Достижения в области технологии импульсного электрического поля (PEF) в пищевой промышленности представляют собой как экономию затрат, так и повышающие меры по обеспечению устойчивости в секторах жареного картофеля и чипсов.
PEF был впервые обнаружен немецкими инженерами в 1950-х годах. Только в 1990-х годах в Европе были впервые разработаны приложения для определения проницаемости клеток и обработки пищевых продуктов. Технология PEF подвергает стенки растительных клеток коротким, микросекундным всплескам электричества при прохождении через водяную баню. Импульсное электрическое поле создает проницаемость и смягчает ткани клеточной стенки, что приводит к утечке клеточного сока и потере восстанавливающих сахаров и аминокислот в ходе процесса.
С усовершенствованием технологии PEF в 1990-х годах производители картофеля фри в Европе впервые начали использовать ее в промышленности. В течение первого десятилетия 21 века эта технология была принята транснациональными компаниями по всему миру, и сегодня технология PEF считается отраслевым стандартом в производстве картофеля фри во всем мире.
Внедрение этой новой технологии производителями картофеля фри за последнее десятилетие привело к заметному прогрессу в устойчивых мерах по сокращению использования воды, энергии и масла для жарки, что привело к дополнительной экономии затрат. Стремясь расширить присутствие Айдахо в отрасли переработки картофеля, Министерство торговли Айдахо наградило Глобальная предпринимательская миссия Айдахо (IGEM) грант в размере 291,770 23 долларов США Государственному университету Бойсе (BSU) в партнерстве с Food Physics, базирующейся в Бойсе, 2021 февраля XNUMX года, чтобы помочь Food Physics внедрить технологию PEF в промышленность картофельных чипсов и закусок.
Гранты IGEM служат мостом для университетских исследователей для сотрудничества с предприятиями частного сектора Айдахо и посредством этих партнерств расширяют, развивают и потенциально создают новые экономические возможности в штате. Грант был присужден на исследования и продвижение технологии PEF по снижению сахара и аминокислот в картофеле, что в конечном итоге привело к потенциальному снижению содержания акриламида в производстве картофельных чипсов.
Макдугал, профессор БГУ и заведующий кафедрой химии и биохимии, сказал, что исследование, финансируемое за счет гранта, будет сосредоточено на производстве картофельных чипсов, но также будет включать другие корнеплоды. «Мы сможем нанять доктора философии. ученый, который сможет работать между Food Physics и Boise State », - сказал он. «Это (должность) будет неотъемлемым связующим звеном для преодоления научного разрыва между частной промышленностью и академической средой». Макдугал сказал, что грант также предоставит студентам возможности трудоустройства и поможет им подготовиться к будущей работе.
«Студенты, которые работают над проектами такого типа, это исследования, которые имеют прямое отношение к отрасли, поэтому они получают навыки и обучение, которые непосредственно применимы в промышленных условиях», - сказал он.
Пищевая физика является эксклюзивным лицензиатом технологических систем PEF для Северной Америки, Ирландии и Соединенного Королевства и работает с немецкой компанией DIL и ее партнером в области пищевых технологий Elea. Грант представляет собой возможность для компании продать технологию картофельных чипсов и снеков, которая стала отраслевым стандартом для производителей картофеля фри.
«Роскошь, которую предоставляет нам этот грант, - это своего рода углубление для компании, которая, откровенно говоря, не имеет финансовой огневой мощи, чтобы зайти так глубоко», - сказал Джим Грацек, технический директор Food Physics в Бойсе. «В крупных компаниях есть люди, которые могут это сделать, и, честно говоря, у них есть лаборатории, а у нас - нет». Постоянные технологические достижения в технологиях обработки пищевых продуктов привели к успехам в мерах по обеспечению устойчивости наряду с дополнительным снижением содержания акриламида, канцерогена, который образуется в пищевых продуктах, приготовленных при высоких температурах.
Макдугал и его студенты и сотрудники BSU предоставят Food Physics данные о влиянии PEF на картофель. «Мы проводим анализ на содержание редуцирующего сахара, используя комбинацию жидкостной хроматографии с обнаружением заряженных аэрозолей», - сказал МакДугал. «Мы проводим анализ свободных аминокислот с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии, а затем мы проводим анализ акриламида с помощью жидкостной хроматографии и тройной или учетверенной масс-спектрометрии».
Грацек осторожно обсуждает влияние PEF на снижение количества акриламида в жареной пище. Он представляет PEF как «методику, применяемую с другими вещами», которая может привести к снижению уровня акриламида. «Не то, чтобы PEF понижает содержание акриламида, но изменения PEF говорят о явлении выщелачивания в воду, которое он делает, он также изменяет скорость жарки, что, безусловно, и происходит, и то и другое приведет к снижению содержания акриламида», - сказал он.
«Сахар, температура, время, уровень влажности - все это данные о том, сколько акриламида вы получите в конце процесса жарки», - добавил он. Уменьшение содержания твердых веществ в виде редуцирующих сахаров и аминокислот позволяет переработчикам картофеля заменить или уменьшить количество бланширования или предварительного нагрева горячей водой при производстве картофеля фри и чипсов. «Если бланширование используется только для смягчения, оно (PEF) может устранить процесс бланширования», - сказал Грацек.
Еще одним преимуществом экономии средств является снижение износа режущих лезвий, используемых в процессе жарки и чипсов. Технология PEF смягчает клеточные стенки, облегчая резку картофеля. «Резка намного более гладкая, поэтому у вас будет намного меньше так называемой удельной поверхности», - сказал Грацек. «Таким образом, это может быть связано с тем фактом, что вода выходит намного легче и с меньшим потреблением энергии, что приводит к более низкому поглощению масла картофелем фри или картофельными чипсами». Грацек добавил, что на данный момент это небольшая сумма, 5-10%, но он надеется продолжить изучение процесса жарки с Макдугалом.
Технология PEF стала отраслевым стандартом среди производителей картофеля фри за последние 20 лет и теперь постепенно внедряется некоторыми производителями чипсов и закусок. По словам Карла Крюгера, руководителя отдела инженерии Food Physics в Бойсе, Европа возглавляет технологический переход, так же как и в индустрии картофеля фри.
«В последние пару лет в Европе наблюдается рост использования PEF в картофельных чипсах», - сказал Крюгер. «Это было важно. Что-то вроде того, где мы были с картошкой фри. Мы в некоторой степени держим их за спиной, но у нас есть целый ряд производителей картофельных чипсов, с которыми мы ведем переговоры, которые проявляют очень большой интерес к PEF ».
Крюгер сказал, что производители пищевых продуктов обычно беспокоят при рассмотрении новых технологий то, что известно в пищевой промышленности как «ощущение во рту», термин, используемый для описания качества, уникального для конкретного бренда. Будь то секретная формула или секретный соус, компании чрезвычайно защищают идентичность своего бренда и сохраняют лояльность клиентов. Ни одна компания не хочет повторить фиаско с общественностью, с которым Coca-Cola столкнулась в середине 1980-х, когда представила «New Coke».
«На самом деле мы столкнулись с этим с крупным заказчиком общественного питания, который не хотел, чтобы их продукт менялся, потому что мы меняли технологию», - сказал Крюгер. Крюгер сказал, что они смогли устойчиво доказать, что процесс PEF будет производить в точности то картофель фри, который они всегда производили.
Грацек считает, что достижения в технологии PEF помогут в будущем распространить ее признание в индустрии чипсов и снеков, но он также признает, что пищевая промышленность не всегда быстро принимает инновации. «Внедрение технологий в промышленности, особенно в пищевой, обычно происходит довольно медленно», - сказал он. «Он должен решить серьезную проблему, принести значительную ценность с точки зрения нового продукта или инновации, или он должен сэкономить много денег».
Грацек считает, что одна из причин, по которой технология PEF может быстрее внедряться в будущем, заключается в том, что они разработали знания и методы применения, которые обычно хранятся внутри компании производителями микросхем. «Я думаю, что этот грант особенно полезен для нас, поскольку он позволит нам проводить исследования в Бойсе и штатах Бойсе, чтобы мы могли с большой точностью решать проблемы, возникающие у клиентов», - сказал Грацек.
Если они хотят меньше масла, мы им в этом поможем, если они хотят оставить масло, но с меньшими, лучшими темпами жарки, мы сможем им помочь с этим », - добавил он. «Короче говоря, чипсы сложнее, чем картофель-фри, я думаю, может быть, проблемы с чипсами решить немного сложнее». Грацек сказал, что примерно 20 процессоров PEF были проданы в Европе по разным причинам.
«Я подозреваю, что они покупают их из соображений акриламида, операционной эффективности и качества продукции», - сказал он.
