Kā tas darbojas?
PEF pielietojums izraisa elektroporāciju vai, kā mums patīk to saukt "izceļošana”, veidojot poras šūnu membrānās ar zemu enerģijas ievadi un siltuma slodzi. Darbības mehānisms ir sen zināms, bet tikai pēdējā desmitgadē tas ir plaši izmantots dārzeņu pārstrādes rūpniecībā. Ar 200 Elea PEF sistēmām, ko izmanto pārtikas rūpniecībā Eleja ir tirgus līderis šajā jomā. Šajā rakstā īsumā tiks aplūkota PEF izmantošanas vēsture, apspriesti procesa un produktu ieguvumi kartupeļu rūpniecībā un iekārtu dizains, kā arī sniegts ieskats par gaidāmajām pielietošanas iespējām.
Pirmās dienas
Cik mēs esam noskaidrojuši, pirmie ziņojumi par PEF lietošanu ir datēti ar 1960. gadiem, pētnieki Vācijā un Ukrainā ir novērojuši šūnu traucējumus un masu transportēšanas un atdalīšanas procesu uzlabošanos pēc impulsa jaudas izmantošanas. Pirmie rūpnieciskā mēroga prototipi tika izveidoti 1980. gados zivju miltu apstrādei, taču lieljaudas pārslēgšanas tehnoloģija nebija pietiekami attīstīta. Tehnoloģija spēra soli atpakaļ akadēmiskajā vidē. Deviņdesmitajos gados universitātes, tostarp Ohaio štata universitāte, Vašingtonas štata universitāte un Berlīnes Tehnoloģiju universitāte, īstenoja valsts finansētus projektus par PEF izmantošanu mikrobu inaktivācijai un augu šūnu izjaukšanai. Aptuveni 1990. gadā ir publicēti pirmie ziņojumi par PEF ietekmi uz kartupeļiem, burkāniem vai cukurbietēm. Angersbach et al or Rastogi et al. Izmantojot tekstūras analīzi, ir novērots turgora spiediena zudums un audu mīkstināšana.
Pirmie lietojumi kartupeļu pārstrādē
1998. gadā tika izstrādātas tehnisko skalu sistēmas nepārtrauktai pārbaudei kartupeļu cietes rūpniecībā. Pirmie uzstādījumi kā transporta līdzekli izmantoja gravitāciju, taču ļoti ātri kļuva skaidrs, ka nepieciešama piespiedu produktu transportēšana un ir izveidotas ūdensriteņu un konveijera sistēmas. Horizontālo vai vertikālo elektrodu apstrādes lentes ir pierādījušas augstu procesa veiktspēju, uzticamību, kā arī pielietojamību pārtikas rūpniecībā. 2006. gadā frī kartupeļu apstrādē tika uzstādīta rūpnieciskā mēroga sistēma. Kopš tā laika ir izstrādātas pabeigtas rūpnieciskās PEF sistēmas DIL, Vācija.
PEF produkta priekšrocības frī kartupeļiem
Tā kā šūnas iekšējais spiediens (turgors) tiek zaudēts, kartupeļi pēc elektroporācijas apstrādes kļūst mīksti. Līdzīgi kā pēc iepriekšējas uzsildīšanas, tekstūras mīkstināšana uzlabo griešanu un samazina apspalvojumu un lūzumu. Salīdzinot ar priekšsildīšanu, PEF izmantošanai ir vairākas produktu un procesa priekšrocības, un enerģijas un ūdens patēriņš tiek samazināts līdz pat 90%. PEF izmantošanai tiek izmantota enerģijas ievade no 0.3 līdz 1.5 kJ/kg kartupeļu, izraisot temperatūras paaugstināšanos < 0.4°C. Sezonas laikā procesa intensitāte tiek pielāgota sezonas laikā, kas ir visaugstākā ar svaigiem bumbuļiem no lauka kultūras vai cietākām šķirnēm un samazinās, tuvojoties sezonas beigām. Tiek palielināts vidējais produkta garums, un tiek samazināts cietes zudums apstrādes ūdens plūsmās griešanas un blanšēšanas laikā. Tas ļauj frī kartupeļu pārstrādes līnijai palielināt ražu līdz pat 1.5 %. Mazāks audu lūzums samazina arī eļļas uzņemšanu. Tiek sasniegts līdz pat 10 % samazinājums. Nav nepieciešams turēšanas laiks, jo elektriskā lauka efekts ir tūlītējs un apjomīgs, kā arī nav nepieciešams palaišanas vai izslēgšanas laiks. Šodien apm. Frī kartupeļu nozarē tiek izmantotas 140 Elea PEF sistēmas ar pārstrādes jaudu no 5 līdz 75 t/h. Nesenie projekti palielina apstrādes jaudu līdz 100 t/h atsevišķās līnijās vai citu izejvielu, piemēram, saldo kartupeļu vai maniokas, apstrādi.
Cepiet perfektu čipsu ar PEF
Izejvielu kvalitāte un optimizēta apstrāde ir galvenie augstas kvalitātes kartupeļu un dārzeņu čipsu virzītāji. Sagriešanas kvalitāte un konsekvence ir galvenie faktori šajā nozarē, jo no tiem ir atkarīgi visi turpmākie apstrādes posmi un produkta kvalitāte. PEF samazina plīsumus un smalko daļiņu skaitu kartupeļu, kā arī citu dārzeņu griešanas laikā. Noslāpēta griezuma virsma samazinās cietes zudumus un brīvās cietes daudzumu uz produkta virsmas. Tas ir izdevīgi produkta iznākumam un tekstūrai, kā arī samazina produkta lipīgumu un dubultošanos. Cietes saglabāšana šķēlēs uzlabo tekstūru un kraukšķīgumu. Ar samazinātu cietes zudumu un uzlabotu griešanu var sasniegt līdz pat 2% ražas pieaugumu. Ātrākas ūdens izdalīšanās dēļ var samazināties cepšanas temperatūra un/vai laiks. Uz nepārtrauktas cepšanas līnijām – atkarībā no līnijas uzstādīšanas – ir iespējams samazināt cepšanas laiku līdz pat 10%, kas kombinācijā ar pazeminātu cepšanas galīgo temperatūru rada mazāku siltuma slodzi un uzlabo produkta kvalitāti. Partijas cepšanai var sasniegt līdz pat 15% jaudas palielinājumu, pateicoties atvieglotai mitruma noņemšanai. Lielākajā daļā kartupeļu čipsu līniju nav iekļauts blanšēšanas posms, bet, ja tiek izmantots PEF, tas var palīdzēt novērst nevēlamo blanšēšanas ietekmi uz produkta tekstūru. Mazāk šķēles virsmas bojājumu rezultātā samazināsies eļļas uzsūkšanās, aptuveni par 10 % parastajiem produkta un cepšanas apstākļiem. Izejvielām, piemēram, burkāniem, pastinakam, saldajiem kartupeļiem vai maniokām, ir līdzīgas priekšrocības. PEF uzlabos produkta griešanu un ļaus ātrāk noņemt ūdeni un samazināt eļļas uzņemšanu. Cepšanas laika un temperatūras samazināšana nodrošinās produkta gaišāku krāsu un dabiskāku izskatu. Šobrīd apm. Uzkodu rūpniecībā tiek izmantotas 40 Elea PEF sistēmas, kuru apstrādes jauda ir no 1 līdz 12 t/h atsevišķām līnijām vai līdz 28 t/h, ja tiek apvienotas vairākas šķēlēšanas un cepšanas līnijas. Skatiet tālāk sniegto PEF lietotāja atsauksmi.https://www.linkedin.com/embeds/publishingEmbed.html?articleId=9036411920855038759
Iekārtu projektēšana un līniju integrācija
Rūpnieciskā mēroga kartupeļu pārstrādei tiek izmantotas nepārtrauktas sistēmas. Tie sastāv no impulsa modulatora enerģijas piegādei un apstrādes zonas. Sistēmas jauda un mehāniskā konstrukcija ir atkarīga no apstrādes jaudas vajadzībām. Elektriskā lauka stiprums (~1 kV/cm) un īpatnējā enerģijas ievade (0.3 līdz 1.5 kJ/kg) ir galvenie procesa un projektēšanas parametri. Maksimālo šķērsgriezumu nosaka nepieciešamais lauka stiprums. Īpatnējā enerģijas ievade un caurlaidspēja nosaka vidējo jaudu. Lai nodrošinātu vienmērīgu produkta transportēšanu, apstrādes kameras šķērsgriezumam jābūt platam un bez šķēršļiem, tās izmēri nosaka sistēmas maksimālo jaudu. Pašreizējie impulsu ģeneratori ir balstīti uz impulsu transformatoru vai Marksa ģeneratora konstrukciju. Impulsu transformatora sistēmas nodrošina mazāku nospiedumu, bet maksimālās strāvas ir ierobežotas līdz 1 vai 2 kA. Lielāko maksimālo strāvu (līdz 10 kA) dēļ Marksa ģeneratori nodrošina plašākus apstrādes kanālus un ir ieteicami lielākas caurlaidspējas sistēmām. Cietiem produktiem, piemēram, saknēm vai bumbuļiem, lentu sistēmas ir uzrādījušas vislabāko veiktspēju un uzticamību ar nemainīgu apstrādes intensitāti, mainoties caurlaides spējai vai produkta izmēram. Ūdens tiek izmantots enerģijas pārnesei, lai kontrolētu attīrīšanas efektivitāti un samazinātu ūdens prasības. Procesa ūdens kvalitāte tiek nepārtraukti uzraudzīta un pārvaldīta. Atkarībā no apstrādes jaudas un ģeneratora jaudas var izmantot gan horizontālās, gan vertikālās elektrodu konfigurācijas. Kaut arī PEF darbojas ar nolobīšanu vai noņemšanu, lielākā daļa sistēmu tiek uzstādītas pēc lobīšanas, kur turpmākā hidrostrūklas griešana vai sagriešana uzlabo konsistenci un ilgāku naža izturību. Lielāka mēroga iekārtām impulsu ģenerators un apstrādes iekārta ir atdalīti, lai nodrošinātu nelielu nospiedumu faktiskajā apstrādes līnijā. Lai atbilstu pieprasījumam uzkodu sektorā, Elea ir izstrādājusi īpašu, kompaktu, viss vienā blokā ar apstrādes jaudu līdz 9 t/h. Tas ļauj viegli ieviest esošās ražošanas līnijās.
Procesu kontrole un optimizācija
Pieaugot PEF enerģijas ievadīšanai, palielinās poru izmērs un bez ūdens izdalās arī cukurs vai ciete. Jo vairāk, jo labāk nav pareizā pieeja, jo tas var izraisīt nevēlamas cietās vielas un ražas zudumus. Procesu uzraudzībai un optimizācijai Elea ir izstrādājusi divus rīkus PEF Control un Izgriezt vadību. Saskaņā ar Angersbach et al ieteikto koncepciju PEF kontrole ir balstīta uz pretestības mērījumiem, lai noteiktu atvērto šūnu skaitu audos un prognozētu masas transportēšanas uzlabošanos, piemēram, ekstrakcijas, infūzijas vai žāvēšanas procesos. Cut Control mēra bumbuļu saspiešanas un griešanas spēku un tādējādi ļauj izvēlēties piemērotus apstrādes parametrus atkarībā no izejmateriāla šķirnes, sezonas un vēlamā griezuma. Kopā ar saviem klientiem, kā arī līniju integratoriem esam īstenojuši personīgi vai attālināti atbalstītus uzstādīšanas un līniju optimizācijas projektus. Izmantojot mūsu pašu video atbalsta lietotni, process tiek veikts no pirmajiem izmēģinājumiem izmēģinājuma mērogā līdz principa pārbaudei vietā līdz sistēmas uzstādīšanai, palaišanai un nodošanai ekspluatācijā. Klientu apkalpošanai, kā arī produktu izstrādei ir pieejama attālināta diagnostika un atbalsts. Integrējot PEF sistēmu pabeigtos projektos vai modernizēšanai, mūsu ekspertu komanda ir pieejama, lai maksimāli palielinātu kopējo līnijas veiktspēju, optimizējot procesa aprīkojumu un iestatījumus visos ražošanas līnijas posmos.
Ilgtspējības ietekme
Ar enerģijas patēriņu apm. 1 kWh uz tonnu produkta, PEF ir visefektīvākā šūnu izjaukšanas tehnika. PEF ūdens patēriņš svārstās no 30 līdz 50 l uz vienu tonnu produkta atkarībā no ievadāmā ūdens un produkta vadītspējas. Lai samazinātu ūdens patēriņu, augsne vai brīvā ciete ir jānoņem pirms ievadīšanas apstrādes vannā, pēc apstrādes procesa ūdeni var atkārtoti izmantot citos procesa posmos. Vairāki PEF lietotāji ir veikuši un publicējuši ilgtspējības analīzi pēc PEF ieviešanas. Tipiskai 26 t/h līnijai ir ziņots par ūdens ietaupījumu 24.000 3 m10 diapazonā un enerģijas ietaupījumu 950 miljonu kWh gadā. Šie ietaupījumi apvienojumā ar ražas pieaugumu apm. 368 t un naftas patēriņš, kas samazināts par XNUMX t gadā, palīdz ietaupīt naudu, resursus un vidi.
Kas tālāk un kur tiesāties?
Mēs cieši sadarbojamies ar klientiem, lai piedāvātu pielāgotus risinājumus, kas vislabāk atbilstu viņu individuālajām prasībām. Pašreizējais darbs ir vērsts uz procesa optimizāciju un jaunu produktu izstrādi jaunām produktu formām vai līdz šim nepietiekami izmantotu kultūru izmantošanu. PEF pastiprināta infūzija un krāsas, garšas vai aktīvo sastāvdaļu uzņemšana ļauj ietekmēt produkta garšu un izskatu. PEF var izmantot ne tikai audu mīkstināšanai, bet ar termisko apstrādi var izmantot audu tekstūras saglabāšanai, mērķtiecīgi modificējot pektīnu. Tas ļauj samazināt tekstūras degradāciju kartupeļu un citu dārzeņu vārīšanas vai konservēšanas laikā. Visbeidzot, PEF un vakuuma cepšanas vai mikroviļņu vakuumžāvēšanas kombinācijas ļauj radīt jaunas, garšīgas un kraukšķīgas produktu tekstūras. Ar PEF Pilot esam izstrādājuši daudzpusīgāko tirgū pieejamo pētniecības un attīstības sistēmu.
Sazinieties ar mums vietnē www.elea-technology.com, lai izstrādātu labāko risinājumu savam kartupeļu produktam.
Lasiet vairāk jaunumu procesās sadaļa