A tecnologia de campo elétrico pulsado (PEF) tem sido usada com sucesso na produção de salgadinhos de batata desde 2010. Esta tecnologia é utilizada principalmente na produção de batatas fritas e chips. A implementação bem-sucedida de equipamentos PEF para pré-tratamento contínuo de batatas na indústria alimentícia está associada a uma série de benefícios em termos de melhor utilização de matérias-primas, eficiência do processo e qualidade do produto.
No geral, a tecnologia PEF substitui o aquecimento térmico tradicional das batatas, utilizando até 90% menos água e energia. Essa tecnologia ajuda a amaciar a matéria-prima, permitindo um melhor corte e processamento da batata. Um corte mais suave com menos danos superficiais, cortes, detritos e perda de amido resulta em maior rendimento, menor absorção de óleo e maior vida útil da lâmina de corte. A melhor difusão da água das batatas tratadas com PEF permite a otimização do processo de branqueamento, secagem e fritura, o que também reduz os custos de energia e de produção. Batatas fritas e chips tratados com PEF são um produto de maior qualidade e mais saudável, com menor percentual de gordura absorvida e cor mais uniforme.
Princípio do processamento de campo elétrico pulsado PEF
Os primeiros estudos utilizando a tecnologia PEF por vários grupos de pesquisa foram realizados no início do século XX. Contudo, já no início do novo milénio, o primeiro sistema industrial de PEF foi desenvolvido e instalado numa fábrica de processamento de batata. Hoje em dia, mais de 1900 sistemas Elea PEF são utilizados na indústria alimentícia, a maioria dos quais instalados na produção de batatas fritas e chips.
A tecnologia de campo elétrico pulsado é baseada no princípio da eletroporação (Figura 1). Com base em princípios físicos, durante o tratamento do PEF são gerados pulsos elétricos curtos de alta voltagem que promovem a formação de poros na membrana celular sem danificar outras substâncias valiosas, como vitaminas, minerais ou pigmentos. Esta tecnologia pode ser aplicada a tecidos de origem animal ou vegetal e até mesmo a microrganismos. Todas as células vivas são rodeadas por uma membrana celular semipermeável, que consiste principalmente em fosfolipídios, com propriedades dielétricas. A aplicação de um campo elétrico externo leva ao acúmulo de carga na membrana celular e provoca um aumento no seu potencial natural, o chamado potencial transmembrana. Isso causa contração elétrica da membrana celular e, como consequência, leva à formação de poros.
Devido à formação de poros nas células dos tecidos vegetais (por exemplo, células da batata), durante o tratamento com PEF, elas perdem a pressão intracelular (turgor), o que leva ao amolecimento do tecido e ao corte mais fácil e melhor dos materiais vegetais. Além disso, a eletroporação da estrutura celular resulta numa melhor transferência de massa, pelo que processos industriais como lavagem, branqueamento e fritura também são melhorados.
Tradicionalmente, para garantir um corte de qualidade, a indústria da batata utiliza um aquecedor térmico (branqueador pré-aquecido) para aquecer as batatas a 65°C durante 45 minutos. Este processo requer grandes quantidades de água e energia. Deve-se levar em conta que o descarte de água inseminada microbiologicamente contendo amido costuma causar problemas. Além disso, o enchimento e drenagem da água do aquecedor geralmente leva muito tempo e requer manutenção posterior. Isto é especialmente difícil quando há mudanças de produtos e paradas não planejadas na linha de produção, que muitas vezes resultam em desperdício de matérias-primas.
Vale ressaltar que na produção de batatas fritas, o uso da tecnologia de processamento de PEF antes do corte da matéria-prima já se tornou um padrão global. A tecnologia PEF substitui o clássico processo de aquecimento térmico, reduzindo assim o consumo de água e energia em até 90%. Durante o processamento do PEF, o produto e a água do processo praticamente não são aquecidos, o que significa que menos microrganismos e amido estão presentes no ambiente do processo. O processamento real leva apenas alguns microssegundos e, dependendo da capacidade de produção da linha, o tempo que as batatas ficam no sistema PEF é de apenas 5 a 8 segundos. A utilização de campos elétricos pulsados também apresenta outras vantagens. Como esse método é um processamento em massa, a batata inteira – não importa quão grande ou pequena – é processada uniformemente. Note-se que anteriormente, após o aquecimento térmico, as batatas pequenas já estavam completamente cozidas, enquanto as batatas grandes ainda estavam duras por dentro. Devido ao amolecimento uniforme, consegue-se um corte uniforme; os palitos de batata frita crus tornam-se mais flexíveis e menos propensos a quebrar, resultando em maior rendimento do produto final. A absorção reduzida de óleo (em aproximadamente 10%) durante a fritura reduz o teor de gordura do produto final. Além disso, a maior flexibilidade e uma superfície lisa resultam em batatas fritas mais longas e uma cor consistente com um escurecimento mais uniforme no final.
Na produção de chips, os benefícios são semelhantes aos da produção de batatas fritas, mas a melhoria na qualidade do produto final é ainda mais acentuada. O desempenho de corte é melhorado, resultando em perdas reduzidas de matérias-primas e amido durante o corte, o que por sua vez leva a um aumento significativo no rendimento. A redução na perda de amido é principalmente resultado do fato de os tubérculos amolecidos serem mais fáceis de cortar. Isso, por sua vez, leva a menos danos mecânicos às facas e, como resultado, menos lixiviação de amido da superfície. Além disso, durante a fritura, menos chips se aglomeram, eliminando a necessidade de descarte do produto. Na fritura de matérias-primas processadas em PEF para chips, há uma redução no teor de gordura - até 20% no produto final, vale ressaltar que essa redução depende também do corte, da qualidade da matéria-prima e da fritura. processo em si. Este último desempenha um papel importante na melhoria da qualidade do produto. A estrutura de células abertas da matéria-prima e a melhor difusão da água permitem a otimização dos parâmetros de fritura, como temperatura do óleo e tempo de fritura. O aumento da eficiência do processo de fritura tem um grande impacto na vida útil do óleo e na absorção do óleo pelo produto, bem como na cor e crocância do produto final. A redução do tempo e da temperatura de torra produz um produto mais leve com menos produtos de reação termoquímica. Esta é uma grande vantagem para chips de vegetais como batata doce, cenoura, nabo ou beterraba vermelha.
Além disso, o amolecimento uniforme do produto bruto abre novas possibilidades para o corte de produtos. Hoje em dia, as batatas fritas podem ser produzidas em formatos como espiral, waffle ou ondulado, com desperdício significativamente menor de matéria-prima. A produção de chips está abrindo alternativas ainda maiores, já que vegetais mais duros, como batata-doce, nabo ou beterraba vermelha, agora também podem ser processados em formatos incomuns. Assim, há maior variedade de produtos à disposição do consumidor, aumenta-se a competitividade e a produção de formatos e/ou produtos inusitados torna-se mais eficiente.
Avaliação de Impacto Ambiental PEF ao processar batatas
A Avaliação de Impacte Ambiental (doravante designada por EIA) permite caracterizar o impacto ambiental da produção desde a matéria-prima até ao produto final. Um estudo EIA para o uso de PEF no processamento de batata foi realizado em escala industrial usando dados comparativos de clientes Elea em todo o mundo. O estudo mostrou que ao substituir pré-aquecedores térmicos convencionais por equipamentos PEF, o consumo de energia poderia ser reduzido em 85% e consumo de água em 90%, o que corresponde a 60 - 70 litros de água e 000 GJ de economia de energia térmica por ano para uma linha típica de produção de batatas fritas de 000 kg/h. Além disso, reduziu a absorção de gordura, melhorou a qualidade do produto e aumentou no rendimento do produto em 20-50 são observados ,000%. Além dos benefícios diretos do PEF relacionados ao aumento da qualidade do produto ou melhorias nas etapas individuais de produção, todo o processo produtivo se torna mais eficiente e sustentável. A utilização do PEF em linha de produção contínua de cavacos de tamanho padrão resulta no aumento do rendimento do produto final em 1 toneladas e na redução do consumo de óleo em 1,5 toneladas, além de reduzir o consumo de recursos e água necessários à produção, além de uma redução adicional nos custos de processamento, proporcionando capacidade industrial igual ou até superior. Com os sistemas Elea PEF instalados em todo o mundo, a indústria da batata economiza atualmente 67 kWh de energia, equivalente a 174 kg de CO, aproximadamente a cada segundo2 e 138 litros de água.
Sistema PEF para a indústria da batata
A Elea oferece uma linha de sistemas transportadores PEF em diferentes tamanhos e diferentes capacidades para linhas de batatas fritas e salgadinhos. Além disso, cada sistema PEF fabricado pela Elea pode ser projetado e construído para atender a todos os requisitos específicos.
Todos os sistemas podem operar 24 horas por dia, 7 dias por semana e são projetados para operar em condições extremas. Graças aos curtos tempos de processamento de menos de 10 segundos e às dimensões compactas, os sistemas Elea PEF podem ser facilmente integrados nas linhas de produção existentes. Os sistemas PEF são totalmente automatizados e podem ser controlados diretamente da linha de produção ou remotamente de uma sala de controle central. Todos os parâmetros relevantes do processo podem ser monitorados e registrados. Como o PEF é o padrão na indústria de batatas fritas, a base de sistemas instalados está em constante expansão, permitindo a utilização de componentes padrão e peças de reposição em estoque. Com parceiros em todo o mundo e recursos de serviço remoto, os serviços de suporte de engenharia dedicados oferecem tempo de atividade, suporte XNUMX horas por dia, XNUMX dias por semana e tranquilidade.
Os sistemas Elea para processamento de PEF normalmente consistem em um gerador de pulsos e uma unidade de processamento. Para processar produtos duros, como batatas, a unidade de processamento é uma correia transportadora especial. A produtividade típica dos sistemas PEF na produção de chips é de 1 a 6 t/h, e no processamento de batatas fritas a produtividade da linha é muito maior e chega a 10-60 t/h.
O sistema Elea PEF Advantage Belt está disponível em quatro modelos: PEF Advantage B 1, 10, 100 e 1000, capazes de processar de 1 t/h a 60 t/h.
Especialmente para linhas de produção de pequenos chips, desenvolvemos os minissistemas PEF Elea PEF Advantage B 1 e B1 capazes de processar até 6 t/h de matéria-prima (Fig. 6).
O consumo médio de energia do sistema Elea PEF é bastante baixo (1 kWh por tonelada de matéria-prima), o que reduz os custos operacionais. É claro que a implementação do PAP acarreta custos de investimento e operacionais. No entanto, a instalação de mais de 30 sistemas PEF na produção de chips demonstrou um retorno do investimento num curto período de tempo, com uma média entre um e dois anos, devido à poupança nos custos de eficiência do processo ou aos benefícios relacionados com o produto, tais como aumento do rendimento, menor desperdício e menor teor de gordura.
No geral, a tecnologia PEF envolve a melhoria da qualidade das matérias-primas e a otimização dos processos ao longo de toda a cadeia produtiva, o que beneficia o fabricante, o consumidor e o meio ambiente.
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
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