پیشرفت در زمینه میدان الكتریكی نبض (PEF) در عرصه فرآوری مواد غذایی نشان دهنده صرفه جویی در هزینه و افزایش اقدامات پایداری در بخش های سرخ كردنی و تراشه است.
PEF اولین بار توسط مهندسان آلمانی در دهه 1950 کشف شد. فقط در دهه 1990 بود که اولین بار در اروپا کاربردهای نفوذ پذیری سلول و فرآوری مواد غذایی ایجاد شد. فناوری PEF هنگام عبور از یک حمام آب ، دیواره سلولهای گیاهی را در معرض انفجارهای کوتاه و میکرو ثانیه ای قرار می دهد. میدان الکتریکی نبض باعث ایجاد نفوذ پذیری و نرم شدن بافت دیواره سلول و در نتیجه نشت آب سلول و از بین رفتن قندها و اسیدهای آمینه در طی مراحل می شود.
با اصلاح تکنولوژی PEF در دهه 1990 اولین استفاده صنعتی توسط تولیدکنندگان فرانسوی در اروپا صورت گرفت. در دهه اول قرن 21 این فناوری توسط شرکتهای چند ملیتی در سطح جهانی پذیرفته شد و امروزه فناوری PEF به عنوان استاندارد صنعتی در تولید بچه های فرانسوی در سراسر جهان در نظر گرفته می شود.
پذیرش این فناوری جدید توسط تولیدکنندگان فرانسوی طی دهه گذشته منجر به پیشرفت های چشمگیری در اقدامات پایدار در استفاده کمتر از آب ، انرژی و روغن سرخ کردنی و در نتیجه صرفه جویی های اضافی شده است. به دنبال پیشبرد جایگاه آیداهو در صنعت فرآوری سیب زمینی ، اداره بازرگانی آیداهو جایزه ماموریت جهانی کارآفرینی آیداهو کمک مالی (IGEM) 291,770،23 دلار به دانشگاه ایالتی بویز (BSU) با همکاری Food Physics ، مستقر در Boise ، در تاریخ 2021 فوریه XNUMX برای کمک به فیزیک مواد غذایی ، فن آوری PEF را در صنعت غذای چیپس و میان وعده معرفی کند.
کمک های مالی IGEM به عنوان پلی برای محققان دانشگاه برای همکاری با مشاغل بخش خصوصی آیداهو و از طریق این مشارکت ها باعث تقویت ، پرورش و ایجاد فرصت های اقتصادی جدید در این ایالت می شود. این کمک هزینه به تحقیق و توسعه فن آوری PEF در زمینه کاهش قندها و اسیدهای آمینه در سیب زمینی اعطا شد و در نتیجه منجر به کاهش احتمالی آکریل آمید در تولید تراشه های سیب زمینی شد.
مک دوگال ، استاد BSU و رئیس گروه شیمی و بیوشیمی ، گفت که تحقیق با بودجه اعطا شده بر روی تولید تراشه سیب زمینی متمرکز خواهد شد ، اما سایر سبزیجات ریشه را نیز شامل خواهد شد. "ما می توانیم یک Ph.D استخدام کنیم. دانشمندی که بتواند بین فیزیک غذا و ایالت Boise کار کند. " "این (یک موقعیت) یک رابط اساسی برای پر کردن شکاف علمی بین صنعت خصوصی و فضای دانشگاهی خواهد بود." مک دوگل گفت که این کمک هزینه همچنین فرصت های شغلی برای دانشجویان فراهم می کند و آنها را برای اشتغال آینده آماده می کند.
وی گفت: "دانش آموزانی كه روی این نوع پروژه ها كار می كنند ، این تحقیق است كه ارزش مستقیمی برای صنعت دارد ، بنابراین آنها مهارت ها و آموزش هایی را می یابند كه مستقیماً در محیط صنعتی قابل استفاده است."
فیزیک غذا دارای مجوز انحصاری سیستم های فن آوری PEF برای آمریکای شمالی ، ایرلند و انگلستان است و با DIL ، یک شرکت مستقر در آلمان و شریک فناوری غذایی آن Elea همکاری می کند. این کمک هزینه فرصتی برای شرکت است که می تواند یک فناوری را برای صنعت چیپس سیب زمینی و اسنک به بازار عرضه کند که توسط تولیدکنندگان فرانسوی استاندارد به صنعت تبدیل شده است.
جیم گراتزک ، مدیر فنی فیزیک غذا در بویز ، گفت: "لوکسی که این کمک هزینه برای ما فراهم می کند این است که به نوعی برای شرکتی عمیقاً پیش برویم که صادقانه بگویم هنوز قدرت آتش مالی ندارد و آنقدر عمیق نیست." "شرکت های بزرگ افرادی دارند که می توانند این کار را انجام دهند و رک و پوست کنده آنها آزمایشگاه دارند ، ما نداریم." پیشرفت های فن آوری مداوم در تکنیک های فرآوری مواد غذایی منجر به پیشرفت در اقدامات پایداری همراه با کاهش مکمل آکریل آمید ، ماده سرطان زا است که در غذاهای پخته شده در دمای بالا ایجاد می شود.
McDougal و دانشجویان و کارمندان BSU وی اطلاعات ویژه ای در مورد تأثیر PEF بر روی سیب زمینی در اختیار فیزیک غذایی قرار می دهند. مک دوگل گفت: "ما آنالیز قند کاهنده را با استفاده از ترکیبی از کروماتوگرافی مایع با تشخیص آئروسل شارژ انجام می دهیم." "ما تجزیه و تحلیل آمینو اسید را با استفاده از کروماتوگرافی گازی و طیف سنجی جرمی انجام می دهیم و سپس تجزیه و تحلیل آکریل آمید را با کروماتوگرافی مایع و طیف سنجی جرمی سه یا چهار برابر انجام می دهیم."
گراتزک هنگام بحث در مورد تأثیر PEF در کاهش مقدار آکریل آمید در غذاهای سرخ شده محتاط است. وی PEF را به عنوان "یک تکنیک هنگامی که با چیزهای دیگر استفاده می شود" ارائه می دهد که می تواند باعث کاهش سطح آکریل آمید شود. وی گفت: "نه اینكه PEF آكریل آمید می ریزد ، اما تغییرات PEF می گوید پدیده شستشو به آب ، كه باعث می شود ، سرعت سرخ كردن را نیز تغییر می دهد ، كه مطمئناً انجام می شود ، كه هر دو منجر به پایین آمدن آكریل آمید می شوند."
وی افزود: "شكر ، دما ، زمان ، سطح رطوبت - اینها تمام ورودی های آكریل آمید در پایان فرآیند سرخ كردن است." کاهش جامدات به صورت کاهش قندها و اسیدهای آمینه به پردازنده های سیب زمینی اجازه می دهد مقدار تولید آب گرم داغ را در تولید سرخ کرده و چیپس جایگزین یا کاهش دهند. گراتزک گفت: "اگر از بلانچینگ برای نرم شدن به تنهایی استفاده شود ، (PEF) می تواند روند بلانچینگ را از بین ببرد."
یکی دیگر از مزایای صرفه جویی در هزینه کاهش سایش تیغه های برش استفاده شده در فرآیند تولید سرخ و تراشه است. فناوری PEF دیواره های سلول را نرم می کند و باعث ساده تر شدن برش سیب زمینی می شود. گراتزک گفت: "برش بسیار نرمتر است ، بنابراین آنچه که سطح خاص نامیده می شود بسیار کمتر خواهید داشت." "بنابراین ، این امر می تواند با این واقعیت همراه باشد که آب خیلی راحت تر و با انرژی کمتری خارج می شود و منجر به کاهش جذب روغن در روغن سرخ شده یا چیپس سیب زمینی می شود." گراتزک افزود که در حال حاضر ، 5-10٪ مقدار زیادی نیست ، اما او امیدوار است که روند سرخ کردن را با مک دوگل بیشتر مطالعه کند.
فناوری PEF طی 20 سال گذشته به استاندارد صنعتي در بين توليدكنندگان فرانسوی تبديل شده است و هم اكنون به تدریج توسط برخی از تولیدكنندگان مواد غذایی چیپس و اسنك تصویب می شود. طبق گفته کارل کروگر ، رئیس مهندسی در فیزیک غذا در بویز ، اروپا همانطور که در صنعت سرخ کردن فرانسوی پیش رفت ، از انتقال تکنولوژی پیشرو است.
کروگر گفت: "در چند سال گذشته شاهد گسترش استفاده از PEF در چیپس سیب زمینی در اروپا بوده ایم." "این قابل توجه بوده است. شبیه جایی که ما در آن سیب زمینی سرخ کرده بودیم. ما کمی نوعی از آن کت ها را پشت سر خود سوار می شویم ، اما تعداد زیادی تولید کننده تراشه سیب زمینی داریم که با آنها صحبت می کنیم و علاقه شدیدی به PEF نشان می دهند. "
کروگر گفت که یک نگرانی مشترک در بین تولیدکنندگان مواد غذایی هنگام در نظر گرفتن فناوری جدید همان چیزی است که در صنعت غذا به عنوان "احساس دهان ، اصطلاحی که برای توصیف این کیفیت منحصر به یک مارک خاص است" شناخته می شود. این یک فرمول مخفی باشد یا یک سس مخفی ، شرکت ها به شدت از هویت مارک خود محافظت می کنند و وفاداری مشتری را حفظ می کنند. هیچ شرکتی نمی خواهد نوع معرفی روابط عمومی کوکاکولا که در اواسط دهه 1980 با معرفی "کک جدید" روبرو شد را تکرار کند.
کروگر گفت: "ما در واقع با یک مشتری بزرگ غذا روبرو شدیم که نمی خواست محصول آنها تغییر کند زیرا ما در حال تغییر فناوری بودیم." کروگر گفت که آنها توانستند به روشی پایدار ثابت کنند که فرآیند PEF دقیقاً سرخ کرده فرانسوی را که آنها همیشه تولید کرده بودند تولید می کند.
گراتزك معتقد است كه پیشرفت در فن آوری PEF به روند اصلی پذیرش آن در صنعت تراشه و میان وعده در آینده كمك خواهد كرد ، اما همچنین تشخیص می دهد كه صنایع غذایی همیشه زود پذیرای نوآوری نیستند. وی گفت: "پذیرش فناوری در صنعت ، به ویژه صنایع غذایی ، به طور كلی كند است." "این باید یک مشکل مهم را حل کند ، از نظر یک محصول جدید یا نوآوری ارزش قابل توجهی به ارمغان بیاورد ، یا باید صرفه جویی زیادی کند."
گراتزک فکر می کند یکی از دلایل اینکه فناوری PEF در آینده سریعتر به کار گرفته می شود این است که آنها دانش و تکنیک های کاربردی را توسعه داده اند که به طور معمول توسط تولید کنندگان تراشه در داخل نگهداری می شود. گراتزک گفت: "من فکر می کنم که این کمک هزینه به ویژه برای ما مفید است زیرا به ما امکان می دهد تحقیق در ایالت Boise و Boise را انجام دهیم به گونه ای که بتوانیم با ویژگی های خاص و ویژه مشکلات مشتری را حل کنیم."
"اگر آنها روغن کمتری بخواهند ، ما در این زمینه به آنها کمک خواهیم کرد ، اگر آنها می خواهند روغن را نگه دارند اما سرعت سرخ کردن بهتر است ، ما می توانیم در این زمینه به آنها کمک کنیم. " "به طور خلاصه ، فکر می کنم چیپس از سیب زمینی سرخ کرده پیچیده تر است ، شاید مشکلات موجود در چیپس کمی سخت تر باشد." گراتزک گفت که به دلایل مختلف تقریباً 20 پردازنده PEF در اروپا فروخته شده است.
وی گفت: "من گمان می كنم كه آنها آنها را به دلایل آكریل آمید ، دلایل كارایی عملیاتی و كیفیت محصول خریداری كرده اند."