تم استخدام تقنية المجال الكهربائي النبضي (المشار إليها فيما يلي - PEF) بنجاح في إنتاج وجبات البطاطس الخفيفة منذ عام 2010. تستخدم هذه التقنية بشكل أساسي في إنتاج البطاطس المقلية ورقائق البطاطس. إن التنفيذ الناجح لمعدات PEF للمعالجة المسبقة المستمرة للبطاطس في صناعة الأغذية له فوائد عديدة من حيث تحسين استخدام المواد الخام وكفاءة العملية وجودة المنتج.
بشكل عام ، تحل تقنية PEF محل التسخين الحراري التقليدي للبطاطس باستخدام ما يصل إلى 90٪ من المياه والطاقة. تساعد هذه التقنية على تليين المادة الخام ، مما يسمح بتحسين تقطيع البطاطس ومعالجتها. يؤدي القطع الأكثر سلاسة مع تلف السطح الأقل والكسور والحطام الصغير وفقدان النشا إلى إنتاجية أعلى للمنتج النهائي وامتصاص أقل للزيت وعمر أطول لسكين القطع. يسمح الانتشار المحسن للمياه من PEF للبطاطس المعالجة بعملية التبييض والتجفيف والقلي المحسّنة ، مما يساعد أيضًا على تقليل تكاليف الطاقة والإنتاج. البطاطس المقلية والرقائق المعالجة بـ PEF ذات جودة أعلى وأكثر صحة ، مع نسبة أقل من الدهون الممتصة ولون أكثر اتساقًا.
مبدأ معالجة المجال الكهربائي النبضي PEF
تم إجراء الدراسات الأولى باستخدام تقنية PEF بواسطة مجموعات بحثية مختلفة في أوائل القرن العشرين. ومع ذلك ، في بداية الألفية الجديدة ، تم تطوير وتركيب أول نظام PEF صناعي في مصنع معالجة البطاطس. أكثر من 1900 نظام Elea PEF قيد الاستخدام في صناعة الأغذية اليوم ، يتم تثبيت معظمها في إنتاج البطاطس المقلية ورقائق البطاطس.
تعتمد تقنية المجال الكهربائي النبضي على مبدأ التثقيب الكهربائي (الشكل 1). استنادًا إلى المبادئ الفيزيائية ، أثناء علاج PEF ، يتم إنشاء نبضات كهربائية قصيرة ذات جهد عالٍ ، مما يعزز تكوين المسام في غشاء الخلية دون الإضرار بالمواد القيمة الأخرى مثل الفيتامينات أو المعادن أو الأصباغ. يمكن تطبيق هذه التقنية على الأنسجة من أصل حيواني أو نباتي وحتى على الكائنات الحية الدقيقة. جميع الخلايا الحية محاطة بغشاء خلوي شبه نافذ ، والذي يتكون بشكل أساسي من الدهون الفوسفورية ذات الخصائص العازلة. يؤدي تطبيق مجال كهربائي خارجي إلى تراكم الشحنة على غشاء الخلية ويسبب زيادة في إمكاناته الطبيعية ، ما يسمى بجهد الغشاء. هذا يسبب تقلصًا كهربائيًا لغشاء الخلية ، ونتيجة لذلك ، يؤدي إلى تكوين المسام.
بسبب تكوين المسام في خلايا الأنسجة النباتية (على سبيل المثال ، خلايا البطاطس) ، أثناء معالجة PEF ، تفقد ضغطها داخل الخلايا (تورغور) ، مما يؤدي إلى تليين الأنسجة وقطع أسهل وأفضل للمواد النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي التثقيب الكهربائي لهيكل الخلية إلى تحسين نقل الكتلة ، حيث يتم أيضًا تحسين العمليات الصناعية مثل الغسيل ، والسلق ، والقلي العميق.
تقليديا ، تستخدم صناعة البطاطس التسخين الحراري (التسخين المسبق للسلق) لضمان جودة القطع ، والتي تسخن البطاطس إلى 65 درجة مئوية لمدة 45 دقيقة. تتطلب هذه العملية الكثير من الماء والطاقة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التخلص من المياه الملقحة ميكروبيولوجيًا المحتوية على النشا غالبًا ما يكون مشكلة. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما يستغرق ملء وتفريغ المياه من السخان وقتًا طويلاً ويتطلب صيانة لاحقة. هذا صعب بشكل خاص مع تغييرات المنتج والتوقف غير المخطط له لخط الإنتاج ، مما يؤدي غالبًا إلى التخلص من المواد الخام.
تجدر الإشارة إلى أنه في إنتاج البطاطس المقلية ، أصبح استخدام تقنية معالجة PEF قبل قطع المواد الخام معيارًا عالميًا بالفعل. تحل تقنية PEF محل عملية التسخين الحراري التقليدية ، وبالتالي تقليل استهلاك المياه والطاقة بنسبة تصل إلى 90٪. أثناء معالجة PEF ، لا يتم تسخين المنتج ومياه المعالجة عمليًا ، مما يعني وجود عدد أقل من الكائنات الحية الدقيقة والنشا في بيئة العملية. تستغرق المعالجة الفعلية بضعة ميكروثانية فقط ، واعتمادًا على الطاقة الإنتاجية للخط ، تكون البطاطس في نظام PEF لمدة 5-8 ثوانٍ فقط. استخدام المجالات الكهربائية النبضية له أيضًا مزايا أخرى. نظرًا لأن هذه الطريقة هي معالجة مجمعة ، تتم معالجة جميع البطاطس - سواء كانت كبيرة أو صغيرة - بالتساوي. وتجدر الإشارة إلى أنه في وقت سابق ، بعد التسخين الحراري ، كانت البطاطس الصغيرة قد تم طهيها بالكامل بالفعل ، بينما كانت البطاطس الكبيرة لا تزال متماسكة في الداخل. بسبب التليين المنتظم ، يتم تحقيق قطع متساوي ؛ تعتبر أصابع البطاطس المقلية النيئة أكثر مرونة وأقل عرضة للكسر ، مما يؤدي إلى إنتاجية أعلى. يقلل امتصاص الزيت المنخفض (بحوالي 10٪) أثناء القلي العميق من محتوى الدهون في المنتج النهائي. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي المرونة المتزايدة والسطح الأكثر نعومة إلى إطالة أعواد البطاطس المقلية ولون موحد مع تحمير أكثر في المخرج.
في إنتاج الرقائق ، تتشابه الفوائد مع إنتاج البطاطس المقلية ، لكن التحسن في جودة المنتج النهائي يكون أكثر وضوحًا. تم تحسين التقطيع ، مما أدى إلى تقليل الفاقد من المواد الخام والنشا أثناء التقطيع ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة كبيرة في المحصول. يرجع الانخفاض في فقد النشا في المقام الأول إلى سهولة قطع الدرنات المخففة. وهذا بدوره يؤدي إلى تقليل الضرر الميكانيكي للسكاكين ، ونتيجة لذلك ، تقليل غسل النشا من السطح. بالإضافة إلى ذلك ، يلتصق عدد أقل من الرقائق ببعضها البعض أثناء القلي العميق ، مما يلغي الحاجة إلى رفض المنتج. عند معالجة مادة PEF المقلية للمواد الخام للرقائق ، يكون هناك انخفاض في محتوى الدهون - يصل إلى 20٪ في المنتج النهائي ، وتجدر الإشارة إلى أن هذا الانخفاض يعتمد أيضًا على القطع وجودة المادة الخام وعملية القلي نفسها. هذا الأخير يلعب دورًا مهمًا في تحسين جودة المنتج. يسمح الهيكل الخلوي المفتوح للمواد الخام وانتشار الماء المحسن بمعايير القلي المحسّنة مثل درجة حرارة الزيت ووقت القلي. إن الكفاءة المتزايدة لعملية القلي العميق لها تأثير كبير على عمر الزيت وامتصاص الزيت للمنتج ، فضلاً عن لون المنتج النهائي ومقرمشته. يسمح تقليل وقت ودرجة حرارة القلي بمنتج أخف وزنا يحتوي على عدد أقل من منتجات التفاعل الكيميائي الحراري. هذه فائدة كبيرة لرقائق الخضار مثل البطاطا الحلوة أو الجزر أو الجزر الأبيض أو البنجر الأحمر.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن التليين المنتظم للمنتج الخام يفتح إمكانيات جديدة لقطع المنتجات. حاليًا ، في إنتاج البطاطس المقلية ، يمكن تنفيذ أشكال مثل اللولب أو الوافل أو المتموج ، مع فقد أقل بكثير للمواد الخام. يتم فتح المزيد من البدائل في صناعة رقائق البطاطس ، حيث يمكن الآن أيضًا معالجة الخضروات الأكثر صلابة مثل البطاطا الحلوة أو الجزر الأبيض أو البنجر الأحمر. وبالتالي ، تظهر مجموعة أكبر من المنتجات للمستهلك ، وتزداد القدرة التنافسية ، ويصبح إنتاج الأشكال و / أو المنتجات غير العادية أكثر كفاءة.
تقييم الأثر البيئي PEF عند معالجة البطاطس
يسمح لك تقييم الأثر البيئي (يشار إليه فيما يلي باسم EIA) بتوصيف تأثير الإنتاج على البيئة من المواد الخام إلى المنتج النهائي. تم إجراء دراسة تقييم الأثر البيئي لاستخدام PEF في معالجة البطاطس على نطاق صناعي باستخدام بيانات مقارنة من عملاء Elea حول العالم ، ووجدت الدراسة أن استبدال السخانات الحرارية التقليدية بمعدات PEF يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 85٪ واستهلاك المياه بنسبة 90٪. الذي يتوافق مع 60 - 70 لتر من الماء و 000 جيجا جول من توفير الطاقة الحرارية سنويًا لخط إنتاج البطاطس المقلية النموذجي الذي يبلغ 000 كجم / ساعة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك انخفاض في امتصاص الدهون وتحسين جودة المنتج وزيادة في إنتاجية المنتج بمقدار 20-50 ،خمسة٪. بالإضافة إلى الفوائد المباشرة لـ PEF من حيث تحسين جودة المنتج أو تحسين خطوات الإنتاج الفردية ، تصبح عملية الإنتاج بأكملها أكثر كفاءة واستدامة. يؤدي استخدام PEF في خط إنتاج مستمر للرقائق ذات الحجم القياسي إلى زيادة العائد النهائي للمنتج بمقدار 000 طنًا ويقلل من استهلاك الزيت بمقدار 1 طنًا. وهذا أيضًا يقلل من استهلاك الموارد والمياه المطلوبة للإنتاج ، بالإضافة إلى تقليل تكاليف المعالجة ، وتوفير نفس الشيء أو حتى قدرة صناعية أعلى. مع أنظمة Elea PEF المثبتة حول العالم في صناعة البطاطس اليوم ، يتم توفير 1,5 كيلو وات ساعة من الطاقة ، 67 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون كل ثانية تقريبًا2 و 138 لترا من الماء.
نظام PEF لصناعة البطاطس
تقدم Elea مجموعة من أنظمة النقل PEF بأحجام مختلفة بسعات مختلفة لخطوط البطاطس المقلية ورقائق البطاطس. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصميم وبناء كل نظام PEF تصنعه Elea وفقًا لجميع المتطلبات المحددة.
يمكن تشغيل جميع الأنظمة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وهي مصممة للعمل في الظروف القاسية. بفضل أوقات المعالجة القصيرة التي تقل عن 24 ثوانٍ وحجمها الصغير ، يسهل دمج أنظمة Elea PEF في خطوط الإنتاج الحالية. أنظمة PEF مؤتمتة بالكامل ويمكن التحكم فيها مباشرة من خط الإنتاج أو عن بُعد من غرفة التحكم المركزية. يمكن مراقبة وتسجيل جميع معلمات العملية ذات الصلة. نظرًا لأن PEF هو المعيار في إنتاج البطاطس المقلية ، فإن قاعدة النظام المثبتة تتوسع باستمرار ، مما يسمح باستخدام المكونات القياسية وقطع الغيار في المخزون. مع الشركاء في جميع أنحاء العالم وإمكانيات الخدمة عن بُعد ، تضمن خدمات الدعم الهندسي المخصصة الجهوزية والدعم على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وراحة البال.
تتكون أنظمة Elea لمعالجة PEF عادةً من مولد نبض ووحدة معالجة. لمعالجة المنتجات الصلبة مثل البطاطس ، فإن وحدة المعالجة عبارة عن حزام ناقل خاص. تتراوح الإنتاجية النموذجية لأنظمة PEF في إنتاج الرقائق من 1 إلى 6 طن / ساعة ، وعند معالجة البطاطس المقلية ، تكون سعة الخط أعلى بكثير عند 10-60 طن / ساعة.
يتوفر حزام Elea PEF Advantage بأربعة طرز: PEF Advantage B 1 و 10 و 100 و 1000 ، وهي قادرة على التعامل من 1 طن / ساعة إلى 60 طن / ساعة.
خاصة بالنسبة لخطوط الإنتاج الصغيرة للرقائق ، قمنا بتطوير أنظمة PEF Elea PEF Advantage B 1 و B1 المصغرة القادرة على معالجة ما يصل إلى 6 طن / ساعة من المواد الخام (الشكل 6).
متوسط استهلاك الطاقة لنظام Elea PEF منخفض جدًا (1 كيلو وات في الساعة لكل طن من المواد الأولية) ، مما يسمح بتكاليف تشغيل أقل. بالطبع ، يأتي تنفيذ PEF مع تكاليف الاستثمار والتشغيل. ومع ذلك ، فقد أظهر تركيب أكثر من 30 نظامًا من أنظمة PEF في إنتاج الرقائق عائدًا على الاستثمار في وقت قصير ، بمتوسط عام إلى عامين ، وذلك بفضل الوفورات في تكاليف كفاءة العملية أو الفوائد المتعلقة بالمنتج مثل زيادة الغلة ، وعدد أقل من الخردة وتقليل محتوى الدهون.
بشكل عام ، تتضمن تقنية PEF تحسين جودة المواد الخام وتحسين العمليات على طول سلسلة الإنتاج بأكملها ، مما يفيد المنتج والمستهلك والبيئة.
فيديو: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
للمزيد من المعلومات قم بزيارة موقعنا الالكتروني: www.elea-technology.com
مادة تابعة