La tecnologia di applicazione di un campo elettrico pulsato (di seguito - PEF) è stata utilizzata con successo nella produzione di snack a base di patate dal 2010. Questa tecnologia viene utilizzata principalmente nella produzione di patatine fritte e patatine. L'implementazione di successo delle attrezzature PEF per il pretrattamento continuo delle patate nell'industria alimentare presenta numerosi vantaggi in termini di migliore utilizzo delle materie prime, efficienza del processo e qualità del prodotto.
Nel complesso, la tecnologia PEF sostituisce il tradizionale riscaldamento termico delle patate utilizzando fino al 90% in meno di acqua ed energia. Questa tecnologia aiuta ad ammorbidire la materia prima, consentendo un migliore taglio e lavorazione delle patate. Un taglio più regolare con meno danni alla superficie, fratture, piccoli detriti e spreco di amido si traduce in maggiori rese del prodotto finito, minore assorbimento di olio e maggiore durata del coltello da taglio. La migliore diffusione dell'acqua dal PEF delle patate trattate ottimizza il processo di sbollentatura, essiccazione e frittura, che aiuta anche a ridurre i costi energetici e di esercizio. Le patatine fritte e le patatine fritte lavorate con PEF sono di qualità superiore e più sane, con una minore percentuale di grasso assorbito e un colore più uniforme.
Il principio dell'elaborazione del campo elettrico pulsato PEF
I primi studi che utilizzano la tecnologia PEF da vari gruppi di ricerca furono effettuati all'inizio del 1900. Tuttavia, già all'inizio del nuovo millennio, il primo sistema PEF industriale è stato sviluppato e installato in un impianto di lavorazione delle patate. Attualmente nell'industria alimentare sono utilizzati più di 150 sistemi PEF Elea, la maggior parte dei quali installati nella produzione di patatine fritte e patatine.
La tecnologia del campo elettrico pulsato si basa sul principio dell'elettroporazione (Figura 1). In base a principi fisici, durante il trattamento PEF vengono generati brevi impulsi elettrici ad alto voltaggio, che favoriscono la formazione di pori nella membrana cellulare senza danneggiare altre preziose sostanze quali vitamine, minerali o pigmenti. Questa tecnologia può essere applicata a tessuti di origine animale o vegetale e anche a microrganismi. Tutte le cellule viventi sono circondate da una membrana cellulare semipermeabile, che consiste principalmente di fosfolipidi con proprietà dielettriche. L'applicazione di un campo elettrico esterno porta all'accumulo di carica sulla membrana cellulare e provoca un aumento del suo potenziale naturale, il cosiddetto potenziale transmembrana. Ciò provoca la contrazione elettrica della membrana cellulare e, di conseguenza, porta alla formazione di pori.
A causa della formazione di pori nelle cellule del tessuto vegetale (ad esempio, le cellule della patata), durante l'elaborazione del PEF, perdono la loro pressione intracellulare (turgore), che porta all'ammorbidimento dei tessuti e al taglio più facile e migliore dei materiali vegetali. Inoltre, l'elettroporazione della struttura cellulare si traduce in un migliore trasferimento di massa, per cui vengono migliorati anche i processi industriali come il lavaggio, la sbollentatura e la frittura.
Tradizionalmente, l'industria delle patate ha utilizzato il preriscaldamento termico (preriscaldamento sbollentamento) per garantire tagli di qualità, che riscalda le patate a 65 ° C per 45 minuti. Questo processo richiede molta acqua ed energia. Va tenuto presente che lo smaltimento di acqua microbiologicamente inseminata contenente amido è spesso problematico. Inoltre, il riempimento e lo scarico dell'acqua dal riscaldatore di solito richiede molto tempo e richiede una successiva manutenzione. Ciò è particolarmente difficile con i cambi di prodotto e le interruzioni impreviste della linea di produzione, che spesso comportano lo smaltimento delle materie prime.
Va ricordato che nella produzione di patatine fritte, l'uso della tecnologia di lavorazione PEF prima del taglio della materia prima è già diventato uno standard mondiale. La tecnologia PEF sostituisce il classico processo di riscaldamento termico, riducendo così il consumo di acqua ed energia fino al 90%. Durante la lavorazione PEF, il prodotto e l'acqua di processo non vengono praticamente riscaldati, il che significa che ci sono meno microrganismi e amido nell'ambiente di processo. La lavorazione vera e propria richiede solo pochi microsecondi e, a seconda della capacità produttiva della linea, le patate rimangono nel sistema PEF per soli 5-8 secondi. L'uso di campi elettrici pulsati presenta anche altri vantaggi. Poiché questo metodo è una lavorazione sfusa, tutte le patate, grandi o piccole, vengono lavorate in modo uniforme. Va notato che prima, dopo il riscaldamento termico, le patate piccole erano già completamente bollite, mentre le patate grandi erano ancora sode all'interno. Grazie all'ammorbidimento uniforme, si ottiene un taglio uniforme; I bastoncini di patatine fritte crude sono più flessibili e hanno meno probabilità di rompersi, il che si traduce in rese più elevate. Il ridotto assorbimento di olio (di circa il 10%) durante la frittura riduce il contenuto di grassi del prodotto finale. Inoltre, una maggiore flessibilità e una superficie più liscia si traducono in bastoncini di patatine fritte più lunghi e colore uniforme con una doratura più uniforme all'uscita.
Nella produzione di patatine i vantaggi sono simili a quelli della produzione di patatine fritte, ma il miglioramento della qualità del prodotto finale è ancora più pronunciato. L'affettatura è migliorata, il che porta a un minore spreco di materie prime e amido durante il taglio, il che a sua volta porta ad un aumento significativo della resa. La riduzione della perdita di amido è principalmente il risultato del fatto che i tuberi ammorbiditi sono più facili da tagliare. Questo, a sua volta, porta a un minor danno meccanico ai coltelli e, di conseguenza, a un minore dilavamento dell'amido dalla superficie. Inoltre, meno patatine si attaccano durante la frittura, eliminando la necessità di rifiutare il prodotto. Quando il PEF fritto ha trasformato la materia prima per le patatine, si verifica una diminuzione del contenuto di grassi - fino al 20% nel prodotto finale, va notato che questa diminuzione dipende anche dal taglio, dalla qualità della materia prima e dal processo di frittura stesso. Quest'ultimo gioca un ruolo importante nel migliorare la qualità del prodotto. La struttura cellulare aperta delle materie prime e la migliore diffusione dell'acqua consentono parametri di frittura ottimizzati come la temperatura dell'olio e il tempo di frittura. La maggiore efficienza del processo di frittura profonda ha un grande impatto sulla durata dell'olio e sull'assorbimento dell'olio del prodotto, nonché sul colore e sulla croccantezza del prodotto finale. La riduzione del tempo e della temperatura di frittura consente di ottenere un prodotto più leggero con meno prodotti di reazione termochimica. Questo è un grande vantaggio per le patatine vegetali come patate dolci, carote, pastinache o barbabietole rosse.
Inoltre, l'ammorbidimento uniforme del prodotto grezzo apre nuove possibilità per il taglio dei prodotti. Attualmente, nella produzione di patatine fritte, possono essere implementate forme come spirale, waffle o ondulate, con perdite di materia prima significativamente inferiori. Ancora più alternative si stanno aprendo nell'industria delle patatine fritte, poiché ora anche verdure più dure come patate dolci, pastinache o barbabietole rosse possono essere lavorate per dare forma. Pertanto, appare una maggiore varietà di prodotti per il consumatore, la competitività aumenta e la produzione di forme e / o prodotti insoliti diventa più efficiente.
Valutazione di impatto ambientale PEF durante la lavorazione delle patate
La Valutazione di Impatto Ambientale (di seguito - VIA) consente di caratterizzare l'impatto della produzione sull'ambiente dalle materie prime al prodotto finale. Uno studio VIA per l'uso della PEF nella lavorazione delle patate è stato condotto su scala industriale utilizzando dati comparativi dei clienti Elea in tutto il mondo e lo studio ha rilevato che la sostituzione dei riscaldatori termici convenzionali con apparecchiature PEF potrebbe ridurre il consumo di energia dell'85% e il consumo di acqua del 90%. che corrisponde a 60 - 70 litri di acqua e 000 GJ di risparmio di energia termica all'anno per una tipica linea di produzione di patatine fritte di 000 kg / h. Inoltre, si ha un ridotto assorbimento di grasso, una migliore qualità del prodotto e un aumento della resa del prodotto di 20-50 ,cinque%. Oltre ai vantaggi diretti della PEF in termini di miglioramento della qualità del prodotto o miglioramento delle singole fasi di produzione, l'intero processo produttivo diventa più efficiente e sostenibile. L'uso di PEF in una linea di produzione continua per cippato di dimensioni standard aumenta la resa del prodotto finale di 000 tonnellate e riduce il consumo di olio di 1 tonnellate. Ciò riduce anche il consumo di risorse e acqua necessarie per la produzione, inoltre, riducendo ulteriormente i costi di lavorazione, fornendo lo stesso o addirittura maggiore capacità industriale. Con i sistemi Elea PEF installati in tutto il mondo nell'industria delle patate oggi, si risparmiano 1,5 kWh di energia, 67 kg di CO equivalente circa ogni secondo2 e 138 litri di acqua.
Sistema PEF per l'industria delle patate
Elea offre una gamma di sistemi di trasporto PEF in diverse dimensioni con diverse capacità per patatine fritte e linee di patatine. Inoltre, ogni sistema PEF prodotto da Elea può essere progettato e costruito secondo ogni specifica esigenza.
Tutti i sistemi possono essere azionati 24 ore su 7, 10 giorni su XNUMX e sono progettati per funzionare in condizioni estreme. Grazie ai brevi tempi di lavorazione inferiori a XNUMX secondi e alle dimensioni compatte, i sistemi Elea PEF sono facilmente integrabili nelle linee di produzione esistenti. I sistemi PEF sono completamente automatizzati e possono essere controllati direttamente dalla linea di produzione o in remoto da una sala di controllo centrale. Tutti i parametri di processo rilevanti possono essere monitorati e registrati. Poiché PEF è lo standard nella produzione di patatine fritte, la base del sistema installato è in continua espansione, consentendo l'utilizzo di componenti standard e pezzi di ricambio in magazzino. Con partner in tutto il mondo e capacità di servizio remoto, i servizi di supporto tecnico dedicati garantiscono tempi di attività, supporto XNUMX ore su XNUMX, XNUMX giorni su XNUMX e tranquillità.
I sistemi Elea per l'elaborazione PEF sono solitamente costituiti da un generatore di impulsi e da un'unità di elaborazione. Per la lavorazione di prodotti solidi come le patate, l'unità di lavorazione è uno speciale nastro trasportatore. La produttività tipica dei sistemi PEF nella produzione di patatine va da 1 a 6 t / he durante la lavorazione di patatine fritte, la capacità della linea è notevolmente superiore a 10-60 t / h.
La cinghia Elea PEF Advantage è disponibile in quattro modelli: PEF Advantage B 1, 10, 100 e 1000, in grado di movimentare da 1 t / ha 60 t / h.
Soprattutto per le piccole linee di produzione di cippato abbiamo sviluppato i mini sistemi PEF Elea PEF Advantage B 1 e B1 in grado di gestire fino a 6 t / h di materie prime (Fig.6).
Il consumo medio di energia del sistema Elea PEF è piuttosto basso (1 kWh per tonnellata di materia prima), il che consente minori costi di esercizio. Ovviamente, l'implementazione della PEF comporta costi di investimento e operativi. Tuttavia, l'installazione di oltre 30 sistemi PEF nella produzione di trucioli ha mostrato un ritorno sull'investimento in breve tempo, in media da uno a due anni, grazie ai risparmi sui costi di efficienza del processo o ai vantaggi relativi al prodotto come aumento della resa, minor scarto contenuto grasso.
In generale, la tecnologia PEF include il miglioramento della qualità delle materie prime e l'ottimizzazione dei processi lungo tutta la catena di produzione, a vantaggio del produttore, del consumatore e dell'ambiente.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
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