Memajukan teknologi PEF ke industri keripik kentang

Kemajuan teknologi Pulse Electric Field (PEF) di arena pemrosesan makanan menunjukkan penghematan biaya dan peningkatan ukuran keberlanjutan di sektor benih dan keripik.

PEF pertama kali ditemukan oleh insinyur Jerman pada 1950-an. Baru pada tahun 1990-an aplikasi permeabilitas sel dan pemrosesan makanan pertama kali dikembangkan di Eropa. Teknologi PEF memaparkan dinding sel sayuran pada semburan listrik pendek mikro-detik saat melewati penangas air. Medan listrik pulsa menciptakan permeabilitas dan pelunakan jaringan dinding sel yang mengakibatkan kebocoran jus sel dan hilangnya gula pereduksi dan asam amino selama proses tersebut.

Dengan penyempurnaan teknologi PEF pada 1990-an, muncullah penggunaan industri pertama oleh produsen kentang goreng di Eropa. Selama dekade pertama abad ke-21 teknologi ini diadopsi oleh perusahaan multinasional secara global, dan saat ini teknologi PEF dianggap sebagai standar industri dalam produksi kentang goreng di seluruh dunia.

Adopsi teknologi baru ini oleh produsen kentang goreng selama dekade terakhir telah menghasilkan kemajuan penting dalam langkah-langkah berkelanjutan dalam mengurangi penggunaan air, energi, dan minyak goreng yang menghasilkan penghematan biaya tambahan. Mencari untuk memajukan jejak Idaho di industri pengolahan kentang, Departemen Perdagangan Idaho memberikan penghargaan Misi Kewirausahaan Global Idaho (IGEM) hibah sebesar $291,770 kepada Boise State University (BSU) dalam kemitraan dengan Food Physics, yang berbasis di Boise, pada 23 Februari 2021 untuk membantu Food Physics memperkenalkan teknologi PEF ke industri keripik kentang dan makanan ringan.

Hibah IGEM berfungsi sebagai jembatan bagi peneliti universitas untuk berkolaborasi dengan bisnis sektor swasta Idaho dan melalui kemitraan ini meningkatkan, menumbuhkan, dan berpotensi membangun peluang ekonomi baru di negara bagian. Hibah tersebut diberikan untuk penelitian dan pengembangan lanjutan teknologi PEF dalam mengurangi gula dan asam amino dalam kentang yang pada akhirnya menghasilkan potensi pengurangan akrilamida dalam produksi keripik kentang.           

McDougal, seorang profesor BSU dan ketua Departemen Kimia dan Biokimia, mengatakan penelitian yang didanai hibah akan fokus pada produksi keripik kentang, tetapi juga akan mencakup sayuran akar lainnya. “Kami akan dapat menyewa seorang Ph.D. ilmuwan yang akan dapat bekerja antara Fisika Makanan dan Boise State, ”katanya. “Ini (posisi) akan menjadi penghubung integral untuk menjembatani kesenjangan ilmiah antara industri swasta dan lingkungan akademik.” McDougal mengatakan bahwa hibah juga akan memberikan kesempatan kerja bagi siswa dan membantu mempersiapkan mereka untuk pekerjaan di masa depan.

“Mahasiswa yang mengerjakan proyek-proyek semacam ini merupakan penelitian yang memiliki nilai relevan langsung dengan industri, sehingga mereka mendapatkan keterampilan dan pelatihan yang dapat langsung diterapkan di dunia industri,” ujarnya.

Fisika Makanan adalah pemegang lisensi eksklusif sistem teknologi PEF untuk Amerika Utara, Irlandia dan Inggris dan bekerja dengan DIL, sebuah perusahaan berbasis di Jerman dan mitra teknologi pangannya Elea. Hibah tersebut merupakan peluang bagi perusahaan untuk memasarkan teknologi ke industri keripik kentang dan makanan ringan yang telah menjadi standar industri oleh produsen kentang goreng.

“Kemewahan yang diberikan oleh hibah ini kepada kami adalah untuk menggali lebih dalam bagi sebuah perusahaan yang sejujurnya belum memiliki kekuatan finansial untuk melakukan itu,” kata Jim Gratzek, direktur teknis di Food Physics di Boise. “Perusahaan besar memiliki orang-orang yang dapat melakukan ini dan sejujurnya mereka memiliki laboratorium, kami tidak.” Kemajuan teknologi yang sedang berlangsung dalam teknik pengolahan makanan telah menghasilkan kemajuan dalam langkah-langkah keberlanjutan bersama dengan pengurangan komplementer dalam akrilamida, karsinogen yang berkembang dalam makanan yang dimasak pada suhu tinggi.

McDougal dan mahasiswa serta staf BSU-nya akan memberikan Fisika Makanan dengan data khusus tentang dampak PEF terhadap kentang. “Kami melakukan analisis gula pereduksi menggunakan kombinasi kromatografi cair dengan deteksi aerosol bermuatan,” kata McDougal. “Kami melakukan analisis asam amino gratis dengan kromatografi gas dan spektrometri massa dan kemudian kami melakukan analisis akrilamida dengan kromatografi cair dan spektrometri massa tiga atau empat kali lipat.”

Gratzek berhati-hati saat membahas dampak PEF dalam mengurangi jumlah akrilamida dalam makanan yang digoreng. Dia menyajikan PEF sebagai "teknik ketika diterapkan dengan hal-hal lain" dapat menghasilkan tingkat akrilamida yang lebih rendah. “Bukannya PEF menjatuhkan akrilamida, tetapi perubahan PEF mengatakan fenomena pencucian ke dalam air, yang terjadi, itu juga mengubah tingkat penggorengan, yang tentu saja terjadi, yang keduanya akan menyebabkan akrilamida lebih rendah,” katanya.

“Gula, suhu, waktu, tingkat kelembapan — itu semua masukan untuk berapa banyak akrilamida yang Anda dapatkan di akhir proses penggorengan,” tambahnya. Pengurangan padatan dalam bentuk gula pereduksi dan asam amino memungkinkan pengolah kentang untuk mengganti atau mengurangi jumlah blansing air panas atau pra-pemanasan dalam produksi kentang goreng dan keripik. “Jika blanching digunakan untuk melunakkan saja, maka (PEF) dapat menghilangkan proses blanching,” kata Gratzek.

Keuntungan penghematan biaya lainnya adalah pengurangan keausan mata pisau pemotong yang digunakan dalam proses penggorengan dan pembuatan keripik. Teknologi PEF melembutkan dinding sel sehingga kentang lebih mudah dipotong. “Pemotongannya jauh lebih halus, jadi Anda akan memiliki lebih sedikit apa yang disebut luas permukaan spesifik,” kata Gratzek. “Jadi, itu dapat digabungkan dengan fakta bahwa air keluar lebih mudah dan dengan energi yang lebih sedikit menyebabkan penyerapan minyak yang lebih rendah ke dalam kentang goreng atau keripik kentang.” Gratzek menambahkan bahwa saat ini jumlahnya tidak terlalu besar, 5-10%, namun ia berharap dapat mempelajari lebih lanjut proses penggorengan dengan McDougal.

Teknologi PEF telah menjadi standar industri di antara produsen kentang goreng selama 20 tahun terakhir dan sekarang diadopsi secara bertahap oleh beberapa produsen keripik dan makanan ringan. Menurut Carl Krueger, kepala teknik di Fisika Makanan di Boise, Eropa memimpin transisi teknologi, seperti halnya di industri kentang goreng.

“Beberapa tahun terakhir telah terlihat perluasan pemanfaatan PEF dalam keripik kentang di Eropa,” kata Krueger. “Itu signifikan. Jenis seperti di mana kami berada di kentang goreng. Kami sedikit mengendarai coattails di belakang mereka, tetapi kami memiliki cukup banyak produsen keripik kentang yang kami ajak bicara yang menunjukkan minat yang sangat kuat pada PEF.”

Krueger mengatakan bahwa benang merah perhatian di antara produsen makanan ketika mempertimbangkan teknologi baru adalah apa yang dikenal di industri makanan sebagai “rasa di mulut, istilah yang digunakan untuk menggambarkan kualitas yang unik untuk merek tertentu. Baik itu formula rahasia atau saus rahasia, perusahaan sangat melindungi identitas merek mereka dan menjaga loyalitas pelanggan. Tidak ada perusahaan yang ingin meniru jenis kegagalan hubungan masyarakat yang dihadapi Coca-Cola pada pertengahan 1980-an dengan diperkenalkannya "Coke Baru".

“Kami benar-benar mengalaminya dengan pelanggan layanan makanan besar yang tidak ingin produk mereka berubah karena kami mengubah teknologi,” kata Krueger. Krueger mengatakan bahwa mereka dapat membuktikan secara berkelanjutan bahwa proses PEF akan menghasilkan kentang goreng yang sama persis seperti yang selalu mereka produksi.

Gratzek percaya bahwa kemajuan teknologi PEF akan membantu mengarusutamakan penerimaannya di industri keripik dan makanan ringan di masa depan, tetapi ia juga menyadari bahwa industri makanan tidak selalu cepat menerima inovasi. “Adopsi teknologi di industri, terutama industri makanan, biasanya cukup lambat,” katanya. “Itu harus memecahkan masalah yang signifikan, membawa nilai signifikan dalam hal produk atau inovasi baru, atau harus menghemat banyak uang.”    

Gratzek berpikir bahwa salah satu alasan mengapa teknologi PEF dapat diadopsi lebih cepat di masa depan adalah karena mereka telah mengembangkan pengetahuan dan teknik aplikasi yang biasanya disimpan sendiri oleh produsen chip. “Saya pikir hibah ini sangat membantu kami karena memungkinkan kami melakukan penelitian di Boise dan Boise State sehingga kami dapat dengan sangat spesifik memecahkan masalah yang dimiliki pelanggan,” kata Gratzek.

"Jika mereka menginginkan lebih sedikit minyak, kami akan membantu mereka dengan itu, jika mereka ingin mempertahankan minyak tetapi lebih rendah, tingkat penggorengan yang lebih baik, kami akan dapat membantu mereka dengan itu, ”tambahnya. "Singkatnya, keripik lebih rumit daripada kentang goreng, saya pikir, mungkin masalah dalam keripik sedikit lebih sulit untuk dipecahkan." Gratzek mengatakan bahwa sekitar 20 prosesor PEF telah dijual di Eropa karena berbagai alasan.

“Saya menduga mereka membelinya karena alasan akrilamida, alasan efisiensi operasional, dan alasan kualitas produk,” katanya.

/teknologi-pengolahan-kentang/