Ενσωματωμένη παρακολούθηση ιξώδους για εφαρμογές ψεκασμού
Η ψεκασμός είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη διάσπαση ενός υγρού σε λεπτά σταγονίδια, που συνήθως γίνεται...
Περίληψη: ένας μοναδικός αισθητήρας για την παρακολούθηση των επιδράσεων της οξείδωσης (TOTOX), του λιπαρού οξέος (TBA) και των πολικών ενώσεων (TPC) στην υγεία και την απόδοση του τηγανίσματος. Μην δοκιμάζετε ή δοκιμάζετε μόνο, παρακολουθείτε καθ 'όλη τη διαδικασία τηγανίσματος
Το τηγάνισμα είναι μια από τις παλαιότερες και πιο δημοφιλείς μεθόδους μαγειρέματος. Το τηγάνισμα είναι ακριβό και η θέρμανση καταναλώνει σημαντική ενέργεια, οπότε το οικονομικό τηγάνισμα απαιτεί την επαναχρησιμοποίηση του λαδιού στη φριτέζα για πολλές παρτίδες. Η επαναλαμβανόμενη χρήση λαδιού τηγανίσματος έχει αποδειχθεί επικίνδυνη λόγω χημικής αποικοδόμησης που επίσης υποβαθμίζει την απόδοση τηγανίσματος του λαδιού (Liu, M. et al., 2016). Η αξιολόγηση και η σωστή διαχείριση του χρησιμοποιημένου τηγανίσματος λαδιού αποτελούν αντικείμενο μεγάλης ανησυχίας για τους οργανισμούς υγείας, τους κατασκευαστές τροφίμων και τους καταναλωτές. Η διασφάλιση ασφαλών και υγιεινών τηγανητών προϊόντων, ενώ ο έλεγχος του κόστους είναι ο δρόμος προς τη βιώσιμη επιχείρηση για τις εταιρείες τροφίμων.

Οι πιο συχνές χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται στη διαδικασία τηγανίσματος είναι η υδρόλυση, ο πολυμερισμός και η οξείδωση, η θερμική αλλοίωση. Αυτές οι αντιδράσεις παράγουν σημαντικό αριθμό επιβλαβών ενώσεων όπως πολυμερές και κετόνες, οι οποίες αλλάζουν σημαντικά την ποιότητα του τηγανίσματος. Οι παραγόμενες ενώσεις θερμοξείδωσης αξίζουν προσοχής καθώς το οξειδωτικό στρες σχετίζεται με διάφορες εκφυλιστικές διεργασίες και ασθένειες, για παράδειγμα, μεταλλαξογένεση, μετασχηματισμός κυττάρων και καρκίνο, αθηροσκλήρωση, καρδιακές προσβολές και χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες (Liu, M. et al., 2016).

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αποικοδόμηση του τηγανίσματος εκτιμάται με βάση την οπτική επιθεώρηση. Για παράδειγμα, οι σεφ / μηχανικοί του εργοστασίου χρησιμοποιούν την εμπειρία τους για να αποφασίσουν πότε θα απορρίψουν το λάδι με βάση υπερβολικό αφρισμό, οσμή, κάπνισμα, αλλαγές χρώματος και δοκιμάζοντας τα τρόφιμα. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν είναι αξιόπιστες λόγω της υποκειμενικής τους φύσης και αυτές οι παράμετροι μπορεί να εκδηλωθούν μόνο όταν το λάδι έχει ήδη καταστεί μη ασφαλές για επαναχρησιμοποίηση.
Στο βιομηχανικό τηγάνισμα, το προσωπικό ποιότητας μπορεί να παρακολουθεί διάφορες χημικές παραμέτρους κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τηγανίσματος, σε μια προσπάθεια να διατηρήσει τη βέλτιστη ποιότητα. Στην πραγματικότητα, η παρακολούθηση του τηγανέλαιου είναι απαραίτητη για την αποφυγή δυσάρεστων επιπτώσεων στα τελικά προϊόντα σνακ, οι οποίες μπορούν όχι μόνο να επηρεάσουν τη γεύση αλλά και την υγεία των καταναλωτών.
Οι κατασκευαστικές μονάδες έχουν συνήθως ένα σύστημα φιλτραρίσματος που έχει σχεδιαστεί για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του λαδιού, μειώνοντας δραστικά το κόστος. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι σημαντικό να προσδιοριστούν οι παράμετροι που δείχνουν προοδευτική υποβάθμιση του λαδιού, ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του τηγανισμένου ελαίου και του λίπους τείνουν να αλλάζουν σημαντικά μετά από εκτεταμένη χρήση.
Οι μηχανικοί σε αυτά τα εργοστάσια επεξεργασίας τροφίμων τίθενται με την ερώτηση - ποιος είναι ο καλύτερος χημικός δείκτης για το τηγάνισμα για χρήση κατά την ανάπτυξη και την εφαρμογή ενός προγράμματος για τη διασφάλιση της ποιότητας των τροφίμων που τηγανίζονται; Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί δείκτες που χρησιμοποιούνται όπως:
Φυσικοί δείκτες όπως σημείο καπνού, χρώμα, γεύση, οσμή, ανθεκτικότητα αφρού και ιξώδες χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της ποιότητας του λαδιού τηγανίσματος.

Πηγή: "Ανιχνευτής χωρητικού αισθητήρα για την αξιολόγηση της αποδόμησης του λαδιού τηγανίσματος" - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002
Σημαντικές πολυεθνικές στον κλάδο εστιατορίων και βιομηχανίας τηγανίσματος έχουν επενδύσει πολλά χρήματα για να δημιουργήσουν άμεση σχέση μεταξύ των χημικών παραμέτρων του λαδιού στις φριτέζες και της ποιότητας του τηγανισμένου φαγητού. Αυτό σημαίνει ότι οι χειριστές πρέπει όχι μόνο να παρακολουθούν διαφορετικές παραμέτρους του λιπαντικού που υποβαθμίζουν, αλλά πρέπει να συσχετίζουν αυτές τις παραμέτρους με την αισθητηριακή ποιότητα του φαγητού.
Οι κατασκευαστές εξοπλισμού συνεργάζονται με τους πελάτες τους για τον καθορισμό τελικών σημείων για την απόρριψη λαδιού. Πολλά διαφορετικά συστήματα δοκιμών έχουν εισαχθεί με την πάροδο των ετών, αλλά πολύ λίγοι έχουν λάβει υπόψη τους τις φριτέζες για τις υπηρεσίες τροφίμων και τη βιομηχανία, επειδή λίγοι πιθανοί χρήστες θα δεσμευτούν να καθορίσουν τα τελικά σημεία ποιότητας της τροφής. Για να γίνει αυτό, απαιτείται μια μελέτη τηγανίσματος, η οποία είναι δαπανηρή, χρονοβόρα και συχνά χρειάζεται εξωτερική εμπειρογνωμοσύνη για τη διεξαγωγή αισθητηριακών μελετών και την σωστή ανάλυση των δεδομένων.
Η τιμή του ιωδίου (IV) χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των ελαίων. Οι Garba κ.ά. ανέφεραν ότι το έλαιο με υψηλό IV παρουσίασε κακή απόδοση λόγω των αντιδράσεων οξείδωσης των λιπιδίων και του σχηματισμού υδροϋπεροξειδίου μεταξύ των ακόρεστων λιπαρών οξέων και οξυγόνου. Επίσης, το ελεύθερο λιπαρό οξύ (FFA), τα πολυμερή τριγλυκερίδια, η τιμή ανισιδίνης (AV) και το πολυμερισμένο και οξειδωμένο υλικό (ΡΟΜ) χρησιμοποιούνται ευρέως ως οι δείκτες της ποιότητας του τηγανισμένου ελαίου, αλλά δεν είναι απόλυτα καθοριστικά.
Συγκεκριμένα, η αύξηση του ιξώδους κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενου τηγανίσματος έχει αναγνωριστεί από ορισμένους ερευνητές ως ο παράγοντας που ευθύνεται για την αύξηση της πρόσληψης τηγανισμένων τροφίμων από το λάδι (Guillaumin, 1988; Moreira et al., 1997). Επιπλέον, οι αλλαγές στο ιξώδες και την πυκνότητα του μέσου τηγανίσματος κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενου τηγανίσματος αναμένεται να επηρεάσουν την αφαίρεση της πλευστής φυσαλίδας από την επιφάνεια του τροφίμου και, κατά συνέπεια, τη μεταφορά θερμότητας από το λάδι στο τρόφιμο που υφίσταται τηγάνισμα.
Το ιξώδες συσχετίζεται πολύ καλά με άλλους χημικούς δείκτες όπως FFA, POM, TPC, Lovibond Color Value, όπως έχει αποδειχθεί από διάφορες μελέτες, μερικές από τις οποίες φαίνονται παρακάτω.

Σχήμα 1 - Εμφάνιση της τάσης των μετρήσεων TPC και ιξώδους (επίσης χωρητικές μετρήσεις) με αύξηση του χρόνου θέρμανσης. Πηγή: "Ανιχνευτής χωρητικού αισθητήρα για την αξιολόγηση της αποδόμησης του λαδιού τηγανίσματος" - https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Σχήμα 2 - Μετρήσεις με (α) Κόκκινο χρώμα Τιμή Lovibond (b) FFA (c) POM (d) Ιξώδες (Εύρος ζώνης) με αύξηση του χρόνου θέρμανσης. Πηγή: "Ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός νέου αισθητήρα για την επιτόπια αξιολόγηση της ποιότητας του λαδιού τηγανίσματος" - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Σχήμα 3 - Τάσεις ιξώδους (εύρος ζώνης) και Color Lovibond. Πηγή: "Ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός νέου αισθητήρα για την επιτόπια αξιολόγηση της ποιότητας του λαδιού τηγανίσματος" - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Σχήμα 4 - Τάσεις ιξώδους (εύρος ζώνης) και FFA. Πηγή: "Ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός νέου αισθητήρα για την επιτόπια αξιολόγηση της ποιότητας του λαδιού τηγανίσματος" - https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z
Οι ερευνητές έχουν πραγματοποιήσει ανάλυση παλινδρόμησης (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) προκειμένου να εξεταστεί η εξάρτηση του ιξώδους από τον αριθμό των παρτίδων τηγανίσματος. Η ανάλυση έδειξε ότι, για το υψηλό ιξώδες φορτίου τηγανίσματος συσχετίστηκε με τον αριθμό παρτίδας τηγανίσματος μετά από μια πολυωνυμική εξίσωση δεύτερης τάξης.
Η ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης για τύπους λαδιού (φοινικέλαιο και ελαιόλαδο) έδειξε ότι το ιξώδες λαδιού κατά το τηγάνισμα και η θέρμανση είναι συνάρτηση του ιξώδους φρέσκου ελαίου και της συγκέντρωσης διαφορετικών κατηγοριών πολυμερών ενώσεων που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τηγανίσματος και θέρμανσης. Αυτή η εξίσωση ισχύει και για άλλους τύπους λαδιών, υπό την προϋπόθεση ότι παράγονται οι ίδιες κατηγορίες σύνθετων υλών κατά το τηγάνισμα και τη θέρμανση.

Σχήμα 5 - Η εξέλιξη του ιξώδους με το χρόνο θέρμανσης, ακολούθησε μια πολυωνυμική λειτουργία δεύτερης τάξης σύμφωνα με τη μελέτη. Πηγή: «Επίδραση επαναλαμβανόμενου τηγανίσματος στο ιξώδες, την πυκνότητα και τη δυναμική διεπιφανειακή ένταση του φοινικέλαιου και του ελαιολάδου» - https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021
Μελέτες και πειραματικά δεδομένα (Olivares-Carrillo et al., 2014) αποκαλύπτουν ότι οι κύριες χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος είναι η ρήξη ορισμένων τριγλυκεριδίων και ο πολυμερισμός προσθήκης τριγλυκεριδίων που περιέχουν αλυσίδες λιπαρών οξέων C18: 2 και C18: 3, Η τελευταία αντίδραση είναι υπεύθυνη για την παρατηρούμενη απότομη αύξηση του ιξώδους.
Το ιξώδες παρέχει έναν εξαιρετικό δείκτη για την παρακολούθηση της απώλειας περιεχομένου τριγλυκεριδίων που προκαλείται από διεργασίες βαθιάς τηγανίσματος. Η ποσοτική σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε τριγλυκερίδια και του (ειδικού) ιξώδους του σογιέλαιου έχει αποδειχθεί από τους ερευνητές.


Εικόνα 6 - Εξέλιξη της περιεκτικότητας σε τριγλυκερίδια και ιξώδες μηδενικής διάτμησης του σογιέλαιου με χρόνο μαγειρέματος και διαπιστωμένη. Πηγή: «Το ιξώδες ως μέτρο αλλαγών στη σύνθεση λαδιού λόγω θερμικής υποβάθμισης, εφαρμοσμένης ρεολογίας» - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Εικόνα 7 - Συσχέτιση μεταξύ ειδικού ιξώδους και% βάρους τριγλυκεριδίων. Πηγή: «Το ιξώδες ως μέτρο αλλαγών στη σύνθεση λαδιού λόγω θερμικής υποβάθμισης, εφαρμοσμένης ρεολογίας» - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667
Ειδικό ιξώδες nsp = (n - n0) / n0, όπου το ιξώδες αναφοράς n0 είναι αυτό που αντιστοιχεί στο αρχικό δείγμα λαδιού σε "μηδενικό χρόνο μαγειρέματος". Καθιερωμένο βάρος συσχέτισης% (τριγλυκερίδιο) = 96.28 - 2.75 nsp
Μέχρι σήμερα έχουν αναπτυχθεί και εισαχθούν διάφορες μέθοδοι για τη μέτρηση των διαφορετικών χημικών και φυσικών παραμέτρων του τηγανίσματος. Για παράδειγμα, σύστημα χημειοαισθησίας για τον έλεγχο της ποιότητας του λαδιού στις βιομηχανίες τροφίμων, το Fourier μετατρέπει υπέρυθρες (FTIR) για τη διάκριση μεταξύ καλών και απαράδεκτων λαδιών, χρωματογραφία για μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς, σημείου καπνού και ιξώδους και ανάλυσης εικόνας για τον προσδιορισμό του ρυθμού TPC στο τηγάνισμα . Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι βασίζονται κυρίως σε δειγματοληψίας και είναι περίπλοκα, χρονοβόρα και δαπανηρά. Επομένως, απαιτείται η ανάπτυξη ενός απλού συστήματος ανίχνευσης για την αξιολόγηση της ποιότητας του λαδιού τηγανίσματος.
Υπάρχουν όργανα που μετρούν την ποιότητα του τηγανίσματος λαδιού δοκιμάζοντας τα συνολικά πολικά υλικά (TPM) με βάση τις αλλαγές στη διηλεκτρική σταθερά του λαδιού. Τα κιτ δοκιμής FFA και TPC βασίζονται στην αντίδραση χρώματος του λαδιού. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί με αυτές τις συσκευές, όπως περίπλοκη απαίτηση βαθμονόμησης, καταλληλότητα για διαφορετικό τύπο λαδιού, καθώς και διακριτές εξαρτήσεις θερμοκρασίας.
Ο αισθητήρας πρέπει να είναι αξιόπιστος στις «δύσκολες» συνθήκες τηγανίσματος
Στην εφαρμογή τηγανίσματος, υπάρχει ένας παράγοντας που έχει ύψιστη σημασία - η καθαριότητα. Τα τηγάνια είναι ένα δυναμικό περιβάλλον. Τα πολυμερή (καφέ συσσώρευση) αρχίζουν να σχηματίζονται στις επιφάνειες θέρμανσης της φριτέζας και εναποτίθενται σε διάφορα τμήματα της φριτέζας. Αυτά τα πολυμερή απομακρύνονται χρησιμοποιώντας ισχυρά καυστικά καθαριστικά και καθαρισμό. Πολλοί από τους ίδιους τους αισθητήρες είναι επιρρεπείς σε εναποθέσεις πολυμερών, καθιστώντας το όργανο λιγότερο ευαίσθητο, γεγονός που θα μπορούσε να επηρεάσει αρνητικά την απόδοσή του.
Έτσι, ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται για μετρήσεις πρέπει να καθαρίζεται εύκολα και πρέπει να μπορεί να παράγει μετρήσεις σε τέτοια περιβάλλοντα. Ακόμα καλύτερα, εάν ο αισθητήρας βοηθά στους κύκλους καθαρισμού και βοηθά στην ανίχνευση τελικών σημείων για τη φάση καθαρισμού.
Διάφορες μελέτες αποδεικνύουν ότι το ιξώδες είναι ένας αξιόπιστος δείκτης ποιότητας λαδιού στις διαδικασίες τηγανίσματος. Δείχνει εύλογους συσχετισμούς με άλλους σημαντικούς χημικούς δείκτες όπως το περιεχόμενο POM, FFA, TPM, τριγλυκερίδια και τιμές χρώματος.
Η μέτρηση του ιξώδους του λαδιού είναι μια γρήγορη μέθοδος προσδιορισμού της κατάστασης του λαδιού και θεωρείται σημαντική παράμετρος για την αξιολόγηση της ετοιμότητας του ενεργητικού. Ο αισθητήρας ιξώδους που μπορεί να συμπληρώσει τη φασματοσκοπία υπερύθρων (IR) και άλλους αισθητήρες χύδην ιδιοτήτων παρέχει στιγμιαία δεδομένα ιξώδους και θερμοκρασίας σε απευθείας σύνδεση, δεν έχει κινούμενα μέρη και ευρύ φάσμα λειτουργίας και προσφέρει καθολική συνδεσιμότητα plug-and-play για ενσωμάτωση με και σε άλλα προϊόντα χειρός.
Ένα ενσωματωμένο ιξωδόμετρο όπως το SRV διασφαλίζει ότι οι μηχανικοί στο πάτωμα μπορούν να παρακολουθούν και να ενεργούν στα δεδομένα συνεχούς ιξώδους από τον αισθητήρα. Εκτός από τις δυνατότητες αυτοματοποίησης από αυτά τα δεδομένα, είναι επίσης εξαιρετικά αποτελεσματικό σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους που περιλαμβάνουν δειγματοληψία και άλλες χειροκίνητες παρεμβάσεις.


Σχήμα 8 - (α) Χειροκίνητη συσκευή μέτρησης TPM (στα αριστερά) (β) Μέτρηση ελεύθερων λιπαρών οξέων χρησιμοποιώντας ράβδο δοκιμής (στα δεξιά) - και οι δύο χρειάζονται τακτικές, περιοδικές χειροκίνητες μετρήσεις από μηχανικούς / χειριστές στο εργοστάσιο

Σχήμα 9 - Rheonics SRV Ιξωδόμετρο - Για συνεχή παρακολούθηση αποικοδόμησης λαδιού

Σχήμα 10 - Sensor Οperating Principle, Διαβάστε περισσότερα: https://rheonics.com/whitepapers/
Rheonics Ο αισθητήρας SRV είναι ένας μικρός αισθητήρας που έχει σχεδιαστεί για να εισάγεται απευθείας στα δοχεία τηγανίσματος λαδιού. Η εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα της μέτρησης του ιξώδους επιτρέπει τη γρήγορη ανίχνευση της μικρότερης διακύμανσης και συσσώρευσης ανεπιθύμητων ουσιών/ενώσεων στο τηγανέλαιο.
Ένα ενσωματωμένο ιξωδόμετρο που κάνει μετρήσεις επιτρέπει στους μηχανικούς στο εργοστάσιο να επιτύχουν τα ακόλουθα:

Σχήμα 11 - Επισκόπηση του Rheonics Διασύνδεση λογισμικού
Rheonics ενσωματωμένο ιξωδόμετρο SRV, διευκολύνει τη ζωή του χειριστή της φριτέζας ακόμη περισσότερο λόγω των χαρακτηριστικών που την καθιστούν κατάλληλη για διαδικασίες τροφίμων.
Εξασφαλίστε την ασφάλεια του τηγανίσματος, ενώ ευχαριστείτε τους πελάτες σας!
Τέλος, ένας πραγματικά ενσωματωμένος ηλεκτρονικός αισθητήρας λαδιού τηγανίσματος που δεν χρειάζεται προσοχή από τον χειριστή και βοηθά τους χειριστές να επικεντρωθούν στη λήψη της μέγιστης απόδοσης μέσω των φριτέζων.