Kontinuirano praćenje razgradnje ulja za prženje u industrijskim fritezama za hranu

Prženje je jedan od najstarijih i najpopularnijih načina kuhanja. Ulje za prženje je skupo i zagrijavanje troši značajnu energiju, pa ekonomija prženja zahtijeva ponovnu upotrebu ulja u fritezi za više serija. Ponovljena upotreba ulja za prženje pokazala se opasnom zbog kemijske razgradnje koja također pogoršava performanse prženja ulja (Liu, M. i sur., 2016.). Procjena i pravilno upravljanje iskorištenim uljem za prženje predmet su velike brige za zdravstvene agencije, proizvođače hrane i potrošače. Osiguravanje sigurnih i zdravih prženih proizvoda uz kontrolu troškova put je do održivog poslovanja za prehrambene tvrtke.

Zašto se ulje za prženje razgrađuje?

Najčešće kemijske reakcije koje se javljaju u procesu prženja su hidroliza, polimerizacija i oksidacija, toplinska promjena. Te reakcije proizvode znatan broj štetnih spojeva poput polimera i ketona, koji značajno mijenjaju kvalitetu ulja za prženje. Stvoreni termoksidacijski spojevi zaslužuju pozornost jer je oksidativni stres povezan s različitim degenerativnim procesima i bolestima, na primjer, mutagenezom, transformacijom stanica i rakom, aterosklerozom, srčanim i kroničnim upalnim bolestima (Liu, M. i sur., 2016.).

U većini slučajeva razgradnja ulja za prženje procjenjuje se na temelju vizualnog pregleda. Na primjer, kuhari / tvornički inženjeri koriste svoje iskustvo da odluče kada će odbaciti ulje na temelju pretjerane pjene, mirisa, pušenja, promjena boje i kušanjem prehrambenih proizvoda. Međutim, ove metode nisu pouzdane zbog svoje subjektivne prirode i ti se parametri mogu manifestirati samo kad ulje već postane nesigurno za ponovnu upotrebu.

Kako industrijske friteze nadgledaju i upravljaju uljem za prženje?

U industrijskom prženju, kvalitetno osoblje može nadzirati nekoliko kemijskih parametara tijekom postupka prženja, nastojeći održati optimalnu kvalitetu. Zapravo je nadgledanje ulja za prženje neophodno za izbjegavanje neugodnih učinaka na gotove grickalice koji ne mogu utjecati samo na okus već i na zdravlje potrošača.

Proizvodna postrojenja obično imaju sustav filtriranja koji je dizajniran da produži životni vijek ulja, istovremeno drastično smanjujući troškove. Međutim, još uvijek je važno identificirati parametre koji ukazuju na progresivnu razgradnju ulja, kao rezultat činjenice da se fizička i kemijska svojstva prženog ulja i masti imaju tendenciju da se znatno promijene nakon opsežne uporabe.

Koji indeks kvalitete koriste friteze za optimizaciju prženja?

Inženjeri u tim pogonima za preradu hrane postavljaju se pitanje - koji je najbolji kemijski indeks za ulje za prženje koji se koristi prilikom razvijanja i provođenja programa koji osigurava kvalitetu hrane koja se prži? Mnogo je različitih indeksa koji se koriste poput:

• Slobodna masna kiselina (kiselinska vrijednost)
• Ukupni polarni materijali (TPM)
• Polimerizirani trigliceridi
• sapuni
• Lovibond boja
• Vrijednost anisidina
• Vrijednost peroksida
• Indeks stabilnosti ulja (OSI)

Fizički pokazatelji poput točke dimljenja, boje, okusa, mirisa, postojanosti pjene i viskoznosti koriste se za procjenu kvalitete ulja za prženje.

Izvor: „Kapacitivna sonda senzora za procjenu razgradnje ulja za prženje“ - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Glavne multinacionalne tvrtke u restoranskoj i industrijskoj industriji prženja uložile su puno novca kako bi uspostavile izravnu vezu između kemijskih parametara ulja u fritezama i kvalitete hrane koja se prži. To znači da operatori ne moraju samo nadzirati različite parametre ulja koji razgrađuju, oni moraju te parametre povezati sa senzornom kvalitetom hrane.

Proizvođači opreme rade sa svojim kupcima kako bi uspostavili krajnje točke za odbacivanje ulja. Tijekom godina uvedeno je mnogo različitih testnih sustava, ali vrlo malo ih je uhvatilo kockice s uslužnim i industrijskim fritezama, jer bi se malo potencijalnih korisnika obvezalo odrediti krajnje točke kvalitete hrane. Da biste to učinili, podrazumijeva se studija prženja, koja je skupa, dugotrajna i često treba vanjsku stručnost za provođenje senzornih studija i ispravnu analizu podataka.

Vrijednost joda (IV) koristi se za procjenu prikladnosti ulja. Garba i sur. izvijestio je da ulje s visokim IV pokazuje slabe performanse zbog reakcija oksidacije lipida i stvaranja hidroperoksida između nezasićenih masnih kiselina i kisika. Također, slobodne masne kiseline (FFA), polimerni trigliceridi, anisidinska vrijednost (AV) i polimerizirani i oksidirani materijal (POM) široko se koriste kao pokazatelji kvalitete ulja za prženje, ali sami po sebi nisu konačni.

Neki su istraživači posebice povećali viskoznost tijekom opetovanog prženja kao faktor odgovoran za povećanje unosa ulja pržene hrane (Guillaumin, 1988; Moreira i sur., 1997). Nadalje, može se očekivati ​​da će promjene viskoznosti i gustoće medija za prženje tijekom opetovanog prženja utjecati na uklanjanje plutajućih mjehurića s površine hrane i, posljedično, na konvektivni prijenos topline iz ulja u hranu koja se prži.

Viskoznost vrlo dobro korelira s ostalim kemijskim pokazateljima kao što su FFA, POM, TPC, vrijednost boje Lovibond, kao što su pokazale razne studije, od kojih su neke prikazane u nastavku.

Viskoznost i TPC

Slika 1 - Prikaz trenda TPC i mjerenja viskoznosti (također kapacitivna mjerenja) s povećanjem vremena zagrijavanja. Izvor: „Kapacitivna sonda senzora za procjenu razgradnje ulja za prženje“ - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Viskoznost i korelacija s vrijednošću Lovibond boje, Slobodnom masnom kiselinom (FFA), polimeriziranim i oksidiranim materijalom (POM)

Slika 2 - Mjerenja s (a) vrijednosti lovibondove crvene boje (b) FFA (c) POM (d) viskoznosti (širina pojasa) s povećanjem vremena zagrijavanja. Izvor: „Razvoj i ocjena novog senzora za in-situ procjenu kvalitete ulja za prženje“ - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Slika 3 - Trendovi viskoznosti (širina pojasa) i boje Lovibond. Izvor: „Razvoj i ocjena novog senzora za in-situ procjenu kvalitete ulja za prženje“ - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Slika 4 - Trendovi viskoznosti (širina pojasa) i FFA. Izvor: „Razvoj i ocjena novog senzora za in-situ procjenu kvalitete ulja za prženje“ - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Studije koje pokazuju kako se viskoznost razvija s vremenom zagrijavanja

Istraživači su izvršili regresijsku analizu (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) kako bi se ispitala ovisnost viskoznosti o broju serija prženja. Analiza je pokazala da je za velika opterećenja prženja viskoznost povezana s brojem serije prženja slijedeći polinomsku jednadžbu drugog reda.

Linearna regresijska analiza za vrste ulja (palmino i maslinovo ulje) pokazala je da je viskoznost ulja tijekom prženja i zagrijavanja funkcija viskoznosti svježeg ulja i koncentracije različitih klasa polimernih spojeva nastalih tijekom procesa prženja i zagrijavanja. Ova jednadžba vrijedi i za ostale vrste ulja pod uvjetom da se iste klase spojeva generiraju tijekom prženja i zagrijavanja.

Slika 5 - Razvoj viskoznosti s vremenom zagrijavanja slijedio je polinomsku funkciju drugog reda prema studiji. Izvor: „Učinak ponovljenog prženja na viskoznost, gustoću i dinamičku površinsku napetost palminog i maslinovog ulja“ - https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

Viskoznost i sadržaj triglicerida

Studije i eksperimentalni podaci (Olivares-Carrillo i sur., 2014.) otkrivaju da su glavne kemijske reakcije koje se odvijaju tijekom dubokog prženja pucanje nekih triglicerida i adicijska polimerizacija triglicerida koji sadrže lance masnih kiselina C18: 2 i C18: 3, potonja reakcija odgovorna je za primijećeni nagli porast viskoznosti.

Viskoznost pruža izvrstan indeks koji prati gubitak sadržaja triglicerida uzrokovan postupcima dubokog prženja. Istraživači su utvrdili kvantitativnu vezu između sadržaja triglicerida i (specifične) viskoznosti sojinog ulja.

Lik 6 - Evolucija sadržaja triglicerida i viskoznost sojinog ulja bez smicanja s vremenom kuhanja i utvrđena. Izvor: „Viskoznost kao mjera promjena sastava ulja zbog toplinske razgradnje, primijenjena reologija“ - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Lik 7 - Korelacija između specifične viskoznosti i težinskih% triglicerida. Izvor: „Viskoznost kao mjera promjena sastava ulja zbog toplinske razgradnje, primijenjena reologija“ - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Specifična viskoznost nsp = (n - n0) / n0, pri čemu je referentna viskoznost n0 ona koja odgovara izvornom uzorku ulja u „nultom vremenu kuhanja“. Utvrđena težina korelacije% (trigliceridi) = 96.28 - 2.75 nsp

Do danas su razvijene i uvedene razne metode za mjerenje različitih kemijskih i fizikalnih parametara ulja za prženje. Na primjer, kemosenzorni sustav za kontrolu kvalitete ulja u prehrambenoj industriji, Fourier transformira infracrvenu (FTIR) kako bi razlikovao dobra od nedopustivih ulja, kromatografiju za mjerenje dielektrične konstante, točku dima i viskoznost te analizu slike za određivanje TPC brzine u ulju za prženje . Međutim, ove se metode pretežno temelje na uzorkovanje te su složeni, dugotrajni i skupi. Stoga je potreban razvoj jednostavnog senzorskog sustava koji će pomoći u procjeni kvalitete ulja za prženje.

Postoje instrumenti koji mjere kvalitetu ulja za prženje ispitivanjem ukupnih polarnih materijala (TPM) na temelju promjena dielektrične konstante ulja. FFA i TPC setovi za ispitivanje temelje se na reakciji boje ulja. Međutim, postoje određena ograničenja kod ovih uređaja, kao što su složeni zahtjevi za kalibracijom, prikladnost za različitu vrstu ulja kao i različite temperaturne ovisnosti.

Senzor mora biti pouzdan u 'teškim' uvjetima prženja

U primjeni ulja za prženje jedan je čimbenik koji je od iznimne važnosti - čistoća. Ulja za prženje su dinamično okruženje. Polimeri (smeđi nakupini) počinju se stvarati na grijaćim površinama friteze i talože se na raznim dijelovima friteze. Ti se polimeri uklanjaju jakim kaustičnim sredstvima za čišćenje i ribanjem. Mnogi sami senzori skloni su polimernim naslagama, što čini instrument manje osjetljivim, što bi moglo negativno utjecati na njegove performanse.

Dakle, senzor postavljen za mjerenja trebao bi se lako očistiti i mora biti u mogućnosti izvoditi mjerenja u takvim okruženjima. Još je bolje ako senzor pomaže u ciklusima čišćenja i pomaže u otkrivanju krajnjih točaka faze čišćenja.

Razne studije utvrđuju da je viskoznost pouzdan pokazatelj kvalitete ulja u postupcima prženja. Pokazuje razumne korelacije s ostalim važnim kemijskim pokazateljima kao što su POM, FFA, TPM, sadržaj triglicerida i vrijednosti boje.

Mjerenje viskoznosti ulja brza je metoda određivanja stanja ulja i smatra se važnim parametrom u procjeni spremnosti imovine. Senzor viskoznosti koji može nadopuniti infracrvenu (IR) spektroskopiju i druge senzore za svojstva skupnih svojstava pruža trenutne podatke o viskoznosti i temperaturi na mreži, nema pokretnih dijelova i širok opseg rada te nudi univerzalnu plug-and-play povezivost za integraciju i u druge ručni proizvodi.

Ugrađeni viskozimetar kao što je SRV osigurava da inženjeri na podu mogu nadzirati i djelovati na kontinuirane podatke o viskoznosti sa senzora. Pored mogućnosti automatizacije iz ovih podataka, on je i izuzetno učinkovit u usporedbi s tradicionalnim metodama koje uključuju uzorkovanje i druge ručne intervencije.

Slika 8 - (a) Ručni TPM mjerni uređaj (slijeva) (b) Mjerenje slobodnih masnih kiselina pomoću ispitne šipke (zdesna) - obojici su potrebna redovita, periodična ručna mjerenja inženjera / rukovatelja na tvorničkom podu

Uravnoteženi torzijski rezonator - izmjenjivač igara u tehnologiji viskozimetra

Slika 9 - Rheonics SRV Viskozimetar - za kontinuirano praćenje razgradnje ulja

Slika 10 - Sensor Operating Principle, Pročitajte više: https://rheonics.com/whitepapers/

• Rheonics SRV tehnologija viskoznosti koristi ultra-stabilan torsionally balancedmechanical rezonator (Američki patent 9,267,872) čije oscilacije prigušuje viskoznost
• Što je tekućina viskoznija, mehaničko prigušivanje rezonatora je veće. Mjerenjem prigušenja procjenjuje se umnožak viskoznosti i gustoće.
• Rezonator se pobuđuje i osjeća pomoću elektromagnetskog pretvarača postavljenog u tijelo senzora.
• Prigušenje se mjeri pomoću Rheonics patentirana dokazana i patentirana usmjerna tehnologija fazno zaključane petlje
• Na temelju ove dvije ključne tehnologije, senzor viskoznosti SRV pruža stabilna, ponovljiva i vrlo precizna mjerenja viskoznosti ulja, dok je dovoljno mali da stane na dlan vaše ruke.

Rheonics SRV senzor je mali senzor napravljen za izravno umetanje u posude za prženje s uljem. Iznimno visoka točnost i stabilnost mjerenja viskoznosti omogućuje brzo otkrivanje i najmanje varijacije i nakupljanja neželjenih tvari/spojeva u ulju za prženje.

Ugrađeni viskozimetar koji kontinuirano vrši mjerenja omogućava tvorničkim inženjerima da postignu sljedeće:

• Za automatizirano praćenje, doziranje svježeg ulja i modifikatora za održavanje željene kvalitete ulja
• Da biste provjerili periodičnost uzorkovanja - odredite kada treba uzeti laboratorijski uzorak za dubinsko mjerenje različitih parametara
• Otkrijte bilo kakvu anomaliju ili neočekivano ponašanje i poduzmite korektivne mjere
• Djelujte na ulje ili proizvod koji se prži ako trend nije u skladu
• Pratite i pratite svaku seriju prženih proizvoda sve do točno pakiranja čipsa!

Slika 11 - Pregled Rheonics Softversko sučelje

Rheonics linijski viskozimetar SRV, još više olakšava život operateru friteze svojim karakteristikama koje ga čine prikladnim za procese hrane.

• Sanitarne i higijenske veze
• Kompletni senzor kompatibilan je s CIP-om (čisto na mjestu)
• Mjerenja su izuzetno ponovljiva dajući točne rezultate
• S kompenzacijom temperature na brodu
• Ne zahtijeva ponovnu kalibraciju, ali podržava brzu provjeru kalibracije na terenu (sukladnost s FDA-om)
• Ponovljivost reprodukcije među senzorima koja omogućava ponovnu upotrebu iste korelacije na više postrojenja i izmjenu / zamjenu sondi bez ponovnog programiranja
• Osnovna tehnologija koja djeluje na amplitudama vibracija ispod mikrona koje ne utječu na strukturu fluida daje vam točno mjerenje same tekućine
• Omogućava jednostavnu instalaciju izravno u procesnu liniju, nema potrebe za by-passom, nema prekida u protoku
• Robusni senzor izrađen od nehrđajućeg čelika 316L s brtvljenim priključcima (IP69K) za podršku pri visokim temperaturama, visokim tlakom, kiselom i alkalnom čišćenju
• Niski životni troškovi rada uz nula održavanja
• Vrlo visok ROI (povrat ulaganja)

Osigurajte sigurnost svog postupka prženja dok oduševljavate svoje kupce!

Konačno, istinski ugrađeni internetski senzor ulja za prženje koji ne treba pažnju operatera i pomaže operaterima da se usredotoče na postizanje maksimalne propusnosti kroz friteze.

1. Guillaumin, R., 1988. Kinetika prodiranja masti u hrani. U: Varela, G., Bender, AE, Morton, ID (ur.), Prženje hrane: principi, promjene, novi pristupi. Ellis Horwood Ltd., Chichester, str. 82–90.
2. Moreira, RG, Sun, X., Chen, Y., 1997. Čimbenici koji utječu na unos ulja u čips od tortilje u prženju s dubokim mastima. Časopis za prehrambeno inženjerstvo 31 (4), 485–498.
3. Matthaus B. Upotreba palminog ulja za prženje u usporedbi s ostalim uljima visoke stabilnosti. Eur J Lipid Sci Technol 2007; 109 (4): 400–9.
4. Garba ZN, Gimba CE, Emmanuel P. Proizvodnja i karakterizacija transformatorskog ulja na biološkoj osnovi iz sjemena Jatropha Curcas. J Phys Sci 2013; 24 (2): 49–61.
5. Kress-Rogers E, Gillatt PN, Rossell JB. Razvoj i ocjena novog senzora za in-situ procjenu kvalitete ulja za prženje. Kontrola hrane 1990; 1 (3): 163–78.
6. Kalogianni, EP; Karapantsios, TD; Miller, R. Učinak ponovljenog prženja na viskoznost, gustoću i dinamičku površinsku napetost palminog i maslinovog ulja. Journal of Food Engineering 2011, 105 (1), 169–179.
7. Liu, M. i sur. Mikrofluidna procjena razgradnje ulja za prženje. Sci. Rep. 6, 27970; doi: 10.1038 / srep27970 (2016).
8. Olivares-Carrillo P, de los Rias AP, Quesada-Medina J, Hernandez Cifre JG, Diaz Banos FG: Viskoznost kao mjera promjene sastava ulja zbog termičke razgradnje, predstavka br. Rheol. 24 (2014) 53667.