Keuntungan pengolahan Pulsed Electric Fields (PEF) di industri kentang

Bagaimana cara kerjanya?

Aplikasi PEF menyebabkan elektroporasi, atau kami suka menyebutnya “eleaporasi”, membentuk pori-pori di membran sel dengan masukan energi dan beban panas yang rendah. Mekanisme kerjanya telah lama diketahui, tetapi baru dalam dekade terakhir telah ditemukan penggunaan yang luas dalam industri pengolahan sayuran. Dengan 200 sistem Elea PEF yang digunakan dalam industri makanan elea adalah pemimpin pasar di bidang ini. Artikel ini akan melihat secara singkat sejarah penggunaan PEF, membahas proses dan manfaat produk untuk industri kentang dan ke dalam desain peralatan dan memberikan pandangan tentang peluang aplikasi yang akan datang.

Hari-hari awal

Sejauh yang kami temukan laporan pertama tentang penggunaan PEF berasal dari tahun 1960-an, peneliti di Jerman dan Ukraina telah mengamati gangguan sel dan peningkatan transportasi massal dan proses pemisahan setelah menerapkan daya berdenyut. Jenis prototipe skala industri pertama telah didirikan pada 1980-an untuk pemrosesan tepung ikan, tetapi teknologi switching daya tinggi tidak dikembangkan cukup jauh. Teknologi mengambil langkah mundur ke dunia akademis. Pada tahun 1990-an universitas termasuk Ohio State University, Washington State University dan Berlin University of Technology menjalankan proyek yang didanai publik tentang penggunaan PEF untuk inaktivasi mikroba dan gangguan sel tanaman. Sekitar tahun 1997 laporan pertama tentang dampak PEF pada kentang, wortel atau bit gula telah diterbitkan oleh Angersbach dkk or Rastogi dkk. Hilangnya tekanan turgor dan pelunakan jaringan telah diamati dengan menggunakan analisis tekstur.

Penggunaan pertama dalam pengolahan kentang

Pada tahun 1998 sistem skala teknis telah dikembangkan untuk pengujian berkelanjutan di industri tepung kentang. Pengaturan pertama menggunakan gravitasi sebagai sarana transportasi, tetapi dengan sangat cepat menjadi jelas bahwa pengangkutan produk paksa diperlukan dan sistem roda air dan ban berjalan telah dibangun. Memanfaatkan sabuk pemrosesan elektroda horizontal atau vertikal telah menunjukkan kinerja proses yang tinggi, keandalan, serta penerapan dalam industri makanan. Pada tahun 2006 telah dipasang sistem skala industri dalam pengolahan French Fries. Sejak itu, sistem PEF industri turn-key telah dikembangkan di DIL, Jerman.

Manfaat produk PEF untuk French Fries

Karena tekanan sel internal (turgor) hilang, kentang melunak setelah perlakuan elektroporasi. Mirip dengan setelah pemanasan awal, pelunakan tekstur meningkatkan pemotongan dan menghasilkan lebih sedikit bulu dan kerusakan. Dibandingkan dengan pemanasan awal, penggunaan PEF memiliki sejumlah manfaat produk dan proses serta konsumsi energi dan air berkurang hingga 90%. Untuk aplikasi PEF, input energi 0.3 hingga 1.5 kJ/kg kentang diterapkan, menyebabkan kenaikan suhu < 0.4°C. Selama musim, intensitas proses disesuaikan selama musim, yang tertinggi dengan umbi segar dari tanaman lapangan atau varietas yang lebih keras dan turun menjelang akhir musim. Panjang produk rata-rata meningkat, dan kehilangan pati ke dalam aliran air pemrosesan selama pemotongan dan blansing berkurang. Itu memungkinkan peningkatan hasil hingga 1.5% untuk lini pemrosesan kentang goreng. Lebih sedikit kerusakan jaringan juga mengurangi penyerapan minyak. Pengurangan hingga 10% tercapai. Tidak diperlukan waktu penahanan karena efek medan listriknya instan dan volumetrik, juga, tidak perlu waktu mulai atau mati. Hari ini kira-kira. 140 Sistem Elea PEF digunakan di industri French Fries dengan kapasitas pemrosesan dari 5 hingga 75 t/jam. Proyek terbaru meningkatkan kapasitas pengolahan hingga 100 ton/jam pada jalur tunggal atau pengolahan bahan baku lainnya seperti ubi jalar atau singkong.

Goreng keripik yang sempurna dengan PEF

Kualitas bahan baku dan pemrosesan yang dioptimalkan adalah pendorong utama untuk keripik kentang dan sayuran berkualitas tinggi. Kualitas dan konsistensi pemotongan merupakan faktor kunci dalam industri itu, karena semua langkah pemrosesan selanjutnya dan kualitas produk bergantung padanya. PEF mengurangi kerusakan dan jumlah partikel halus dan pecah selama pengirisan kentang serta sayuran lainnya. Permukaan potongan yang lebih halus akan mengurangi kehilangan pati dan jumlah pati bebas pada permukaan produk. Hal ini bermanfaat untuk hasil dan tekstur produk, serta untuk mengurangi kelengketan dan dobel produk. Menjaga pati dalam irisan berkontribusi pada peningkatan tekstur dan kerenyahan. Dengan pengurangan kehilangan pati dan pemotongan yang lebih baik, peningkatan hasil hingga 2% dapat dicapai. Karena pelepasan air yang lebih cepat suhu dan/atau waktu penggorengan dapat dipersingkat. Pada jalur penggorengan terus menerus – tergantung pada pengaturan jalur – pengurangan waktu penggorengan hingga 10% dimungkinkan, yang dikombinasikan dengan penurunan suhu akhir penggorengan menghasilkan lebih sedikit beban panas dan peningkatan kualitas produk. Untuk penggorengan batch, peningkatan kapasitas hingga 15% dapat dicapai karena penghilangan kelembaban yang difasilitasi. Sebagian besar lini keripik kentang tidak menyertakan langkah blansing, tetapi jika PEF yang diterapkan dapat membantu mengembalikan efek blansing yang tidak diinginkan pada tekstur produk. Kerusakan permukaan irisan yang lebih sedikit akan menghasilkan penyerapan minyak yang lebih sedikit, sekitar 10% untuk produk khas dan kondisi penggorengan. Untuk bahan baku seperti wortel, ubi, ubi jalar atau singkong manfaat serupa diamati. PEF akan meningkatkan pemotongan produk dan memungkinkan pembuangan air lebih cepat dan penyerapan minyak berkurang. Mengurangi waktu dan suhu penggorengan akan memungkinkan warna produk lebih cerah dan tampilan produk lebih alami. Saat ini kira-kira. 40 Sistem Elea PEF digunakan dalam industri makanan ringan, mulai dari kapasitas pengolahan 1 hingga 12 t/jam untuk jalur tunggal atau hingga 28 t/jam di mana beberapa jalur pengiris dan penggorengan digabungkan. Lihat testimoni pengguna DTP di bawah ini.https://www.linkedin.com/embeds/publishingEmbed.html?articleId=9036411920855038759

 Desain peralatan dan integrasi jalur

Sistem kontinyu digunakan untuk pengolahan kentang skala industri. Mereka terdiri dari modulator pulsa untuk suplai energi dan area perawatan. Daya sistem dan desain mekanis bergantung pada kebutuhan kapasitas pemrosesan. Kuat medan listrik (~1 kV/cm) dan masukan energi spesifik (0.3 hingga 1.5 kJ/kg) adalah parameter proses dan desain utama. Penampang melintang maksimum ditentukan oleh kekuatan medan yang dibutuhkan. Input dan throughput energi spesifik menentukan peringkat daya rata-rata. Untuk memungkinkan pengangkutan produk yang lancar, penampang ruang perawatan harus lebar dan bebas dari hambatan, dimensinya menentukan peringkat daya puncak sistem. Generator pulsa saat ini didasarkan pada transformator pulsa atau desain generator Marx. Sistem berbasis transformator pulsa memungkinkan tapak yang lebih kecil, tetapi arus puncak dibatasi hingga 1 atau 2 kA. Karena arus puncaknya yang lebih tinggi hingga 10 kA, generator Marx memungkinkan saluran perawatan yang lebih luas dan lebih disukai untuk sistem throughput yang lebih tinggi. Untuk produk padat seperti sistem sabuk akar atau umbi telah menunjukkan kinerja dan keandalan terbaik dengan intensitas perawatan yang konstan pada throughput atau ukuran produk yang bervariasi. Air digunakan untuk transfer energi, untuk mengontrol kemanjuran pengobatan dan mengurangi kebutuhan air. Proses kualitas air terus dipantau dan dikelola. Tergantung pada kapasitas perawatan dan peringkat daya generator, konfigurasi elektroda horizontal dan vertikal dapat digunakan. Sementara PEF bekerja dengan mengupas atau mematikan, sebagian besar sistem dipasang setelah pengelupasan, di mana pemotongan atau pengirisan hidrojet berikutnya mendapat manfaat dari konsistensi yang lebih baik dan daya tahan pisau yang lebih lama. Untuk instalasi skala besar, generator berdenyut dan unit perawatan dipisahkan untuk memastikan tapak kecil dalam jalur pemrosesan yang sebenarnya. Untuk memenuhi permintaan di sektor makanan ringan, Elea telah merancang unit all in one yang berdedikasi dan kompak dengan kapasitas pengolahan hingga 9 ton/jam. Hal ini memungkinkan implementasi yang mudah ke dalam lini produksi yang ada.

Kontrol dan pengoptimalan proses

Dengan meningkatnya energi PEF, ukuran pori meningkat dan selain air juga gula atau pati dilepaskan. Semakin banyak semakin baik bukanlah pendekatan yang tepat di sini, karena dapat menyebabkan padatan yang tidak diinginkan dan kehilangan hasil. Untuk pemantauan dan pengoptimalan proses, Elea telah mengembangkan dua alat, Kontrol PEF dan Kontrol potong. Mengikuti konsep yang disarankan oleh Angersbach et al, Kontrol PEF didasarkan pada pengukuran impedansi untuk mendeteksi jumlah sel terbuka dalam jaringan dan untuk memprediksi peningkatan transportasi massal misalnya dalam proses ekstraksi, infus atau pengeringan. Kontrol Potong mengukur gaya kompresi dan pemotongan untuk umbi dan karenanya memungkinkan pemilihan parameter pemrosesan yang sesuai tergantung pada variasi bahan baku, musim dan potongan yang diinginkan. Bersama dengan klien kami serta integrator lini, kami telah menjalankan proyek penginstalan dan pengoptimalan jalur yang didukung secara langsung atau jarak jauh. Memanfaatkan aplikasi dukungan video kami sendiri, proses ditangani dari uji coba pertama dalam skala percontohan melalui bukti pengujian prinsip di tempat hingga instalasi sistem, startup, dan commissioning. Diagnosis dan dukungan jarak jauh tersedia untuk layanan pelanggan serta pengembangan produk. Saat mengintegrasikan sistem PEF ke dalam proyek turnkey atau untuk retrofit, tim ahli kami tersedia untuk memaksimalkan kinerja lini secara keseluruhan dengan mengoptimalkan peralatan proses dan pengaturan di semua tahapan lini produksi.

Implikasi keberlanjutan

Dengan kebutuhan energi sekitar 1 kWh per ton produk, PEF adalah teknik gangguan sel yang paling efisien. Penggunaan air PEF berkisar antara 30 hingga 50 l per ton produk, bergantung pada air masuk dan konduktivitas produk. Untuk meminimalkan penggunaan air, tanah atau pati bebas harus dihilangkan sebelum memasuki bak perawatan, setelah perawatan air proses dapat digunakan kembali pada tahap proses lainnya. Sejumlah pengguna DTP telah menjalankan dan mempublikasikan analisis keberlanjutan setelah implementasi DTP. Untuk penghematan air saluran 26t/jam pada kisaran 24.000 m3 dan penghematan energi 10 juta kWh per tahun telah dilaporkan. Penghematan tersebut dalam kombinasi dengan peningkatan hasil sekitar. 950 t dan penyerapan minyak berkurang 368 t per tahun membantu menghemat uang, sumber daya, dan lingkungan.

Apa selanjutnya dan di mana harus diadili?

Kami bekerja sama dengan klien untuk memberikan solusi yang dibuat khusus agar sesuai dengan kebutuhan masing-masing. Pekerjaan saat ini berfokus pada optimalisasi proses dan pengembangan produk baru untuk bentuk produk baru atau menggunakan tanaman yang selama ini kurang dimanfaatkan. Infus PEF yang ditingkatkan dan penyerapan warna, rasa atau bahan aktif memungkinkan untuk berdampak pada rasa dan penampilan produk. PEF tidak hanya dapat digunakan untuk pelunakan jaringan, tetapi dengan perlakuan termal dapat digunakan untuk mempertahankan tekstur jaringan dengan modifikasi pektin yang ditargetkan. Itu memungkinkan untuk mengurangi degradasi tekstur selama memasak atau pengalengan kentang dan sayuran lainnya. Terakhir, kombinasi PEF dan penggorengan vakum atau pengeringan vakum microwave memungkinkan terciptanya tekstur produk yang baru, lezat, dan renyah. Dengan PEF Pilot kami telah mengembangkan sistem R&D paling serbaguna yang tersedia di pasar.

Hubungi kami di www.elea-technology.com untuk mengembangkan solusi terbaik untuk produk kentang Anda.

Baca lebih banyak berita dalam prosesbagian s