New Food узнает, как Pulsed Electric Fields (PEF) были успешно и безопасно применены к различным продуктам в пищевой и биотехнологической промышленности.
Первые доклады об использовании Pulsed Electric Fields (PEF) были опубликованы в 1950-х годах в Украине, Молдове и Германии, но потребовалось несколько десятилетий, чтобы перенести технологию в промышленную практику. Начиная с 1990-х годов, более 20 исследовательских групп определяли основополагающие механизмы действия, влияющие на параметры и потенциальные области применения. Первые системы промышленного масштаба были разработаны в рамках финансируемых государством и промышленностью проектов Немецкого института пищевых технологий, где они были успешно внедрены в переработку картофеля и производство соков.
Механизм PEF
Применение PEF воздействует на клеточные мембраны любой биологической клетки. В зависимости от типа клетки применяется напряжение поля в диапазоне 1-15 кВ/см и энергозатраты в диапазоне от менее одного до 150 кДж/кг. Высокое электрическое поле создает эффект, называемый электропорацией. Этот физический эффект открывает клетку, вызывая потерю давления, размягчение тканей, ускоренный массоперенос через стенку клетки и низкотемпературную микробную инактивацию. Использование импульсного поля оптимизирует эффективность и имеет низкую потребность в энергии.
Идеальные овощные чипсы
Овощные чипсы являются популярной тенденцией, но производство стабильно высокого качества чипов часто является сложной задачей. Применение PEF, однако, приводит к значительному улучшению качества по всей производственной цепочке: не только уменьшается износ лезвий, но и в технологическую воду попадает меньше крахмала. Пользователи PEF также выигрывают от повышения урожайности на один-два процента, а улучшения качества различны: от лучшего хруста до улучшения цвета и естественного вкуса оригинального овоща. PEF позволяет использовать сырье и формы, которые ранее были невозможны. Ускоренное высвобождение влаги после PEF позволяет снизить температуру жарки за уменьшенное время и, следовательно, сохранить натуральный цвет продукта, а также уменьшить образование акриламидов для таких продуктов, как сладкий картофель, морковь или свекольные чипсы.
Удаление кожуры легким способом
Еще одним эффектом PEF является влияние на структурные свойства растительного материала. После обработки плодов, зерен или семян наблюдаются изменения эластичных свойств, а также шелушение прикрепления. После обработки при 2кДж/кг томатную кожуру можно легко удалить без прикрепленной томатной мякоти, что является низкоэнергетической и экологически чистой альтернативой паровой или щелочной кожуре. Для орехов и семян, таких как орехи кешью, повышенная эластичность вызывает меньшее разрушение во время обрезки и лучшую целостность ядра.
PEF-системы
В зависимости от применения технологии доступны различные PEF-системы. Как правило, системы состоят из импульсного модулятора и блока обработки. На ранних стадиях PEF использовались искровые разрывы и вакуумные трубки для переключения питания. Однако из-за плохой износостойкости были разработаны высокомощные полупроводники, которые позволили проектировать PEF системы в пилотном и промышленном масштабе. Сегодня существует два варианта формирования импульсов высокого напряжения: первый - это система на базе трансформатора, в которой импульсы низкого напряжения подаются в комбинации с импульсным трансформатором, а второй - генератор Marx. В этом случае стопка конденсаторов заряжается параллельно и разряжается последовательно, чтобы обеспечить очень высокую скорость преобразования мощности.
Типичная средняя мощность составляет от 20 до 400 кВт. Генерируемые импульсы высокого напряжения подаются на продукт в блок обработки. В зависимости от области применения, будь то жидкий или твердый продукт питания, конструкция блока обработки варьируется. Для обработки жидкого материала зона обработки интегрирована в систему трубопроводов, диаметр которых варьируется в зависимости от требуемой пропускной способности. Твердые материалы, такие как клубни, транспортируются по ленте, содержащей, как минимум, два электрода. Для этого изделия погружаются в воду для повышения энергоэффективности.
Использование PEF в мясопереработке
Положительные эффекты можно также наблюдать при лечении конструкции клеток животных, таких как мясо. PEF изменяет структуру мяса, чтобы придать ему более мягкую текстуру, в то время как механический процесс кувыркания может привести к сокращению времени. Поглощение соляного раствора после PEF обработки мяса примерно на 50 процентов быстрее, что увеличивает эффективность производственного процесса, при этом достигается улучшение качества.
Продолжение следует. https://zen.yandex.ru/media/id/5ea9d5be7e79087ec36688e0/preimuscestva-impulsnyh-elektricheskih-polei-5eac675c6c1563221811fe8a
