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工業用食品フライヤーにおける揚げ油の劣化の継続的な監視

概要 フライ油の健康と性能に対する酸化(TOTOX)、脂肪酸(TBA)、および極性化合物(TPC)の影響を監視する単一のセンサー。 テストやサンプリングだけでなく、揚げるプロセス全体を監視します。

概要

揚げ物は最も古く、最も人気のある調理方法の2016つです。 揚げ油は高価であり、加熱するとかなりのエネルギーを消費するため、揚げ物の経済学では、揚げ物で油を複数のバッチに再利用する必要があります。 揚げ油の繰り返し使用は、油の揚げ物性能も低下させる化学的劣化のために危険であることが証明されています(Liu、M。et al。、XNUMX)。 使用済みフライ油の評価と適切な管理は、保健機関、食品メーカー、および消費者にとって大きな懸念事項です。 コストを抑えながら安全で健康的な揚げ物を確保することは、食品会社にとって持続可能なビジネスへの道です。

フライドポテトの典型的な工業用食品フライヤー| 出典:https://foodtechnologies.rosenqvists.com/articles/fantastic-frying-of-french-fries-4-key-factors-to-succeed/
フライドポテトの典型的な工業用食品フライヤー| 出典:https://foodtechnologies.rosenqvists.com/articles/fantastic-frying-of-french-fries-4-key-factors-to-succeed/

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フライ油が劣化するのはなぜですか?

 

揚げる過程で起こる最も頻繁な化学反応は、加水分解、重合と酸化、熱変化です。 これらの反応により、ポリマーやケトンなどのかなりの数の有害な化合物が生成され、フライ油の品質が大幅に変化します。 酸化ストレスは、突然変異誘発、細胞形質転換および癌、アテローム性動脈硬化症、心臓発作、慢性炎症性疾患などのさまざまな変性プロセスおよび疾患に関連しているため、生成された熱酸化化合物は注目に値します(Liu、M。et al。、2016)。

 

ほとんどの場合、フライ油の劣化は目視検査に基づいて評価されます。 たとえば、シェフ/工場のエンジニアは、経験を生かして、過度の発泡、臭い、喫煙、色の変化に基づいて、また食品を味わうことによって、いつオイルを廃棄するかを決定します。 ただし、これらの方法は主観的な性質があるため信頼性が低く、これらのパラメータは、オイルがすでに安全でなく再利用できない場合にのみ現れる可能性があります。

 

工業用フライヤーはどのようにフライ油を監視および管理しますか?

 

工業用揚げ物では、品質スタッフは、最適な品質を維持するために、揚げ物操作中にいくつかの化学的パラメータを監視する場合があります。 実際、揚げ油を監視することは、味だけでなく消費者の健康にも影響を与える可能性のある完成スナック製品への不快な影響を回避するために不可欠です。

製造工場には通常、コストを大幅に削減しながら、オイルの寿命を延ばすように設計されたフィルタリングシステムがあります。 ただし、揚げ油と脂肪の物理的および化学的特性は長期間使用すると大幅に変化する傾向があるため、油の進行性の劣化を示すパラメータを特定することは依然として重要です。

 

揚げ物を最適化するためにフライヤーはどのような品質指標を使用しますか?

 

これらの食品加工工場のエンジニアは、揚げ物の品質を確保するためのプログラムを開発および実施する際に使用する揚げ油の最良の化学的指標は何かという疑問を投げかけられます。 次のように使用されるさまざまなインデックスがあります。

  • 遊離脂肪酸(酸価)
  • 全極性材料(TPM)
  • 重合トリグリセリド
  • ハンドメードの石鹸
  • Lovibondカラー
  • アニシジン値
  • 過酸化水素値
  • 油安定性指数(OSI)

揚げ油の品質を評価するために、発煙点、色、味、臭い、泡の持続性、粘度などの物理的指標が使用されます。

出典:「フライ油の劣化を評価するための静電容量センサープローブ」– https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

レストランおよび産業用フライ業界の主要な多国籍企業は、フライヤー内の油の化学的パラメーターと揚げる食品の品質との間の直接的なリンクを確立するために多くの資金を投資してきました。 つまり、オペレーターは分解油のさまざまなパラメーターを監視するだけでなく、それらのパラメーターを食品の官能的品質に関連付ける必要があります。

機器メーカーは顧客と協力して、石油を廃棄するためのエンドポイントを確立します。 何年にもわたって多くの異なるテストシステムが導入されてきましたが、食品品質のエンドポイントを決定することを約束する潜在的なユーザーはほとんどいないため、フードサービスや工業用フライヤーに定着しているものはほとんどありません。 これを行うには、揚げ物の研究が必要です。これは、費用と時間がかかり、感覚研究を実施してデータを適切に分析するために外部の専門知識を必要とすることがよくあります。

粘度データがフライ油の品質の信頼できる指標であるのはなぜですか?

ヨウ素価(IV)は、オイルの適合性の評価に使用されます。 ガルバ他脂質の酸化反応と不飽和脂肪酸と酸素の間のヒドロペルオキシド形成のために、IVの高い油は性能が悪いと報告しました。 また、遊離脂肪酸(FFA)、高分子トリグリセリド、アニシジン値(AV)、および重合酸化物質(POM)は、フライ油の品質の指標として広く使用されていますが、それ自体で決定的なものではありません。

特に、揚げる際の粘度の上昇は、揚げ物の油摂取量の増加の原因であると一部の研究者によって特定されています(Guillaumin、1988; Moreira et al。、1997)。 さらに、繰り返し揚げる際の揚げ物媒体の粘度および密度の変化は、食品表面からの浮力のある気泡の除去に影響を及ぼし、その結果、油から揚げる食品への対流熱伝達に影響を与えることが期待できる。

粘度は、FFA、POM、TPC、Lovibond Color Valueなどの他の化学的指標と非常によく相関します。これは、さまざまな研究で実証されており、その一部を以下に示します。

粘度とTPC

図1 - 加熱時間の増加に伴うTPCおよび粘度測定(容量測定も)の傾向を示します。 出典:「フライ油の劣化を評価するための静電容量センサープローブ」– https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

粘度とカラーロビボンド値、遊離脂肪酸(FFA)、重合および酸化材料(POM)との相関

図2 - (a)赤色のLovibond値(b)FFA(c)POM(d)加熱時間の増加に伴う粘度(帯域幅)を使用した測定。 出典:「フライ油の品質をその場で評価するための新しいセンサーの開発と評価」– https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z


図3 - 粘度(帯域幅)とカラーロビボンドの傾向。 出典:「フライ油の品質をその場で評価するための新しいセンサーの開発と評価」– https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z


図4 - 粘度(帯域幅)とFFAの傾向。 出典:「フライ油の品質をその場で評価するための新しいセンサーの開発と評価」– https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

加熱時間とともに粘度がどのように変化するかを示す研究

研究者は回帰分析を実行しました(https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021)揚げ物のバッチ数に対する粘度の依存性を調べるため。 分析は、高い揚げ物負荷について、粘度が二次多項式に従う揚げ物バッチ数に関連していることを示した。

油の種類(パーム油とオリーブオイル)の線形回帰分析では、揚げ物と加熱中の油の粘度は、新鮮な油の粘度と、揚げ物と加熱のプロセス中に生成されるさまざまなポリマー化合物クラスの濃度の関数であることが示されました。 この式は、揚げ物と加熱中に同じ化合物クラスが生成されるという条件で、他の種類の油にも有効です。

図5 - 加熱時間に伴う粘度の変化、研究によると二次多項式関数に従った。 出典:「手のひらとオリーブオイルの粘度、密度、動的界面張力に対する繰り返しの揚げ物の影響」– https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

粘度とトリグリセリドの含有量

研究と実験データ(Olivares-Carrillo et al。、2014)は、揚げる間に起こる主な化学反応は、いくつかのトリグリセリドの破裂と、C18:2およびC18:3脂肪酸鎖を含むトリグリセリドの付加重合であることを明らかにしています。後者の反応は、観察された急激な粘度増加の原因です。

粘度は、揚げるプロセスによって引き起こされるトリグリセリド含有量の損失を追跡するための優れた指標を提供します。 トリグリセリド含有量と大豆油の(特定の)粘度との間の定量的関係は、研究者によって確立されました。

フィギュア 6大豆油のトリグリセリド含有量とゼロせん断粘度の調理時間による変化と確立 出典:「熱劣化による油組成変化の尺度としての粘度、応用レオロジー」– http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667


 

フィギュア 7トリグリセリドの比粘度と重量%の相関関係。 出典:「熱劣化による油組成変化の尺度としての粘度、応用レオロジー」– http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

比粘度nsp =(n – n0)/ n0、ここで、参照粘度n0は、「ゼロ調理時間」での元の油サンプルに対応する粘度です。 確立された相関重み%(トリグリセリド)= 96.28 – 2.75 nsp

フライ油をリアルタイムで監視するためのシンプルなインラインセンシングシステムの必要性

これまで、フライ油のさまざまな化学的および物理的パラメータを測定するために、さまざまな方法が開発および導入されてきました。 たとえば、食品産業における油の品質を制御するための化学感覚システム、フーリエ変換赤外(FTIR)による良好な油と許容できない油の区別、誘電定数、発煙点と粘度を測定するためのクロマトグラフィー、および揚げ油のTPC率を決定するための画像分析。 ただし、これらの方法は主にに基づいています サンプリング 複雑で、時間と費用がかかります。 したがって、揚げ油の品質を評価するのに役立つ簡単な検知システムを開発する必要があります。

油の誘電率の変化に基づいて全極性材料(TPM)をテストすることにより、揚げ油の品質を測定する機器があります。 FFAおよびTPCテストキットは、オイルの呈色反応に基づいています。 ただし、これらのデバイスには、複雑な校正要件、さまざまな種類のオイルへの適合性、明確な温度依存性など、いくつかの制限があります。

 

センサーは「難しい」揚げ物条件で信頼できるものでなければなりません

フライ油の用途では、最も重要な要素がXNUMXつあります。それは、清浄度です。 フライ油はダイナミックな環境です。 ポリマー(茶色の堆積物)がフライヤーの加熱面に形成され始め、フライヤーのさまざまなセクションに堆積します。 これらのポリマーは、強力な苛性クリーナーとスクラブを使用して除去されます。 センサー自体の多くはポリマーが堆積する傾向があるため、機器の感度が低下し、パフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。

したがって、測定用に配置されたセンサーは、簡単に清掃でき、そのような環境で測定を生成できる必要があります。 さらに良いことに、センサーがクリーニングサイクルを支援し、クリーニングフェーズのエンドポイントを検出するのに役立ちます。

継続的なオイル追跡用のインライン粘度計

さまざまな研究により、粘度が揚げ物プロセスにおける油の品質の信頼できる指標であることが立証されています。 これは、POM、FFA、TPM、トリグリセリド含有量、色の値などの他の重要な化学的指標との合理的な相関関係を示しています。

オイルの粘度を測定することは、オイルの状態を迅速に判断する方法であり、資産の準備状況を評価する上で重要なパラメーターと見なされます。 赤外線(IR)分光法やその他のバルク特性センサーを補完できる粘度センサーは、瞬時のオンライン粘度および温度データを提供し、可動部品がなく、動作範囲が広く、他のセンサーと統合するためのユニバーサルプラグアンドプレイ接続を提供しますハンドヘルド製品。

SRVなどのインライン粘度計により、フロアのエンジニアがセンサーからの連続粘度データを監視して操作できるようになります。 このデータからの自動化の可能性に加えて、サンプリングやその他の手動介入を伴う従来の方法と比較して、非常に効率的です。

図8 - (a)ハンドヘルドTPM測定装置(左側)(b)テストロッドを使用した遊離脂肪酸の測定(右側)–どちらも、工場フロアのエンジニア/オペレーターによる定期的な手動測定が必要です。

 


バランスの取れたねじり共振器–粘度計テクノロジーのゲームチェンジャー

 

SRV-トリクランプ

図9–レオニクス SRV 粘度計–継続的なオイル劣化追跡用

 

 

動作原理-インラインプロセス粘度密度監視制御管理-レオニックスバランス型共振器センサーテクノロジーホワイトペーパー

図10 - Sensoりおperating Principle, 続きを読む: https://rheonics.com/whitepapers/

  • RheonicsSRV粘度技術は超安定性を利用しています torsionally balancedmechanicalレゾネーター (米国特許第9,267,872号)その振動は、
  • 流体の粘性が高いほど、共振器の機械的減衰が大きくなります。 減衰を測定することにより、粘度と密度の積が推定されます。
  • 共振器は、センサー本体に取り付けられた電磁トランスデューサーによって励起および検出されます。
  • ダンピングは、Rheonicsの特許取得済みの実証済みおよび特許取得済みのゲートフェーズロックループテクノロジーによって測定されます
  • これらのXNUMXつの主要なテクノロジーに基づいて、SRV粘度センサーは、手のひらに収まるほど小さいと同時に、安定した再現性のある高精度のオイル粘度測定を提供します。

Rheonics SRVセンサーは、油で揚げる容器に直接挿入するように構築された小型のフォームファクターセンサーです。 粘度測定の非常に高い精度と安定性により、フライ油中の不要な物質/化合物の最小変動と蓄積を迅速に検出できます。

Rheonics SRVインライン粘度計はリアルタイムのフライ油品質モニターにどのように使用されますか?

測定を継続的に行うインライン粘度計により、工場のエンジニアは次のことを達成できます。

  • 自動監視のために、新鮮なオイルとモディファイアを投与して、望ましいオイル品質を維持します
  • サンプリングの周期性を確認するには–さまざまなパラメータの詳細な測定を実行するためにラボサンプルをいつ採取する必要があるかを決定します
  • 異常または予期しない動作を検出し、修正措置を講じます
  • トレンドがオフの場合は、油や揚げ物に作用する
  • 揚げ物のすべてのバッチを追跡し、チップの正確なパックまで追跡します!

図11 - Rheonicsソフトウェアインターフェースの概要

 

Rheonicsインライン粘度計SRVは、食品プロセスに適した特性により、フライヤーオペレーターの生活をさらに楽にします。

  • 衛生的および衛生的な接続
  • 完全なセンサーはCIP(定置洗浄)と互換性があります
  • 測定は非常に再現性が高く、正確な結果が得られます
  • オンボード温度補償付き
  • 再校正は不要ですが、現場での迅速な校正検証をサポートします(FDA適合)
  • 複数のプラント間で同じ相関関係を再利用し、再プログラミングなしでプローブを交換/交換できるセンサー間の再現性
  • 流体構造に影響を与えないサブミクロンの振動振幅で動作する基盤技術により、流体自体の正確な測定が可能になります
  • プロセスラインに直接簡単にインストールでき、バイパスも不要で、フローが中断することもありません。
  • 密閉接続(IP316K)を備えた69Lステンレス鋼製の堅牢なセンサーで、高温、高圧、酸性およびアルカリ性の洗浄をサポートします
  • メンテナンスなしで生涯の運用コストを削減
  • 非常に高いROI(投資収益率)

あなたの顧客を喜ばせながらあなたの揚げ物操作の安全を確保してください!

最後に、オペレーターの注意を必要とせず、オペレーターがフライヤーを介して最大のスループットを得ることに集中できるようにする、真にインラインのオンラインフライ油センサー。

リファレンス

  1. ギヨマン、R.、1988年。食品への脂肪浸透の動力学。 で:Varela、G.、Bender、AE、Morton、ID(Eds。)、Frying of Food:Principles、Changes、NewApproaches。 Ellis Horwood Ltd.、チチェスター、82〜90ページ。
  2. モレイラ、RG、サン、X。、チェン、Y.、1997年。揚げるトルティーヤチップスの油摂取に影響を与える要因。 Journal of Food Engineering 31(4)、485–498。
  3. MatthausB。他の高安定性油と比較した揚げ物へのパーム油の使用。 Eur J Lipid Sci Technol 2007; 109(4):400–9。
  4. Garba ZN、Gimba CE、Emmanuel P. Jatropha CurcasSeedからのバイオベースの変圧器油の製造と特性評価。 J Phys Sci 2013; 24(2):49–61。
  5. Kress-Rogers E、Gillatt PN、Rossell JB フライ油の品質をその場で評価するための新しいセンサーの開発と評価。 Food Control 1990; 1(3):163–78。
  6. Kalogianni、EP; Karapantsios、TD; Miller、R。パームオイルとオリーブオイルの粘度、密度、動的界面張力に対する繰り返し揚げの影響。 Journal of Food Engineering 2011、105(1)、169–179。
  7. Liu、M。etal。 フライ油の劣化のマイクロ流体評価。 科学担当者6、27970; 土井:10.1038 / srep27970(2016)。
  8. Olivares-Carrillo P、de los Rias AP、Quesada-Medina J、Hernandez Cifre JG、Diaz Banos FG:熱劣化による油組成変化の尺度としての粘度、Appl。 レオル。 24(2014)53667

アプリケーションの推奨製品

  • 広い粘度範囲–プロセス全体を監視します
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  • すべての金属(316Lステンレス鋼)構造
  • 組み込みの流体温度測定
  • 既存のパイプに簡単に設置できるコンパクトなフォームファクター
  • 清掃が簡単で、メンテナンスや再構成が不要
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