiwiteit van PEF-stelsels by die vervaardiging van skyfies is van 1 tot 6 t / h, en by die verwerking van frietjies is die lynvermoë aansienlik hoër teen 10-60 t / h.
Die Elea PEF Advantage Belt is beskikbaar in vier modelle: PEF Advantage B 1, 10, 100 en 1000, wat van 1 t / h tot 60 t / h kan hanteer.
Fig. 6. Elea PEF Advantage B10, polsmodulator en verwerkingseenheid
Veral vir klein produksielyne skyfies het ons die PEF Elea PEF Advantage B1- en B1-ministelsels ontwikkel wat tot 6 t / h grondstowwe kan verwerk (Fig. 6).
Fig. 7. Veelsydige en kompakte stelsel Elea PEF Advantage B1, inhoud 1-6 t / h
Die gemiddelde energieverbruik van die Elea PEF-stelsel is redelik laag (1 kWh per ton grondstof), wat laer bedryfskoste moontlik maak. Natuurlik hou die implementering van PEF van beleggings- en bedryfskoste verband. Die installering van meer as 30 PEF-stelsels in die skyfiesektor het egter gemiddeld een tot twee jaar 'n kort terugbetalingstydperk getoon, danksy kostebesparings in die doeltreffendheid van die proses of produkverwante voordele soos verhoogde opbrengs, minder afval en verminderde vetinhoud.
Oor die algemeen behels PEF-tegnologie die verbetering van die kwaliteit van grondstowwe en die optimalisering van prosesse in die produksieketting, wat tot voordeel van die produsent, die verbruiker en die omgewing is.