我们如何运作?
PEF 应用会导致电穿孔,或者我们喜欢称之为“会议”,在低能量输入和热负荷的细胞膜中形成孔隙。 作用机制早已为人所知,但直到最近十年才在蔬菜加工业中得到广泛应用。 200 台 Elea PEF 系统用于食品行业 埃里亚 是该领域的市场领导者。 本文将简要介绍 PEF 的使用历史,讨论马铃薯行业的工艺和产品优势以及设备设计,并对即将到来的应用机会进行展望。
初期
就我们发现的有关 PEF 使用的第一批报告而言,可以追溯到 1960 年代,德国和乌克兰的研究人员已经观察到应用脉冲电源后细胞破裂以及质量传输和分离过程的改善。 1980 年代已经建立了第一个工业规模的原型机用于鱼粉加工,但大功率开关技术的发展还不够远。 该技术向学术界迈出了一步。 在 1990 年代,包括俄亥俄州立大学、华盛顿州立大学和柏林科技大学在内的大学开展了关于 PEF 用于微生物灭活和植物细胞破坏的公共资助项目。 大约在 1997 年左右,第一份关于 PEF 对马铃薯、胡萝卜或甜菜的影响的报告已经发表于 安格斯巴赫等人 or 拉斯托吉等人。 利用纹理分析已经观察到膨胀压力的损失和组织软化。
首次用于马铃薯加工
1998 年开发了用于马铃薯淀粉工业连续测试的技术规模系统。最初的装置使用重力作为运输工具,但很快就很明显需要强制产品运输,并建造了水轮和传送带系统。 利用水平或垂直电极加工带在食品工业中表现出较高的加工性能、可靠性和适用性。 2006 年,在薯条加工中安装了工业规模系统。 从那时起,交钥匙的工业 PEF 系统已经在 DIL,德国。
炸薯条的 PEF 产品优势
随着内部细胞压力(膨胀)的损失,马铃薯在电穿孔处理后变软。 与预热后类似,质地软化可改善切割效果并减少羽化和破损。 与预热相比,PEF 的使用具有许多产品和工艺优势,并且能源和水的消耗减少了高达 90%。 对于 PEF 应用,施加 0.3 至 1.5 kJ/kg 马铃薯的能量输入,导致温度升高 < 0.4°C。 在季节期间,过程强度在季节期间进行调整,以大田作物或较硬品种的新鲜块茎最高,并在接近季节结束时下降。 平均产品长度增加,切割和热烫过程中淀粉损失到加工水流中的损失减少。 这使得薯条加工线的产量提高了 1.5%。 较少的组织破损也会减少油的吸收。 最多可减少 10%。 不需要保持时间,因为电场效应是即时的和体积的,也不需要启动或关闭时间。 今天大约140 套 Elea PEF 系统用于薯条行业,处理能力为 5 至 75 吨/小时。 最近的项目正在将单条生产线的处理能力提高到 100 吨/小时或处理其他原材料,如甘薯或木薯。
用 PEF 炸出完美的薯条
原材料质量和优化加工是高品质薯片和蔬菜片的关键驱动因素。 切片质量和一致性是该行业的关键因素,因为所有后续加工步骤和产品质量都取决于它们。 PEF 可减少马铃薯和其他蔬菜切片过程中的碎屑和细粒和破碎颗粒的数量。 平滑的切割表面将减少淀粉损失和产品表面游离淀粉的程度。 这有利于产品产量和质地,以及降低产品粘性和翻倍。 将淀粉保留在切片中有助于改善质地和松脆。 通过减少淀粉损失和改进切割,可以实现高达 2% 的产量增加。 由于水的释放速度更快,可以减少油炸温度和/或时间。 在连续油炸线上 - 取决于生产线设置 - 最多可减少 10 % 的油炸时间,这与降低的最终油炸温度相结合,可减少热负荷并提高产品质量。 由于促进了水分的去除,对于批量油炸,可以实现高达 15% 的容量增加。 大多数薯片生产线不包括热烫步骤,但使用 PEF 可以帮助恢复热烫对产品质地的不良影响。 较少的切片表面损伤将导致较少的油吸收,对于典型的产品和油炸条件约为 10 %。 对于胡萝卜、欧洲防风草、甘薯或木薯等原材料,观察到类似的益处。 PEF 将改善产品切割并允许更快地去除水分并减少吸油量。 减少油炸时间和温度将使产品颜色更浅,产品外观更自然。 目前约。 40 Elea PEF 系统用于零食行业,单条生产线的处理能力为 1 至 12 吨/小时,多条切片和油炸生产线组合的处理能力高达 28 吨/小时。 请参阅下面的 PEF 用户推荐。https://www.linkedin.com/embeds/publishingEmbed.html?articleId=9036411920855038759
设备设计与线路集成
连续系统用于工业规模的马铃薯加工。 它们由一个用于能量供应的脉冲调制器和一个治疗区域组成。 系统功率和机械设计取决于处理能力需求。 电场强度 (~1 kV/cm) 和比能量输入 (0.3 至 1.5 kJ/kg) 是关键的工艺和设计参数。 最大横截面由所需的场强定义。 特定的能量输入和吞吐量决定了平均额定功率。 为使产品顺利运输,处理室横截面应宽且无障碍,其尺寸决定了系统的峰值功率额定值。 电流脉冲发生器基于脉冲变压器或马克思发生器设计。 基于脉冲变压器的系统允许占用更小的空间,但峰值电流限制在 1 或 2 kA。 由于其高达 10 kA 的峰值电流,Marx 发生器允许更宽的处理通道,并且是更高吞吐量系统的首选。 对于根茎或块茎等固体产品,传送带系统已显示出最佳性能和可靠性,并且在不同的产量或产品尺寸下具有恒定的处理强度。 水用于能量转移,以控制处理效果并减少用水需求 持续监测和管理工艺水质。 根据处理能力和发电机额定功率,可以使用水平和垂直电极配置。 虽然 PEF 可以剥离或剥离,但大多数系统是在剥离之后安装的,随后的水射流切割或切片受益于提高的一致性和更长的刀具耐用性。 对于更大规模的安装,脉冲发生器和处理单元是分开的,以确保实际处理线的占地面积小。 为了满足零食行业的需求,Elea 设计了一种专用的紧凑型一体式装置,处理能力高达 9 吨/小时。 这允许在现有生产线中轻松实施。
过程控制和优化
随着 PEF 能量输入的增加,孔径增加,除水外,糖或淀粉也被释放。 越多越好不是这里的正确方法,因为这可能会导致不希望的固体和产量损失。 对于过程监控和优化,Elea 开发了两种工具,PEF Control 和 剪切控制. 根据Angersbach 等人提出的概念,PEF 控制基于阻抗测量来检测组织中开放细胞的数量,并预测质量传递的改善,例如提取、输注或干燥过程。 切割控制测量块茎的压缩和切割力,因此允许根据原材料品种、季节和所需切割选择合适的加工参数。 与我们的客户以及生产线集成商一起,我们亲自或远程运行支持安装和生产线优化项目。 利用我们自己的视频支持应用程序,该过程从中试规模的首次试验到现场原理测试证明到系统安装、启动和调试。 远程诊断和支持可用于客户服务和产品开发。 在将 PEF 系统集成到交钥匙项目或进行改造时,我们的专家团队可以通过优化生产线所有阶段的工艺设备和设置来最大限度地提高整体生产线性能。
可持续性影响
能源需求约为。 每吨产品 1 kWh,PEF 是最有效的细胞破碎技术。 PEF 用水量范围为每吨产品 30 至 50 升,具体取决于进水和产品电导率。 为减少用水量,在进入处理槽之前应去除土壤或游离淀粉,处理后的工艺水可在其他工艺阶段重复使用。 许多 PEF 用户在 PEF 实施后运行并发布了可持续性分析。 据报道,一条典型的 26 吨/小时管线节水量为 24.000 立方米,每年可节省 3 万千瓦时的能源。 这些节省与约增加的产量相结合。 10 吨和每年减少 950 吨的石油吸收量有助于节省资金、资源和环境。
下一步是什么以及在哪里试用?
我们与客户密切合作,提供量身定制的解决方案,以最适合他们的个性化需求。 目前的工作重点是针对新产品形状或使用迄今为止未充分利用的作物进行工艺优化和新产品开发。 PEF 增强了颜色、风味或活性成分的注入和吸收,从而影响产品的味道和外观。 PEF不仅可以用于组织软化,而且可以通过对果胶进行靶向改性,通过热处理来保持组织纹理。 这可以减少土豆和其他蔬菜在烹饪或罐装过程中的质地退化。 最后,PEF 和真空油炸或微波真空干燥的组合可以创造出新颖、美味和松脆的产品质地。 通过 PEF Pilot,我们开发了市场上最通用的研发系统。
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