Continue bewakingoring van de afbraak van frituurolie in industriële friteuses voor levensmiddelen

Frituren is een van de oudste en meest populaire kookmethodes. Frituurolie is duur en het verhitten ervan verbruikt veel energie, dus economisch gezien vereist het hergebruik van de olie in de friteuse voor meerdere batches. Het herhaaldelijk gebruik van frituurolie is gevaarlijk gebleken vanwege chemische degradatie die ook de frituurprestaties van de olie verslechtert (Liu, M. et al., 2016). De beoordeling en het juiste beheer van gebruikte frituurolie is een onderwerp van grote zorg voor gezondheidsinstanties, voedselproducenten en consumenten. Zorgen voor veilige en gezonde gefrituurde producten en tegelijkertijd kostenbeheersing is de weg naar duurzaam ondernemen voor voedingsbedrijven.

Waarom wordt frituurolie afgebroken?

De meest voorkomende chemische reacties die optreden tijdens het frituurproces zijn hydrolyse, polymerisatie en oxidatie, thermische verandering. Deze reacties produceren een aanzienlijk aantal schadelijke verbindingen zoals polymeer en ketonen, die de kwaliteit van frituurolie aanzienlijk veranderen. De gegenereerde thermo-oxidatieverbindingen verdienen aandacht omdat de oxidatieve stress wordt geassocieerd met verschillende degeneratieve processen en ziekten, bijvoorbeeld mutagenese, celtransformatie en kanker, atherosclerose, hartaanvallen en chronische ontstekingsziekten (Liu, M. et al., 2016).

In de meeste gevallen wordt de afbraak van frituurolie beoordeeld op basis van visuele inspectie. De chef-koks/fabrieksingenieurs gebruiken bijvoorbeeld hun ervaring om te beslissen wanneer de olie moet worden weggegooid op basis van overmatige schuimvorming, geur, roken, kleurveranderingen en door de voedselproducten te proeven. Deze methoden zijn echter niet betrouwbaar vanwege hun subjectieve karakter en deze parameters kunnen zich pas manifesteren wanneer de olie al onveilig is geworden om opnieuw te worden gebruikt.

Hoe controleren en beheren industriële friteuses frituurolie?

Bij industrieel frituren kan kwaliteitspersoneel tijdens het frituren verschillende chemische parameters monitoren in een poging een optimale kwaliteit te behouden. Sterker nog: monitoring Frituurolie is essentieel om onaangename effecten op afgewerkte snacks te voorkomen, die niet alleen de smaak maar ook de gezondheid van de consument kunnen aantasten.

Fabrieken hebben meestal een filtersysteem dat is ontworpen om de levensduur van de olie te verlengen, terwijl de kosten drastisch worden verlaagd. Het is echter nog steeds belangrijk om de parameters te identificeren die wijzen op een progressieve afbraak van olie, omdat de fysische en chemische eigenschappen van gefrituurde olie en vet de neiging hebben om aanzienlijk te veranderen na intensief gebruik.

Welke kwaliteitsindex gebruiken friteuses om het frituren te optimaliseren?

Ingenieurs in deze voedselverwerkende fabrieken worden met de vraag gesteld: wat is de beste chemische index voor de frituurolie om te gebruiken bij het ontwikkelen en implementeren van een programma om de kwaliteit van het gefrituurde voedsel te waarborgen? Er zijn veel verschillende indices die worden gebruikt, zoals:

• Vrij vetzuur (zuurwaarde)
• Totaal polaire materialen (TPM)
• Gepolymeriseerde triglyceride
• Soaps
• Lovibond-kleur
• Anisidine-waarde
• Peroxidegetal
• Oliestabiliteitsindex (OSI)

Fysieke indicatoren zoals rookpunt, kleur, smaak, geur, schuimpersistentie en viscositeit worden gebruikt om de kwaliteit van frituurolie te beoordelen.

Bron: “Capacitieve sensorsonde om degradatie van frituurolie te beoordelen” – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Grote multinationals in de restaurant- en industriële frituurindustrie hebben veel geld geïnvesteerd om een ​​direct verband te leggen tussen de chemische parameters van de olie in friteuses en de kwaliteit van het gefrituurde voedsel. Dit betekent dat operators niet alleen verschillende parameters van de afbrekende olie moeten controleren, ze moeten die parameters ook relateren aan de sensorische kwaliteit van het voedsel.

Fabrikanten van apparatuur werken samen met hun klanten om eindpunten vast te stellen voor het weggooien van olie. In de loop der jaren zijn er veel verschillende testsystemen geïntroduceerd, maar slechts weinigen hebben succes gehad met foodservice- en industriële friteuses, omdat maar weinig potentiële gebruikers de toezegging zouden doen om de eindpunten van de voedselkwaliteit te bepalen. Om dit te doen, is een frituuronderzoek nodig, dat duur en tijdrovend is en vaak externe expertise vereist om sensorisch onderzoek uit te voeren en de gegevens goed te analyseren.

Voor de beoordeling van de geschiktheid van de oliën wordt het jodiumgetal (IV) gebruikt. Garba et al. rapporteerde dat olie met een hoge IV een slechte prestatie vertoonde als gevolg van de oxidatiereacties van lipiden en de vorming van hydroperoxide tussen de onverzadigde vetzuren en zuurstof. Ook worden vrij vetzuur (FFA), polymere triglyceriden, anisidinewaarde (AV) en gepolymeriseerd en geoxideerd materiaal (POM) algemeen gebruikt als de aanwijzingen voor de kwaliteit van de frituurolie, maar zijn op zichzelf niet doorslaggevend.

In het bijzonder is de toename van de viscositeit tijdens herhaald frituren door sommige onderzoekers geïdentificeerd als de factor die verantwoordelijk is voor een toename van de olie-opname van gefrituurd voedsel (Guillaumin, 1988; Moreira et al., 1997). Verder kan worden verwacht dat veranderingen in de viscositeit en dichtheid van het frituurmedium tijdens herhaald frituren de verwijdering van drijvende bellen van het voedseloppervlak zullen beïnvloeden en bijgevolg de convectieve warmteoverdracht van de olie naar het voedsel dat wordt gefrituurd.

Viscositeit correleert zeer goed met andere chemische indicatoren zoals FFA, POM, TPC, Lovibond Color Value, zoals is aangetoond door verschillende onderzoeken, waarvan sommige hieronder worden weergegeven.

Viscositeit en TPC

Figuur 1 - Toont de trend van TPC- en viscositeitsmetingen (ook capacitieve metingen) met toename van de verwarmingstijd. Bron: “Capacitieve sensorsonde om degradatie van frituurolie te beoordelen” – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Viscositeit en correlatie met kleur Lovibond-waarde, vrij vetzuur (FFA), gepolymeriseerd en geoxideerd materiaal (POM)

Figuur 2 - Metingen met (a) Rode kleur Lovibond-waarde (b) FFA (c) POM (d) Viscositeit (bandbreedte) met toename van de verwarmingstijd. Bron: “Ontwikkeling en evaluatie van een nieuwe sensor voor de in-situ beoordeling van de frituuroliekwaliteit” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Figuur 3 - Viscositeit (Bandbreedte) en Kleur Lovibond trends. Bron: “Ontwikkeling en evaluatie van een nieuwe sensor voor de in-situ beoordeling van de frituuroliekwaliteit” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Figuur 4 - Viscositeit (bandbreedte) en FFA-trends. Bron: “Ontwikkeling en evaluatie van een nieuwe sensor voor de in-situ beoordeling van de frituuroliekwaliteit” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Studies die laten zien hoe de viscositeit evolueert met de verwarmingstijd

Onderzoekers hebben regressieanalyse uitgevoerd (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) om de afhankelijkheid van viscositeit van het aantal frituurbatches te onderzoeken. De analyse toonde aan dat voor de hoge bakbelasting de viscositeit gerelateerd was aan het bakpartijnummer volgens een tweede orde polynoomvergelijking.

Lineaire regressieanalyse voor oliesoorten (palm- en olijfolie) toonde aan dat de olieviscositeit tijdens het frituren en verhitten een functie is van de viscositeit van verse olie en de concentratie van verschillende klassen polymeerverbindingen die tijdens het frituur- en verhittingsproces worden gegenereerd. Deze vergelijking is ook geldig voor andere oliesoorten, op voorwaarde dat dezelfde samenstellingsklassen worden gegenereerd tijdens het frituren en verhitten.

Figuur 5 - Viscositeitsevolutie met verwarmingstijd, volgde een tweede orde polynoomfunctie volgens de studie. Bron: “Effect van herhaald frituren op de viscositeit, dichtheid en dynamische grensvlakspanning van palm- en olijfolie” – https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

Viscositeit en triglyceridengehalte

Studies en experimentele gegevens (Olivares-Carrillo et al., 2014) onthullen dat de belangrijkste chemische reacties die plaatsvinden tijdens frituren de breuk zijn van sommige triglyceriden en de additiepolymerisatie van triglyceriden die C18:2- en C18:3-vetzuurketens bevatten, de laatste reactie is verantwoordelijk voor de waargenomen abrupte toename van de viscositeit.

Viscositeit biedt een uitstekende index om het verlies aan triglyceriden als gevolg van frituurprocessen te volgen. Een kwantitatieve relatie tussen het triglyceridengehalte en de (specifieke) viscositeit van sojaolie is door de onderzoekers vastgesteld.

Figuur 6 - Evolutie van het triglyceridegehalte en de viscositeit zonder afschuiving van sojaolie met kooktijd en vastgesteld. Bron: "Viscositeit als maatstaf voor veranderingen in oliesamenstelling als gevolg van thermische degradatie, toegepaste reologie" - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Figuur 7 - Correlatie tussen specifieke viscositeit en gewichtspercentage triglyceride. Bron: "Viscositeit als maatstaf voor veranderingen in oliesamenstelling als gevolg van thermische degradatie, toegepaste reologie" - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Specifieke viscositeit nsp = (n – n0)/n0, waarbij de referentieviscositeit n0 die is die overeenkomt met het originele oliemonster bij “kooktijd nul”. Vastgesteld correlatiegewicht % (triglyceride) = 96.28 – 2.75 nsp

Tot op heden zijn er verschillende methoden ontwikkeld en geïntroduceerd om de verschillende chemische en fysische parameters van frituurolie te meten. Bijvoorbeeld een chemosensorisch systeem voor het controleren van de kwaliteit van olie in de voedingsindustrie, Fourier transformeert infrarood (FTIR) om onderscheid te maken tussen goede en niet-toegestane oliën, chromatografie om diëlektrische constante, rookpunt en viscositeit te meten en beeldanalyse om de TPC-snelheid in frituurolie te bepalen . Deze methoden zijn echter voornamelijk gebaseerd op bemonstering en zijn ingewikkeld, tijdrovend en duur. Daarom is het nodig om een ​​eenvoudig meetsysteem te ontwikkelen om de kwaliteit van frituurolie te beoordelen.

Er zijn instrumenten die de kwaliteit van frituurolie meten door de totale polaire materialen (TPM) te testen op basis van veranderingen in de diëlektrische constante van de olie. FFA- en TPC-testkits zijn gebaseerd op de kleurreactie van de olie. Er zijn echter enkele beperkingen aan deze apparaten, zoals complexe kalibratievereisten, geschiktheid voor verschillende soorten olie en verschillende temperatuurafhankelijkheden.

Sensor moet betrouwbaar zijn in de 'moeilijke' frituuromstandigheden

Bij de toepassing van frituurolie is er één factor die van het grootste belang is: reinheid. Frituuroliën zijn een dynamische omgeving. Polymeren (bruinafzetting) beginnen zich te vormen op verwarmingsoppervlakken van de friteuse en worden afgezet op verschillende delen van de friteuse. Deze polymeren worden verwijderd met behulp van sterke bijtende reinigingsmiddelen en schrobben. Veel van de sensoren zelf zijn gevoelig voor polymeerafzettingen, waardoor het instrument minder gevoelig wordt, wat de prestaties nadelig kan beïnvloeden.

De sensor die voor metingen wordt ingezet, moet dus gemakkelijk te reinigen zijn en moet in dergelijke omgevingen metingen kunnen produceren. Nog beter, als de sensor helpt bij de reinigingscycli en helpt bij het detecteren van eindpunten voor de reinigingsfase.

Verschillende onderzoeken tonen aan dat viscositeit een betrouwbare indicator is voor de oliekwaliteit in frituurprocessen. Het vertoont redelijke correlaties met de andere belangrijke chemische indicatoren zoals POM, FFA, TPM, triglyceridengehalte en kleurwaarden.

Het meten van de viscositeit van olie is een snelle methode om de toestand van de olie te bepalen en wordt beschouwd als een belangrijke parameter bij het beoordelen van de gereedheid van activa. De viscositeitssensor die infrarood (IR) spectroscopie en andere sensoren voor bulkeigenschappen kan aanvullen, biedt onmiddellijke online viscositeits- en temperatuurgegevens, heeft geen bewegende delen en een breed werkbereik en biedt universele plug-and-play-connectiviteit voor integratie met en in andere draagbare producten.

Een inline-viscositeitsmeter zoals de SRV zorgt ervoor dat technici op de vloer de continue viscositeitsgegevens van de sensor kunnen controleren en ernaar kunnen handelen. Naast de automatiseringsmogelijkheden van deze gegevens, is het ook uiterst efficiënt in vergelijking met traditionele methoden die bemonstering en andere handmatige interventies met zich meebrengen.

Figuur 8 - (a) Handmatig TPM-meetapparaat (links) (b) Meten van vrije vetzuren met behulp van een teststaafje (rechts) - beide vereisen regelmatige, periodieke handmatige metingen van ingenieurs/operators op de fabrieksvloer

Gebalanceerde torsieresonator – De gamechanger in viscositeitsmetertechnologie

Figuur 9 - Rheonics SRV Viscometer – Voor het continu volgen van oliedegradatie

Figuur 10 - SensorOperating Principle, Lees verder: https://rheonics.com/whitepapers/

• Rheonics SRV-viscositeitstechnologie maakt gebruik van een ultrastabiele viscositeit torsionally balancedmechanicaik resonator (Amerikaans octrooischrift 9,267,872) waarvan de trillingen worden gedempt door de viscositeit van de
• Hoe viskeuzer de vloeistof, hoe hoger de mechanische demping van de resonator. Door de demping te meten wordt het product van viscositeit en dichtheid geschat.
• De resonator wordt aangeslagen en gedetecteerd door middel van een elektromagnetische transducer die in het lichaam van de sensor is gemonteerd.
• Demping wordt gemeten met Rheonics gepatenteerde bewezen en gepatenteerde gated phase-locked loop-technologie
• Op basis van deze twee sleuteltechnologieën levert de SRV-viscositeitssensor stabiele, herhaalbare en zeer nauwkeurige metingen van de olieviscositeit, terwijl hij klein genoeg is om in de palm van uw hand te passen.

Rheonics SRV-sensor is een kleine vormfactorsensor die is gebouwd om rechtstreeks in de oliefrituurcontainers te plaatsen. Extreem hoge nauwkeurigheid en stabiliteit van de viscositeitsmeting maakt een snelle detectie van de kleinste variatie en opbouw van ongewenste stoffen/verbindingen in de frituurolie mogelijk.

Een inline viscositeitsmeter die continu metingen verricht, stelt de ingenieurs in de fabriek in staat om het volgende te bereiken:

• Voor geautomatiseerde monitoring, dosering van verse olie en modificatoren om de gewenste oliekwaliteit te behouden
• Om de periodiciteit van de bemonstering te controleren - bepaal wanneer een laboratoriummonster moet worden genomen om een ​​diepgaande meting van verschillende parameters uit te voeren
• Detecteer afwijkingen of onverwacht gedrag en onderneem corrigerende maatregelen
• Handel naar olie of product dat wordt gefrituurd als de trend uit is
• Volg en traceer elke partij gefrituurde producten tot aan het exacte pakje chips!

Figuur 11 - Overzicht van de Rheonics Software-interface

Rheonics inline viscometer SRV, maakt het leven van de friteuse-operator nog eenvoudiger door eigenschappen die hem zeer geschikt maken voor voedselprocessen.

• Sanitaire en hygiënische aansluitingen
• Complete sensor is CIP (clean-in-place) compatibel
• Metingen zijn extreem herhaalbaar en geven nauwkeurige resultaten
• Met temperatuurcompensatie aan boord
• Geen herkalibraties nodig, maar ondersteuning voor snelle kalibratieverificatie in het veld (FDA-conformiteit)
• Reproduceerbaarheid tussen sensoren die hergebruik van dezelfde correlatie over meerdere fabrieken en uitwisseling/vervanging van sondes mogelijk maakt zonder enige herprogrammering
• Onderliggende technologie die werkt op submicron trillingsamplitudes die de vloeistofstructuur niet beïnvloeden, waardoor u een nauwkeurige meting van de vloeistof zelf krijgt
• Maakt eenvoudige installatie direct in de proceslijn mogelijk, geen bypass nodig, geen onderbreking van de stroom
• Een robuuste sensor gemaakt van 316L roestvrij staal met afgedichte aansluitingen (IP69K) ter ondersteuning van hoge temperatuur, hoge druk, zure en alkalische reiniging
• Lage bedrijfskosten gedurende de hele levensduur zonder onderhoud
• Zeer hoge ROI (rendement op investering)

Verzeker de veiligheid van uw frituuractiviteiten en verras uw klanten!

Eindelijk een echt inline online frituuroliesensor die geen aandacht van de operator nodig heeft en die operators helpt zich te concentreren op het verkrijgen van maximale doorvoer door de friteuses.

1. Guillaumin, R., 1988. Kinetiek van vetpenetratie in voedsel. In: Varela, G., Bender, AE, Morton, ID (Eds.), Frituren van voedsel: principes, veranderingen, nieuwe benaderingen. Ellis Horwood Ltd., Chichester, blz. 82-90.
2. Moreira, RG, Sun, X., Chen, Y., 1997. Factoren die de olieopname in tortillachips bij frituren beïnvloeden. Journal of Food Engineering 31 (4), 485-498.
3. Matthaus B. Gebruik van palmolie voor frituren in vergelijking met andere zeer stabiele oliën. Eur J Lipid Sci Technol 2007; 109 (4): 400–9.
4. Garba ZN, Gimba CE, Emmanuel P. Productie en karakterisering van biobased transformatorolie van Jatropha Curcas Seed. J Phys Sci 2013;24(2):49-61.
5. Kress-Rogers E, Gillatt PN, Rossell JB. Ontwikkeling en evaluatie van een nieuwe sensor voor de in-situ beoordeling van de frituuroliekwaliteit. Voedselcontrole 1990;1(3):163-78.
6. Kalogianni, EP; Karapantsios, TD; Miller, R. Effect van herhaald frituren op de viscositeit, dichtheid en dynamische grensvlakspanning van palm- en olijfolie. Journal of Food Engineering 2011, 105 (1), 169-179.
7. Liu, M. et al. Microfluïdische beoordeling van afbraak van frituurolie. Wetenschap. Rep. 6, 27970; doi: 10.1038/srep27970 (2016).
8. Olivares-Carrillo P, de los Rias AP, Quesada-Medina J, Hernandez Cifre JG, Diaz Banos FG: Viscositeit als maatstaf voor veranderingen in oliesamenstelling als gevolg van thermische degradatie, Appl. Rheol. 24 (2014) 53667.