Folyamatos monitorozásoring a sütőolaj lebomlása az ipari élelmiszersütőkben

A sütés az egyik legrégebbi és legnépszerűbb főzési módszer. A sütőolaj drága, a fűtés pedig jelentős energiát emészt fel, ezért a sütés-gazdaságtan megköveteli az olaj újrafelhasználását a sütőben több tételhez. A sütőolaj ismételt használata kémiai lebomlás miatt veszélyesnek bizonyult, amely szintén rontja az olaj sütési teljesítményét (Liu, M. et al., 2016). A használt sütőolaj értékelése és megfelelő kezelése nagy aggodalomra ad okot az egészségügyi ügynökségek, az élelmiszer-gyártók és a fogyasztók számára. A biztonságos és egészséges sült termékek biztosítása és a költségek ellenőrzése az út a fenntartható üzleti élet felé az élelmiszeripari vállalatok számára.

Miért romlik a sütőolaj?

A sütési folyamat során leggyakrabban bekövetkező kémiai reakciók a hidrolízis, polimerizáció és oxidáció, termikus változás. Ezek a reakciók jelentős számú káros vegyületet, például polimert és ketonokat hoznak létre, amelyek jelentősen megváltoztatják a sütőolaj minőségét. A keletkezett termoxidációs vegyületek figyelmet érdemelnek, mivel az oxidatív stressz különféle degeneratív folyamatokkal és betegségekkel társul, például mutagenezissel, sejttranszformációval és rákkal, érelmeszesedéssel, szívrohamokkal és krónikus gyulladásos betegségekkel (Liu, M. és mtsai, 2016).

A sütőolaj lebomlását a legtöbb esetben szemrevételezés alapján értékelik. Például a szakácsok / gyári mérnökök tapasztalataikat felhasználva döntenek arról, hogy mikor dobják ki az olajat a túlzott habzás, szag, dohányzás, színváltozás és az élelmiszer-termékek megkóstolása alapján. Ezek a módszerek azonban szubjektív természetük miatt nem megbízhatóak, és ezek a paraméterek csak akkor nyilvánulhatnak meg, ha az olaj már nem biztonságos az újrafelhasználáshoz.

Hogyan figyelik és kezelik az ipari sütők a sütőolajat?

Az ipari sütés során a minőségi személyzet számos kémiai paramétert felügyelhet a sütési művelet során az optimális minőség megőrzése érdekében. Sőt, monitoring A sütőolaj elengedhetetlen, hogy elkerüljük a kész snack-termékek kellemetlen hatásait, amelyek nemcsak az ízét, hanem a fogyasztók egészségét is befolyásolhatják.

A gyártóüzemekben általában van egy szűrőrendszer, amelyet úgy terveznek, hogy meghosszabbítsa az olaj élettartamát, ugyanakkor drasztikusan csökkenti a költségeket. Ugyanakkor továbbra is fontos meghatározni azokat a paramétereket, amelyek az olaj fokozatos lebomlását jelzik, annak a ténynek a következménye, hogy a sült olaj és zsír fizikai és kémiai tulajdonságai általában jelentősen megváltoznak a kiterjedt használat után.

Milyen minőségi mutatót használnak a sütők a sütés optimalizálásához?

Ezekben az élelmiszer-feldolgozó üzemekben a mérnököknek felteszik a kérdést: mi a legjobb kémiai index a sütőolaj számára, amikor egy programot dolgoznak ki és hajtanak végre a sült élelmiszer minőségének biztosítása érdekében? Számos különböző index használható, például:

• Szabad zsírsav (savérték)
• Összes poláris anyag (TPM)
• Polimerizált triglicerid
• Szappanok
• Lovibond szín
• Anizidin érték
• Peroxidérték
• Olajstabilitási index (OSI)

Fizikai mutatókat, például füstpontot, színt, ízt, szagot, habmaradtságot és viszkozitást használnak a sütőolaj minőségének értékelésére.

Forrás: „Kapacitív érzékelő szonda a sütőolaj lebomlásának felmérésére” - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Az éttermi és az ipari sütőipar jelentős multinacionális vállalatai rengeteg pénzt fektettek be, hogy közvetlen kapcsolatot teremtsenek a sütőben lévő olaj kémiai paraméterei és a sütendő ételek minősége között. Ez azt jelenti, hogy a kezelőknek nemcsak a lebomló olaj különböző paramétereit kell figyelniük, hanem ezeket is össze kell kapcsolniuk az élelmiszer érzékszervi minőségével.

A berendezésgyártók ügyfeleikkel együttműködve meghatározzák az olaj visszadobásának végpontjait. Az évek során számos különféle vizsgálati rendszert vezettek be, de nagyon kevesen fogták el az ételszolgáltatókat és az ipari sütőket, mert kevés potenciális felhasználó vállalná az élelmiszer-minőségi végpontok meghatározását. Ehhez sütési vizsgálat szükséges, amely drága, időigényes és gyakran külső szakértelemre van szükség az érzékszervi vizsgálatok elvégzéséhez és az adatok megfelelő elemzéséhez.

A jódértéket (IV) használják az olajok alkalmasságának értékelésére. Garba és mtsai. számoltak be arról, hogy a magas IV tartalmú olaj gyenge teljesítményt mutatott a lipidek oxidációs reakciói, valamint a telítetlen zsírsavak és az oxigén közötti hidroperoxid-képződés miatt. A szabad zsírsavat (FFA), a polimer triglicerideket, az anizidin értéket (AV), valamint a polimerizált és oxidált anyagokat (POM) széles körben használják a sütőolaj minőségének mutatóiként, de önmagukban nem meggyőzőek.

Különösen a viszkozitás növekedését az ismételt sütés során egyes kutatók a sült ételek olajfelvételének növekedéséért felelős tényezőként azonosították (Guillaumin, 1988; Moreira et al., 1997). Ezenkívül a sütőközeg viszkozitásának és sűrűségének változása az ismételt sütés során várhatóan befolyásolja az úszó buborék eltávolítását az élelmiszer felszínéről, és ennek következtében az olaj konvektív hőátadását a sütés előtt álló étel felé.

A viszkozitás nagyon jól korrelál más kémiai mutatókkal, mint például az FFA, POM, TPC, Lovibond színérték, amint azt számos tanulmány bizonyította, amelyek közül néhányat az alábbiakban mutatunk be.

Viszkozitás és TPC

1 ábra - A TPC és a viszkozitásmérések trendje (kapacitív mérések is) a fűtési idő növekedésével. Forrás: „Kapacitív érzékelő szonda a sütőolaj lebomlásának felmérésére” - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Viszkozitás és összefüggés a Color Lovibond értékkel, a szabad zsírsavval (FFA), polimerizált és oxidált anyaggal (POM)

2 ábra - Mérések a) piros színű Lovibond értékkel (b) FFA (c) POM (d) Viszkozitás (sávszélesség) a fűtési idő növekedésével. Forrás: „Új érzékelő kifejlesztése és értékelése a sütőolaj minőségének in situ értékeléséhez” - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

3 ábra - Viszkozitás (sávszélesség) és Color Lovibond trendek. Forrás: „Új érzékelő kifejlesztése és értékelése a sütőolaj minőségének in situ értékeléséhez” - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

4 ábra - Viszkozitás (sávszélesség) és FFA trendek. Forrás: „Új érzékelő kifejlesztése és értékelése a sütőolaj minőségének in situ értékeléséhez” - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Tanulmányok, amelyek bemutatják, hogyan alakul a viszkozitás a fűtési idővel

A kutatók regressziós elemzést végeztek (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) annak érdekében, hogy megvizsgálják a viszkozitás függését a sütési tételek számától. Az elemzés azt mutatta, hogy a nagy sütési terhelés viszkozitása összefügg a sütési tételszámmal egy másodrendű polinomiális egyenletet követve.

Az olajtípusok (pálma- és olívaolaj) lineáris regresszióanalízise azt mutatta, hogy a sütés és melegítés során az olaj viszkozitása a friss olaj viszkozitásának és a sütési és melegítési folyamat során keletkező különböző polimer vegyületek osztályainak koncentrációjának függvénye. Ez az egyenlet más olajtípusokra is érvényes, feltéve, hogy a sütés és melegítés során ugyanazok a vegyületosztályok jönnek létre.

5 ábra - A viszkozitás alakulása a fűtési idővel egy második rendű polinomfüggvényt követett a vizsgálat szerint. Forrás: „Az ismételt sütés hatása a pálma- és olívaolaj viszkozitására, sűrűségére és dinamikus interfaciális feszültségére” - https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

Viszkozitás és trigliceridtartalom

Tanulmányok és kísérleti adatok (Olivares-Carrillo és mtsai, 2014) azt mutatják, hogy a mély sütés során lejátszódó fő kémiai reakciók egyes trigliceridek repedése, valamint a C18: 2 és C18: 3 zsírsavláncokat tartalmazó trigliceridek addíciós polimerizációja, ez utóbbi reakció felelős a megfigyelt hirtelen viszkozitás-növekedésért.

A viszkozitás kiváló indexet nyújt a trigliceridtartalom mélysütési folyamatok által okozott veszteségének követésére. Mennyiségi összefüggést állapítottak meg a kutatók a trigliceridtartalom és a szójaolaj (fajlagos) viszkozitása között.

Ábra 6 - A szójaolaj trigliceridtartalmának és nyírási viszkozitásának alakulása főzési idővel és megállapítva. Forrás: „Viszkozitás, mint a hőbomlás miatti olajösszetétel-változások mértéke, alkalmazott reológia” - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Ábra 7 - Összefüggés a fajlagos viszkozitás és a triglicerid tömeg% -a között. Forrás: „Viszkozitás, mint a hőbomlás miatti olajösszetétel-változások mértéke, alkalmazott reológia” - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Fajlagos viszkozitás nsp = (n - n0) / n0, ahol az n0 referencia viszkozitás megfelel az eredeti olajmintának a „nulla főzési időnél”. Megállapított korrelációs tömeg% (triglicerid) = 96.28 - 2.75 nsp

A mai napig különféle módszereket fejlesztettek ki és vezettek be a sütőolaj különböző kémiai és fizikai paramétereinek mérésére. Például az élelmiszeripar olajminőségének ellenőrzésére szolgáló kemoszenzoros rendszer, a Fourier átalakítja az infravörös (FTIR) technológiát a jó és megengedhetetlen olajok megkülönböztetésére, a kromatográfia a dielektromos állandó, a füstpont és a viszkozitás mérésére, valamint a képelemzés a sütőolaj TPC-arányának meghatározására. . Ezek a módszerek azonban túlnyomórészt azon alapulnak mintavétel és bonyolultak, időigényesek és drágák. Ezért egy egyszerű érzékelő rendszer kifejlesztésére van szükség, amely elősegíti a sütőolaj minőségének értékelését.

Vannak olyan eszközök, amelyek az olaj dielektromos állandójának változásai alapján mérik a sütőolaj minőségét az összes poláris anyag (TPM) tesztelésével. Az FFA és a TPC tesztkészletek az olaj színreakcióján alapulnak. Ezeknek az eszközöknek azonban vannak bizonyos korlátai, mint például a bonyolult kalibrálási követelmény, a különböző típusú olajokhoz való alkalmasság, valamint a különböző hőmérséklet-függőségek.

Az érzékelőnek megbízhatónak kell lennie a „nehéz” sütési körülmények között

A sütőolaj alkalmazásakor egy tényező van, amely kiemelkedően fontos - a tisztaság. A sütőolajok dinamikus környezetet jelentenek. A polimer (barna felhalmozódás) kezd kialakulni az olajsütő fűtőfelületein, és az olajsütő különböző részein rakódik le. Ezeket a polimereket erős maró hatású tisztítószerekkel és súrolással távolítják el. Sok érzékelő maga hajlamos a polimer lerakódásokra, így a műszer kevésbé érzékeny, ami hátrányosan befolyásolhatja annak teljesítményét.

Tehát a mérésekhez alkalmazott érzékelőnek könnyen tisztíthatónak kell lennie, és képesnek kell lennie mérések készítésére ilyen környezetekben. Még jobb, ha az érzékelő segít a tisztítási ciklusokban, és segít a tisztítási fázis végpontjainak felderítésében.

Különböző tanulmányok megállapítják, hogy a viszkozitás megbízható mutatója az olajminőségnek a sütési folyamatokban. Megfelelő összefüggéseket mutat a többi fontos kémiai mutatóval, például a POM, az FFA, a TPM, a trigliceridtartalom és a színértékek.

Az olaj viszkozitásának mérése gyors módszer az olaj állapotának meghatározására, és fontos paraméternek tekintik az eszköz készenlétének értékelésében. Az infravörös (IR) spektroszkópiát és más ömlesztett tulajdonságú érzékelőket kiegészítő viszkozitás-érzékelő azonnali on-line viszkozitási és hőmérsékleti adatokat szolgáltat, nincsenek mozgó alkatrészei és széles működési tartománya van, és univerzális plug-and-play csatlakozást kínál másokkal való integrációhoz. kézi termékek.

Egy soros viszkoziméter, mint például az SRV, biztosítja, hogy a padlón lévő mérnökök figyelemmel kísérhessék az érzékelő folyamatos viszkozitási adatait és azokra reagáljanak. Az ezen adatokból származó automatizálási lehetőségek mellett rendkívül hatékony a hagyományos módszerekhez képest, amelyek mintavételt és más manuális beavatkozásokat tartalmaznak.

8 ábra - a) Kézi TPM mérőeszköz (bal oldalon) b) Szabad zsírsavak mérése tesztpálcával (jobb oldalon) - mindkettőnek rendszeres, időszakos manuális méréseket kell végeznie mérnököktől / kezelőtől a gyár padlóján

Kiegyensúlyozott torziós rezonátor - A gamechanger a viszkoziméter technológiában

9 ábra - Rheonics SRV Viszométer - az olaj lebomlásának folyamatos követésére

10 ábra - Sensor Operating Principle, Bővebben: https://rheonics.com/whitepapers/

• Rheonics Az SRV viszkozitási technológiája rendkívül stabil torsionally balancedmechanical rezonátor (9,267,872 XNUMX XNUMX számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom), amelynek rezgéseit csillapítja a
• Minél viszkózusabb a folyadék, annál nagyobb a rezonátor mechanikus csillapítása. A csillapítás mérésével megbecsülik a viszkozitás és a sűrűség szorzatát.
• A rezonátort az érzékelő testébe szerelt elektromágneses átalakító segítségével gerjesztik és érzékelik.
• A csillapítás mértéke a Rheonics szabadalmaztatott, bevált és szabadalmaztatott kapuzott fáziszárt hurok technológia
• E két kulcsfontosságú technológia alapján az SRV viszkozitásérzékelő stabil, megismételhető és rendkívül pontos méréseket végez az olaj viszkozitásáról, miközben elég kicsi ahhoz, hogy elférjen a tenyerében.

Rheonics Az SRV Sensor egy kis alaktényezős érzékelő, amelyet közvetlenül az olajos sütőedényekbe való beillesztéshez terveztek. A viszkozitásmérés rendkívül nagy pontossága és stabilitása lehetővé teszi a legkisebb eltérések és nem kívánt anyagok/vegyületek felhalmozódásának gyors észlelését a sütőolajban.

A méréseket végző inline viszkoziméter lehetővé teszi a gyárban lévő mérnökök számára, hogy a következőket érjék el:

• Automatizált monitorozáshozoring, friss olaj és módosítószerek adagolása a kívánt olajminőség fenntartása érdekében
• A mintavétel gyakoriságának ellenőrzése - határozza meg, hogy mikor kell laboratóriumi mintát venni a különböző paraméterek mélyreható méréséhez
• Minden rendellenességet vagy váratlan viselkedést észlel, és tegyen korrekciós intézkedéseket
• Tegyen intézkedést az olaj vagy a sütendő termék esetében, ha a tendencia nem érvényes
• Kövesse nyomon és kövesse nyomon minden adag sült terméket a pontos chipscsomagig!

11 ábra - A Rheonics Szoftver interfész

Rheonics Az SRV beépített viszkoziméter még tovább könnyíti a sütő kezelőjének életét olyan jellemzőinek köszönhetően, amelyek kiválóan alkalmassá teszik az élelmiszeripari folyamatokhoz.

• Egészségügyi és higiéniai csatlakozások
• A komplett érzékelő kompatibilis a CIP (clean-in-place) funkcióval
• A mérések rendkívül megismételhetők és pontos eredményeket adnak
• Fedélzeti hőmérséklet-kompenzációval
• Nincs szükség újrakalibrálásra, de támogatja a gyors helyszíni kalibrálási ellenőrzést (FDA-megfelelőség)
• Szenzorok közötti reprodukálhatósága lehetővé teszi ugyanazon korreláció újrafelhasználását több üzemben és a szondák cseréjét / cseréjét újraprogramozás nélkül
• A mikron alatti szubmikronos rezgési amplitúdókon működtetett alaptechnológia, amely nem befolyásolja a folyadék szerkezetét, pontosan megadja a folyadékot
• Lehetővé teszi az egyszerű telepítést közvetlenül a folyamatsorban, nincs szükség megkerülésre, nincs zavar az áramlásban
• Robusztus érzékelő 316L rozsdamentes acélból, lezárt csatlakozásokkal (IP69K) a magas hőmérsékletű, nagy nyomású, savas és lúgos tisztítás támogatására
• Alacsony működési költségek, karbantartás nélkül
• Nagyon magas megtérülés (megtérülés)

Gondoskodjon a sütés biztonságáról, miközben örömet szerez az ügyfeleknek!

Végül egy valóban beépített online sütőolaj-érzékelő, amely nem igényli a kezelő figyelmét, és segít az operátoroknak arra összpontosítani, hogy a sütőkön keresztül maximális teljesítményt érjenek el.

1. Guillaumin, R., 1988. A zsír behatolásának kinetikája az élelmiszerekben. In: Varela, G., Bender, AE, Morton, ID (szerk.), Az étel sütése: alapelvek, változások, új megközelítések. Ellis Horwood Ltd., Chichester, 82–90.
2. Moreira, RG, Sun, X., Chen, Y., 1997. A zsírtartalmú sütésnél a tortilla chipsben az olajfelvételt befolyásoló tényezők. Journal of Food Engineering 31 (4), 485–498.
3. Matthaus B. Pálmaolaj használata sütéshez más nagy stabilitású olajokkal összehasonlítva. Eur J Lipid Sci Technol 2007; 109 (4): 400–9.
4. Garba ZN, Gimba CE, Emmanuel P. A Jatropha Curcas Seed biobázisú transzformátorolajának előállítása és jellemzése. J Phys Sci 2013; 24 (2): 49–61.
5. Kress-Rogers E, Gillatt PN, Rossell JB. Egy új érzékelő kifejlesztése és értékelése a sütőolaj minőségének in situ értékelésére. Food Control 1990; 1 (3): 163–78.
6. Kalogianni, EP; Karapantsios, TD; Miller, R. Az ismételt sütés hatása a pálma- és olívaolaj viszkozitására, sűrűségére és dinamikus interfaciális feszültségére. Journal of Food Engineering 2011, 105 (1), 169–179.
7. Liu, M. és mtsai. A sütőolaj lebomlásának mikrofluidikus értékelése. 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: Viszkozitás, mint a hőbomlás következtében bekövetkező olajösszetétel-változás mértéke, Appl. Rheol. 24 (2014) 53667.