Endüstriyel gıda kızartma makinelerinde kızartma yağı bozulmasının sürekli izlenmesi

Kızartma, en eski ve en popüler pişirme yöntemlerinden biridir. Kızartma yağı pahalıdır ve ısıtılması önemli ölçüde enerji tüketir, bu nedenle kızartma ekonomisi, fritözdeki yağın birden fazla parti için yeniden kullanılmasını gerektirir. Kızartma yağının tekrar tekrar kullanılmasının, yağın kızartma performansını da düşüren kimyasal bozulma nedeniyle tehlikeli olduğu kanıtlanmıştır (Liu, M. et al., 2016). Kullanılmış kızartma yağının değerlendirilmesi ve uygun şekilde yönetilmesi sağlık kuruluşları, gıda üreticileri ve tüketiciler için büyük bir endişe kaynağıdır. Maliyetleri kontrol altında tutarken güvenli ve sağlıklı kızarmış ürünler sağlamak, gıda şirketleri için sürdürülebilir işlere giden yoldur.

Kızartma yağı neden bozulur?

Kızartma işleminde en sık meydana gelen kimyasal reaksiyonlar hidroliz, polimerizasyon ve oksidasyon, termal değişimdir. Bu reaksiyonlar, kızartma yağının kalitesini önemli ölçüde değiştiren polimer ve ketonlar gibi önemli sayıda zararlı bileşik üretir. Oksidatif stres, örneğin mutajenez, hücre transformasyonu ve kanser, ateroskleroz, kalp krizleri ve kronik inflamatuar hastalıklar gibi çeşitli dejeneratif süreçler ve hastalıklar ile ilişkili olduğundan, üretilen termoksidasyon bileşikleri dikkati hak etmektedir (Liu, M. ve diğerleri, 2016).

Çoğu durumda kızartma yağının bozulması görsel incelemeye dayalı olarak değerlendirilir. Örneğin, şefler/fabrika mühendisleri, aşırı köpürme, koku, duman, renk değişiklikleri ve gıda ürünlerinin tadına bakarak yağın ne zaman atılacağına karar vermek için deneyimlerini kullanırlar. Ancak, bu yöntemler subjektif yapıları nedeniyle güvenilir değildir ve bu parametreler ancak petrolün yeniden kullanım için zaten güvensiz hale gelmesi durumunda ortaya çıkabilir.

Endüstriyel fritözler kızartma yağını nasıl izler ve yönetir?

Endüstriyel kızartmada, kalite personeli optimum kaliteyi korumak için kızartma işlemi sırasında çeşitli kimyasal parametreleri izleyebilir. Aslında, kızartma yağının izlenmesi, bitmiş atıştırmalık ürünlerde yalnızca lezzeti değil, aynı zamanda tüketicilerin sağlığını da etkileyebilecek istenmeyen etkileri önlemek için çok önemlidir.

Üretim tesislerinde genellikle yağın ömrünü uzatmak ve maliyetleri önemli ölçüde azaltmak için tasarlanmış bir filtreleme sistemi bulunur. Bununla birlikte, yoğun kullanımdan sonra kızartılmış sıvı ve katı yağın fiziksel ve kimyasal özelliklerinin önemli ölçüde değişme eğiliminde olması gerçeğinin bir sonucu olarak, yağın ilerleyici bir bozunmasını gösteren parametreleri belirlemek yine de önemlidir.

Fritözler, kızartmayı optimize etmek için hangi kalite indeksini kullanır?

Bu gıda işleme tesislerinde çalışan mühendislere şu soru sorulur: Kızartılan gıdanın kalitesini sağlamak için bir program geliştirirken ve uygularken kızartma yağının kullanılması için en iyi kimyasal indeks nedir? Gibi kullanılan birçok farklı endeks vardır:

• Serbest yağ asidi (asit değeri)
• Toplam polar malzemeler (TPM)
• polimerize trigliserit
• Sabunlar
• aşk bağı rengi
• anisidin değeri
• Peroksit değeri
• Yağ stabilite indeksi (OSI)

Kızartma yağının kalitesini değerlendirmek için duman noktası, renk, tat, koku, köpük kalıcılığı ve viskozite gibi fiziksel göstergeler kullanılır.

Kaynak: "Kızartma yağı bozulmasını değerlendirmek için kapasitif sensör probu" – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Restoran ve endüstriyel kızartma endüstrisindeki büyük çok uluslu şirketler, fritözlerdeki yağın kimyasal parametreleri ile kızartılan yiyeceğin kalitesi arasında doğrudan bir bağlantı kurmak için çok para yatırdı. Bu, operatörlerin yalnızca bozunan yağın farklı parametrelerini izlemekle kalmayıp, bu parametreleri gıdanın duyusal kalitesiyle ilişkilendirmeleri gerektiği anlamına gelir.

Ekipman üreticileri, yağın atılması için uç noktalar oluşturmak için müşterileriyle birlikte çalışır. Yıllar boyunca birçok farklı test sistemi tanıtıldı, ancak çok az sayıda potansiyel kullanıcı gıda kalitesi son noktalarını belirleme taahhüdünde bulunacağından, yemek servisi ve endüstriyel fritözler ile çok azı tutundu. Bunu yapmak, pahalı, zaman alıcı ve genellikle duyusal çalışmalar yürütmek ve verileri uygun şekilde analiz etmek için dışarıdan uzmanlığa ihtiyaç duyan bir kızartma çalışması gerektirir.

Yağların uygunluğunun değerlendirilmesi için iyot değeri (IV) kullanılır. Garba et al. yüksek IV'lü yağın, lipidlerin oksidasyon reaksiyonları ve doymamış yağ asitleri ile oksijen arasındaki hidroperoksit oluşumu nedeniyle düşük performans sergilediğini bildirmiştir. Ayrıca, serbest yağ asidi (FFA), polimerik trigliseritler, anisidin değeri (AV) ve polimerize ve oksitlenmiş malzeme (POM), kızartma yağı kalitesinin göstergeleri olarak yaygın olarak kullanılır, ancak kendi başlarına kesin değildir.

Özellikle, tekrarlanan kızartma sırasında viskozitedeki artış, bazı araştırmacılar tarafından kızartılmış gıdaların yağ alımındaki artıştan sorumlu faktör olarak tanımlanmıştır (Guillaumin, 1988; Moreira ve diğerleri, 1997). Ayrıca, tekrarlanan kızartma sırasında kızartma ortamının viskozitesindeki ve yoğunluğundaki değişikliklerin, gıda yüzeyinden yüzen kabarcıkların çıkarılmasını ve sonuç olarak, yağdan kızartma yapılan gıdaya konvektif ısı transferini etkilemesi beklenebilir.

Viskozite, bazıları aşağıda gösterilen çeşitli çalışmalarla gösterildiği gibi FFA, POM, TPC, Lovibond Renk Değeri gibi diğer kimyasal göstergelerle çok iyi bağıntılıdır.

Viskozite ve TPC

Şekil 1 - Isıtma süresindeki artışla birlikte TPC ve viskozite ölçümlerinin (ayrıca kapasitif ölçümler) eğilimini gösterir. Kaynak: "Kızartma yağı bozulmasını değerlendirmek için kapasitif sensör probu" – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Viskozite ve Renk Lovibond değeri ile korelasyon, Serbest Yağ Asidi (FFA), Polimerize ve Oksitlenmiş Malzeme (POM)

Şekil 2 - (a) Kırmızı renk Lovibond değeri (b) FFA (c) POM (d) Isıtma süresinin artmasıyla Viskozite (Bant genişliği) ile ölçümler. Kaynak: "Kızartma yağı kalitesinin yerinde değerlendirilmesi için yeni bir sensörün geliştirilmesi ve değerlendirilmesi" – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Şekil 3 - Viskozite (Bant genişliği) ve Renk Lovibond trendleri. Kaynak: "Kızartma yağı kalitesinin yerinde değerlendirilmesi için yeni bir sensörün geliştirilmesi ve değerlendirilmesi" – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Şekil 4 - Viskozite (Bant genişliği) ve FFA trendleri. Kaynak: "Kızartma yağı kalitesinin yerinde değerlendirilmesi için yeni bir sensörün geliştirilmesi ve değerlendirilmesi" – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Viskozitenin ısıtma süresi ile nasıl geliştiğini gösteren çalışmalar

Araştırmacılar regresyon analizi yapmışlardır (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) viskozitenin kızartma partilerinin sayısına bağımlılığını incelemek için. Analiz, yüksek kızartma yükü için viskozitenin, ikinci dereceden bir polinom denklemini takiben kızartma parti numarası ile ilişkili olduğunu göstermiştir.

Yağ türleri (Palm ve zeytinyağı) için lineer regresyon analizi, kızartma ve ısıtma sırasında yağ viskozitesinin, taze yağ viskozitesinin ve kızartma ve ısıtma işlemi sırasında üretilen farklı polimer bileşik sınıflarının konsantrasyonunun bir fonksiyonu olduğunu göstermiştir. Bu denklem, kızartma ve ısıtma sırasında aynı bileşik sınıflarının oluşması şartıyla diğer yağ türleri için de geçerlidir.

Şekil 5 - Isıtma süresi ile viskozite gelişimi, çalışmaya göre ikinci dereceden bir polinom fonksiyonu izledi. Kaynak: “Tekrarlanan kızartmanın hurma ve zeytinyağının viskozitesi, yoğunluğu ve dinamik arayüzey gerilimi üzerindeki etkisi” – https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

Viskozite ve Trigliserit içeriği

Çalışmalar ve deneysel veriler (Olivares-Carrillo et al., 2014), derin kızartma sırasında meydana gelen ana kimyasal reaksiyonların bazı trigliseritlerin parçalanması ve C18:2 ve C18:3 yağ asidi zincirleri içeren trigliseritlerin ilave polimerizasyonu olduğunu ortaya koymaktadır. ikinci reaksiyon, gözlemlenen ani viskozite artışından sorumludur.

Viskozite, derin kızartma işlemlerinden kaynaklanan trigliserit içeriğindeki kaybı takip etmek için mükemmel bir indeks sağlar. Soya fasulyesi yağının trigliserit içeriği ile (spesifik) viskozitesi arasındaki kantitatif ilişki, araştırmacılar tarafından kurulmuştur.

şekil 6 - Soya fasulyesi yağının trigliserit içeriğinin ve sıfır kesme viskozitesinin pişirme süresi ile evrimi ve tespit edildi. Kaynak: “Termal Bozunma, Uygulamalı Reoloji Nedeniyle Yağ Bileşimi Değişikliklerinin Bir Ölçüsü Olarak Viskozite” – http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

şekil 7 - Spesifik viskozite ile trigliseridin ağırlık yüzdesi arasındaki korelasyon. Kaynak: “Termal Bozunma, Uygulamalı Reoloji Nedeniyle Yağ Bileşimi Değişikliklerinin Bir Ölçüsü Olarak Viskozite” – http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Spesifik viskozite nsp = (n – n0)/n0, burada referans viskozite n0 "sıfır pişirme süresinde" orijinal yağ örneğine karşılık gelendir. Belirlenen korelasyon ağırlığı %(trigliserit) = 96.28 – 2.75 nsp

Bugüne kadar kızartma yağının farklı kimyasal ve fiziksel parametrelerini ölçmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiş ve tanıtılmıştır. Örneğin, gıda endüstrilerinde yağın kalitesini kontrol etmek için kemosensör sistem, Fourier iyi ve kabul edilemez yağlar arasında ayrım yapmak için kızılötesini (FTIR) dönüştürür, dielektrik sabiti, duman noktası ve viskoziteyi ölçmek için kromatografi ve kızartma yağındaki TPC oranını belirlemek için görüntü analizi . Ancak bu yöntemler ağırlıklı olarak örnekleme ve karmaşık, zaman alıcı ve pahalıdır. Bu nedenle, kızartma yağının kalitesinin değerlendirilmesine yardımcı olacak basit bir algılama sisteminin geliştirilmesi gerekmektedir.

Yağın dielektrik sabitindeki değişikliklere dayalı olarak toplam polar malzemeleri (TPM) test ederek kızartma yağının kalitesini ölçen araçlar vardır. FFA ve TPC test kitleri, yağın renk reaksiyonuna dayanmaktadır. Ancak, bu cihazlarda karmaşık kalibrasyon gereksinimi, farklı yağ türleri için uygunluk ve farklı sıcaklık bağımlılıkları gibi bazı sınırlamalar vardır.

Sensör, 'zor' kızartma koşullarında güvenilir olmalıdır

Kızartma yağı uygulamasında çok önemli olan bir faktör vardır – temizlik. Kızartma yağları dinamik bir ortamdır. Fritözün ısıtma yüzeylerinde polimerler (kahverengi birikim) oluşmaya başlar ve fritözün çeşitli bölümlerinde birikir. Bu polimerler, güçlü kostik temizleyiciler ve ovma kullanılarak uzaklaştırılır. Sensörlerin çoğu, polimer birikintilerine eğilimlidir, bu da aleti daha az hassas hale getirir ve bu da performansını olumsuz etkileyebilir.

Bu nedenle ölçümler için kullanılan sensör kolayca temizlenebilir olmalı ve bu tür ortamlarda ölçüm üretebilmelidir. Daha da iyisi, sensör temizleme döngülerine yardımcı oluyorsa ve temizlik aşaması için bitiş noktalarının tespit edilmesine yardımcı oluyorsa.

Çeşitli araştırmalar, viskozitenin kızartma işlemlerinde yağ kalitesinin güvenilir bir göstergesi olduğunu ortaya koymaktadır. POM, FFA, TPM, trigliserit içeriği ve renk değerleri gibi diğer önemli kimyasal göstergelerle makul korelasyonlar gösterir.

Yağın viskozitesini ölçmek, yağın durumunu belirlemenin hızlı bir yöntemidir ve varlığın hazır olup olmadığını değerlendirmede önemli bir parametre olarak kabul edilir. Kızılötesi (IR) spektroskopisini ve diğer toplu özellik sensörlerini tamamlayabilen viskozite sensörü, anlık çevrimiçi viskozite ve sıcaklık verileri sağlar, hareketli parça içermez ve geniş bir çalışma aralığına sahiptir ve diğerleriyle ve diğerleriyle entegrasyon için evrensel tak ve çalıştır bağlantısı sunar. el ürünleri.

SRV gibi bir hat içi viskozimetre, zemindeki mühendislerin sensörden gelen sürekli viskozite verilerini izleyebilmesini ve bunlara göre hareket edebilmesini sağlar. Bu verilerden elde edilen otomasyon olanaklarına ek olarak, örnekleme ve diğer manuel müdahaleleri içeren geleneksel yöntemlere kıyasla son derece verimlidir.

Şekil 8 - (a) El tipi TPM ölçüm cihazı (solda) (b) Test çubuğu kullanılarak serbest yağ asitlerinin ölçülmesi (sağda) – her ikisi de fabrika katındaki mühendislerden/operatörlerden düzenli, periyodik manuel ölçümler gerektirir

Dengeli burulma rezonatörü – Viskozimetre teknolojisinde ezber bozan

Şekil 9 - Rheonics SRV Viskozimetre – Sürekli yağ bozulması takibi için

Şekil 10 - Sensooperating Principle, Daha fazla oku: https://rheonics.com/whitepapers/

• Rheonics SRV viskozite teknolojisi, ultra kararlı torsionally balancedmechanical rezonatör (ABD patenti 9,267,872), salınımları sıvının viskozitesi tarafından sönümlenir.
• Akışkan ne kadar viskoz olursa, rezonatörün mekanik sönümü o kadar yüksek olur. Sönümleme ölçülerek viskozite ve yoğunluk çarpımı tahmin edilir.
• Rezonatör, sensörün gövdesine monte edilmiş bir elektromanyetik dönüştürücü vasıtasıyla uyarılır ve algılanır.
• Sönümleme şu şekilde ölçülür: Rheonics patentli kanıtlanmış ve patentli geçitli faz kilitli döngü teknolojisi
• Bu iki temel teknolojiye dayanan SRV viskozite sensörü, avucunuzun içine sığacak kadar küçük olmakla birlikte, yağ viskozitesinin kararlı, tekrarlanabilir ve son derece hassas ölçümlerini sağlar.

Rheonics SRV Sensörü, doğrudan yağda kızartma kaplarına yerleştirilmek üzere tasarlanmış küçük form faktörlü bir sensördür. Viskozite ölçümünün son derece yüksek doğruluğu ve kararlılığı, kızartma yağında istenmeyen maddelerin/bileşiklerin birikmesinin ve en küçük değişimin bile hızla tespit edilmesini sağlar.

Sürekli ölçüm yapan bir hat içi viskozimetre, fabrikadaki mühendislerin aşağıdakileri elde etmesini sağlar:

• İstenilen yağ kalitesini korumak için otomatik izleme, taze yağ ve değiştiricilerin dozajlanması
• Örnekleme periyodikliğini kontrol etmek için - çeşitli parametrelerin derinlemesine ölçümünü gerçekleştirmek için bir laboratuvar örneğinin ne zaman alınması gerektiğini belirleyin
• Herhangi bir anormalliği veya beklenmeyen davranışı tespit edin ve düzeltici önlemler alın
• Eğilim kapalıysa, yağ veya ürün kızartıldığında harekete geçin
• Tam cips paketine kadar her bir kızarmış ürün grubunu takip edin ve takip edin!

Şekil 11 - Genel Bakış Rheonics yazılım Arayüz

Rheonics Hat içi viskozimetre SRV, gıda proseslerine çok uygun olmasını sağlayan özellikleriyle fritöz operatörünün hayatını daha da kolaylaştırır.

• Sıhhi ve hijyenik bağlantılar
• Eksiksiz sensör CIP (yerinde temizlik) uyumludur
• Ölçümler, doğru sonuçlar veren son derece tekrarlanabilir
• Yerleşik sıcaklık telafisi ile
• Yeniden kalibrasyon gerektirmeyen ancak hızlı saha içi kalibrasyon doğrulamasını destekleyen (FDA uyumluluğu)
• Birden fazla tesiste aynı korelasyonun yeniden kullanılmasına ve herhangi bir yeniden programlama olmaksızın probların değiştirilmesine/değiştirilmesine izin veren sensörler arası tekrar üretilebilirliğe sahip olma
• Akışkan yapısını etkilemeyen mikron altı titreşim genlikleri üzerinde çalışan temel teknoloji, size akışkanın kendisinin doğru ölçümünü verir
• Doğrudan proses hattına kolay kurulum sağlar, by-pass gerektirmez, akışta kesinti olmaz
• Yüksek sıcaklık, yüksek basınç, asidik ve alkali temizliği desteklemek için sızdırmaz bağlantılara (IP316K) sahip 69L paslanmaz çelikten yapılmış sağlam bir sensör
• Sıfır bakım ile düşük ömür boyu işletme maliyetleri
• Çok yüksek YG (yatırım getirisi)

Müşterilerinizi memnun ederken kızartma operasyonunuzun güvenliğini sağlayın!

Son olarak, operatörün dikkatini gerektirmeyen ve operatörlerin fritözlerden maksimum verim elde etmeye odaklanmasına yardımcı olan gerçek bir hat içi çevrimiçi kızartma yağı sensörü.

1. Guillaumin, R., 1988. Yiyeceklerde yağ penetrasyonunun kinetiği. İçinde: Varela, G., Bender, AE, Morton, ID (Ed.), Yiyeceklerin Kızartılması: İlkeler, Değişiklikler, Yeni Yaklaşımlar. Ellis Horwood Ltd., Chichester, s. 82-90.
2. Moreira, RG, Sun, X., Chen, Y., 1997. Derin yağda kızartmada tortilla cipslerinde yağ alımını etkileyen faktörler. Gıda Mühendisliği Dergisi 31 (4), 485–498.
3. Matthaus B. Diğer yüksek stabiliteye sahip yağlara kıyasla kızartma için hurma yağı kullanımı. Eur J Lipid Sci Technol 2007;109 (4):400–9.
4. Garba ZN, Gimba CE, Emmanuel P. Jatropha Curcas Seed'den biyobazlı transformatör yağı üretimi ve karakterizasyonu. J Phys Sci 2013;24(2):49–61.
5. Kress-Rogers E, Gillatt PN, Rossell JB. Kızartma yağı kalitesinin yerinde değerlendirilmesi için yeni bir sensörün geliştirilmesi ve değerlendirilmesi. Gıda Kontrolü 1990;1(3):163–78.
6. Kalogianni, EP; Karapantsios, TD; Miller, R. Tekrarlanan Kızartmanın Hurma ve Zeytinyağının Viskozitesi, Yoğunluğu ve Dinamik Arayüzey Gerginliği Üzerindeki Etkisi. Gıda Mühendisliği Dergisi 2011, 105(1), 169–179.
7. Liu, M. et al. Kızartma Yağı Bozunmasının Mikroakışkan Değerlendirmesi. bilim 6, 27970; doi: 10.1038/srep27970 (2016).
8. Olivares-Carrillo P, de los Rias AP, Quesada-Medina J, Hernandez Cifre JG, Diaz Banos FG: Termal bozulma nedeniyle yağ bileşimi değişikliklerinin bir ölçüsü olarak viskozite, Appl. reol. 24 (2014) 53667.