La technologie du champ électrique pulsé (PEF) est utilisée avec succès dans la production de snacks à base de pommes de terre depuis 2010. Cette technologie est principalement utilisée dans la production de frites et de chips. La mise en œuvre réussie d'équipements PEF pour le prétraitement continu des pommes de terre dans l'industrie alimentaire est associée à un certain nombre d'avantages en termes d'amélioration de l'utilisation des matières premières, de l'efficacité des processus et de la qualité des produits.
Dans l'ensemble, la technologie PEF remplace le chauffage thermique traditionnel des pommes de terre, utilisant jusqu'à 90 % d'eau et d'énergie en moins. Cette technologie permet de ramollir la matière première, permettant ainsi une meilleure coupe et transformation des pommes de terre. Une coupe plus douce avec moins de dommages de surface, d'entailles, de débris et de perte d'amidon se traduit par un rendement plus élevé, moins d'absorption d'huile et une durée de vie plus longue de la lame de coupe. La diffusion améliorée de l'eau des pommes de terre traitées au PEF permet d'optimiser le processus de blanchiment, de séchage et de friture, ce qui réduit également les coûts d'énergie et de production. Les frites et chips traitées au PEF sont un produit de meilleure qualité et plus sain, avec un pourcentage de graisse absorbée plus faible et une couleur plus uniforme.
Principe du traitement du champ électrique pulsé PEF
Les premières études utilisant la technologie PEF par divers groupes de recherche ont été menées au début des années 1900. Cependant, dès le début du nouveau millénaire, le premier système industriel PEF a été développé et installé dans une usine de transformation de pommes de terre. Aujourd'hui, plus de 150 systèmes Elea PEF sont utilisés dans l'industrie alimentaire, dont la plupart sont installés dans la production de frites et de chips.
La technologie du champ électrique pulsé repose sur le principe de l’électroporation (Figure 1). Basé sur des principes physiques, pendant le traitement PEF, de courtes impulsions électriques à haute tension sont générées qui favorisent la formation de pores dans la membrane cellulaire sans endommager d'autres substances précieuses telles que les vitamines, les minéraux ou les pigments. Cette technologie peut être appliquée aux tissus d’origine animale ou végétale et même aux micro-organismes. Toutes les cellules vivantes sont entourées d’une membrane cellulaire semi-perméable, constituée principalement de phospholipides, aux propriétés diélectriques. L'application d'un champ électrique externe entraîne une accumulation de charges sur la membrane cellulaire et provoque une augmentation de son potentiel naturel, appelé potentiel transmembranaire. Cela provoque une contraction électrique de la membrane cellulaire et conduit par conséquent à la formation de pores.
En raison de la formation de pores dans les cellules des tissus végétaux (par exemple, les cellules de pomme de terre), lors du traitement PEF, elles perdent leur pression intracellulaire (turgor), ce qui conduit à un ramollissement des tissus et à une coupe plus facile et meilleure des matières végétales. De plus, l'électroporation de la structure cellulaire entraîne un transfert de masse amélioré, ce qui améliore également les processus industriels tels que le lavage, le blanchiment et la friture.
Traditionnellement, pour garantir une découpe de qualité, l'industrie de la pomme de terre utilise un radiateur thermique (blanchisseur préchauffé) pour chauffer les pommes de terre à 65°C pendant 45 minutes. Ce processus nécessite de grandes quantités d’eau et d’énergie. Il convient de garder à l’esprit que l’élimination des eaux inséminées microbiologiquement contenant de l’amidon pose souvent des problèmes. De plus, le remplissage et la vidange de l'eau du chauffe-eau prennent généralement beaucoup de temps et nécessitent un entretien ultérieur. Cela est particulièrement difficile en cas de changements de produits et d’arrêts imprévus de la chaîne de production, qui entraînent souvent un gaspillage de matières premières.
Il convient de mentionner que dans la production de frites, l'utilisation de la technologie de traitement PEF avant la découpe des matières premières est déjà devenue une norme mondiale. La technologie PEF remplace le processus de chauffage thermique classique, réduisant ainsi la consommation d'eau et d'énergie jusqu'à 90 %. Pendant le traitement PEF, le produit et l'eau de traitement ne sont pratiquement pas chauffés, ce qui signifie qu'il y a moins de micro-organismes et d'amidon dans l'environnement du processus. Le traitement proprement dit ne prend que quelques microsecondes et, en fonction de la capacité de production de la ligne, la durée pendant laquelle les pommes de terre restent dans le système PEF n'est que de 5 à 8 secondes. L’utilisation de champs électriques pulsés présente également d’autres avantages. Parce que cette méthode est un traitement en vrac, la pomme de terre entière, quelle que soit sa taille, est traitée uniformément. Il est à noter qu'avant, après chauffage thermique, les petites pommes de terre étaient déjà complètement cuites, tandis que les grosses pommes de terre étaient encore dures à l'intérieur. Grâce au ramollissement uniforme, une coupe uniforme est obtenue ; les bâtonnets de frites crus deviennent plus flexibles et moins susceptibles de se briser, ce qui entraîne un rendement plus élevé du produit final. L'absorption réduite d'huile (d'environ 10 %) pendant la friture réduit la teneur en matières grasses du produit final. De plus, une flexibilité accrue et une surface lisse permettent d'obtenir des frites plus longues et une couleur uniforme avec un brunissement plus uniforme à la fin.
Dans la production de chips, les bénéfices sont similaires à ceux de la production de frites, mais l'amélioration de la qualité du produit final est encore plus prononcée. Les performances de coupe sont améliorées, ce qui entraîne une réduction des pertes de matières premières et d'amidon pendant la coupe, ce qui entraîne une augmentation significative du rendement. La réduction de la perte d’amidon est principalement due au fait que les tubercules ramollis sont plus faciles à couper. Cela entraîne à son tour moins de dommages mécaniques aux couteaux et, par conséquent, moins de lessivage de l'amidon de la surface. De plus, pendant la friture, moins de copeaux s'agglutinent, éliminant ainsi le besoin de jeter des produits. Lors de la friture des matières premières transformées en PEF pour chips, il y a une réduction de la teneur en matières grasses - jusqu'à 20 % dans le produit final, il convient de noter que cette réduction dépend également de la coupe, de la qualité des matières premières et de la friture. processus lui-même. Ce dernier joue un rôle important dans l’amélioration de la qualité des produits. La structure cellulaire ouverte de la matière première et la diffusion améliorée de l'eau permettent d'optimiser les paramètres de friture tels que la température de l'huile et le temps de friture. L'efficacité accrue du processus de friture a un impact majeur sur la durée de vie de l'huile et son absorption par le produit, ainsi que sur la couleur et le croustillant du produit final. La réduction du temps et de la température de torréfaction produit un produit plus léger avec moins de produits de réaction thermochimique. C’est un gros avantage pour les chips de légumes comme la patate douce, la carotte, le panais ou la betterave rouge.
De plus, le ramollissement uniforme du produit brut ouvre de nouvelles possibilités de découpe des produits. De nos jours, les frites peuvent être produites sous des formes telles que spirale, gaufre ou ondulée, avec beaucoup moins de gaspillage de matières premières. La production de chips ouvre des possibilités encore plus vastes, car les légumes plus durs comme les patates douces, les panais ou les betteraves rouges peuvent désormais également être transformés en formes inhabituelles. Ainsi, le consommateur dispose d’une plus grande variété de produits, la compétitivité est accrue et la production de formes et/ou de produits inhabituels devient plus efficace.
L'évaluation de l'impact environnemental PEF lors du traitement des pommes de terre
L'évaluation de l'impact environnemental (ci-après dénommée EIE) nous permet de caractériser l'impact environnemental de la production depuis les matières premières jusqu'au produit final. Une étude EIA pour l'utilisation du PEF dans la transformation des pommes de terre a été réalisée à l'échelle industrielle à partir des données comparatives des clients Elea du monde entier. L'étude a montré qu'en remplaçant les préchauffeurs thermiques conventionnels par des équipements PEF, la consommation d'énergie pourrait être réduite de 85 % et consommation d'eau de 90%, ce qui correspond à 60 - 70 000 000 de litres d'eau et 20 GJ d'économies d'énergie thermique par an pour une ligne de production typique de frites de 50 000 kg / h. De plus, une absorption réduite des graisses, une qualité de produit améliorée et une augmentation dans le rendement du produit de 1-1,5 sont observés ,67%. Outre les avantages directs du PEF liés à l'augmentation de la qualité des produits ou à l'amélioration des différentes étapes de production, l'ensemble du processus de production devient plus efficace et durable. L'utilisation du PEF dans une ligne de production continue de copeaux de taille standard entraîne une augmentation du rendement du produit final de 174 tonnes et une réduction de la consommation d'huile de 29 tonnes. Elle réduit également la consommation de ressources et d'eau nécessaires à la production, en plus, une réduction supplémentaire des coûts de transformation, offrant une capacité industrielle identique, voire supérieure. Avec les systèmes Elea PEF installés dans le monde entier, l'industrie de la pomme de terre économise actuellement 23 kWh d'énergie, soit XNUMX kg d'équivalent CO, environ chaque seconde.2 et 138 litres d'eau.
Système PEF pour l'industrie de la pomme de terre
Elea propose une gamme de systèmes de convoyeurs PEF de différentes tailles avec différentes capacités pour les lignes de frites et chips. De plus, chaque système PEF fabriqué par Elea peut être conçu et construit pour répondre à toutes les exigences spécifiques.
Tous les systèmes peuvent fonctionner 24h/7 et 10j/XNUMX et sont conçus pour fonctionner dans des conditions extrêmes. Grâce à des temps de traitement courts de moins de XNUMX secondes et à des dimensions compactes, les systèmes Elea PEF peuvent être facilement intégrés dans les lignes de production existantes. Les systèmes PEF sont entièrement automatisés et peuvent être contrôlés directement depuis la ligne de production ou à distance depuis une salle de contrôle centrale. Tous les paramètres de processus pertinents peuvent être surveillés et enregistrés. Le PEF étant la norme dans l'industrie de la friture, la base de systèmes installés est en constante expansion, permettant l'utilisation de composants standards et de pièces de rechange en stock. Avec des partenaires dans le monde entier et des capacités de service à distance, des services d'assistance technique dédiés assurent une disponibilité, une assistance XNUMXh/XNUMX et XNUMXj/XNUMX et une tranquillité d'esprit.
Les systèmes Elea pour le traitement PEF se composent généralement d'un générateur d'impulsions et d'une unité de traitement. Pour le traitement de produits durs, tels que les pommes de terre, l'unité de traitement est un tapis roulant spécial. La productivité typique des systèmes PEF dans la production de chips est de 1 à 6 t/h, et dans la transformation des frites, la productivité de la ligne est beaucoup plus élevée et s'élève à 10-60 t/h.
Le système Elea PEF Advantage Belt est disponible en quatre modèles : PEF Advantage B 1, 10, 100 et 1000, capables de traiter de 1 t/h à 60 t/h.
Spécialement pour les petites lignes de production de copeaux, nous avons développé les mini systèmes PEF Elea PEF Advantage B 1 et B1 capables de traiter jusqu'à 6 t/h de matières premières (Fig. 6).
La consommation énergétique moyenne du système Elea PEF est assez faible (1 kWh par tonne de matière première), ce qui réduit les coûts d'exploitation. Bien entendu, la mise en œuvre du PEF s’accompagne de coûts d’investissement et de fonctionnement. Cependant, l'installation de plus de 30 systèmes PEF dans la production de puces a montré un retour sur investissement sur une courte période, en moyenne entre un et deux ans, grâce à des économies dans les coûts d'efficacité des processus ou à des avantages liés au produit tels qu'un rendement accru, réduction des déchets et réduction de la teneur en matières grasses.
Globalement, la technologie PEF implique l’amélioration de la qualité des matières premières et l’optimisation des processus tout au long de la chaîne de production, ce qui profite au fabricant, au consommateur et à l’environnement.
Vidéo: https://www.youtube.com/watch?v=NBLI0TxNpcw
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