การตรวจสอบความหนืดแบบอินไลน์สำหรับการใช้งานการทำให้เป็นละออง
การทำให้เป็นละอองคือกระบวนการที่ใช้ในการสลายของเหลวให้เป็นหยดเล็กๆ โดยปกติจะทำ…
สรุป: เซ็นเซอร์ตัวเดียวเพื่อตรวจสอบผลกระทบของการเกิดออกซิเดชัน (TOTOX) กรดไขมัน (TBA) และสารประกอบโพลาร์ (TPC) ต่อสุขภาพและประสิทธิภาพของน้ำมันทอด อย่าเพิ่งทดสอบหรือสุ่มตัวอย่าง ตรวจสอบตลอดกระบวนการทอด
การทอดเป็นหนึ่งในวิธีการทำอาหารที่เก่าแก่และเป็นที่นิยมมากที่สุด น้ำมันสำหรับทอดมีราคาแพงและการให้ความร้อนจะสิ้นเปลืองพลังงานมาก ดังนั้นเศรษฐศาสตร์การทอดจึงต้องนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่ในหม้อทอดหลายชุด การใช้น้ำมันทอดซ้ำๆ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายเนื่องจากการเสื่อมสภาพของสารเคมี ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทอดของน้ำมันลดลงด้วย (Liu, M. et al., 2016) การประเมินและการจัดการน้ำมันทอดที่ใช้แล้วอย่างเหมาะสมเป็นเรื่องที่หน่วยงานด้านสุขภาพ ผู้ผลิตอาหารและผู้บริโภคให้ความสำคัญเป็นอย่างมาก การดูแลผลิตภัณฑ์ทอดที่ปลอดภัยและดีต่อสุขภาพควบคู่ไปกับการควบคุมต้นทุนเป็นเส้นทางสู่ธุรกิจที่ยั่งยืนสำหรับบริษัทอาหาร

ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในกระบวนการทอด ได้แก่ ไฮโดรไลซิส โพลิเมอไรเซชันและออกซิเดชัน การเปลี่ยนแปลงทางความร้อน ปฏิกิริยาเหล่านี้ผลิตสารประกอบที่เป็นอันตรายจำนวนมาก เช่น โพลีเมอร์และคีโตน ซึ่งเปลี่ยนคุณภาพของน้ำมันทอดอย่างมาก สารประกอบเทอร์มออกซิเดชันที่สร้างขึ้นสมควรได้รับความสนใจเนื่องจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับกระบวนการและโรคที่เกี่ยวกับความเสื่อมต่างๆ เช่น การกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงของเซลล์และมะเร็ง หลอดเลือด หัวใจวาย และโรคอักเสบเรื้อรัง (Liu, M. et al., 2016)

ในกรณีส่วนใหญ่ การเสื่อมสภาพของน้ำมันทอดจะถูกประเมินโดยพิจารณาจากการตรวจสอบด้วยสายตา ตัวอย่างเช่น พ่อครัว/วิศวกรโรงงานใช้ประสบการณ์ของพวกเขาในการตัดสินใจว่าจะทิ้งน้ำมันเมื่อใดโดยพิจารณาจากการเกิดฟองที่มากเกินไป กลิ่น การสูบบุหรี่ การเปลี่ยนสี และโดยการชิมผลิตภัณฑ์อาหาร อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ไม่น่าเชื่อถือเนื่องจากลักษณะเฉพาะของพวกมัน และพารามิเตอร์เหล่านี้อาจปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อน้ำมันไม่ปลอดภัยที่จะนำกลับมาใช้ใหม่
ในการทอดอาหารเชิงอุตสาหกรรม เจ้าหน้าที่ฝ่ายควบคุมคุณภาพอาจตรวจสอบพารามิเตอร์ทางเคมีหลายรายการระหว่างการทอดเพื่อรักษาคุณภาพให้ดีที่สุด อันที่จริง การตรวจสอบน้ำมันทอดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อผลิตภัณฑ์ขนมขบเคี้ยวสำเร็จรูป ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งผลต่อรสชาติเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อสุขภาพของผู้บริโภคอีกด้วย
โรงงานผลิตมักจะมีระบบการกรองที่ออกแบบมาเพื่อยืดอายุการใช้งานของน้ำมัน ในขณะที่ลดต้นทุนได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม การระบุพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของน้ำมันแบบก้าวหน้ายังคงเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของน้ำมันทอดและไขมันมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญหลังการใช้งานอย่างกว้างขวาง
วิศวกรในโรงงานแปรรูปอาหารเหล่านี้ถูกตั้งคำถามว่า อะไรคือดัชนีเคมีที่ดีที่สุดสำหรับน้ำมันทอดที่จะใช้ในการพัฒนาและดำเนินโปรแกรมเพื่อให้แน่ใจว่าอาหารจะถูกทอดมีคุณภาพ? มีการใช้ดัชนีต่างๆ มากมาย เช่น
ตัวชี้วัดทางกายภาพ เช่น จุดควัน สี รส กลิ่น ความคงอยู่ของโฟม และความหนืด ใช้ในการประเมินคุณภาพของน้ำมันทอด

ที่มา: “โพรบเซ็นเซอร์ Capacitive เพื่อประเมินการเสื่อมสภาพของน้ำมันทอด” – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002
บริษัทข้ามชาติรายใหญ่ในร้านอาหารและอุตสาหกรรมการทอดอุตสาหกรรมได้ลงทุนเงินเป็นจำนวนมากเพื่อสร้างความเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างพารามิเตอร์ทางเคมีของน้ำมันในหม้อทอดกับคุณภาพของอาหารที่กำลังทอด ซึ่งหมายความว่าผู้ปฏิบัติงานต้องไม่เพียงแค่ตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ ของน้ำมันที่ย่อยสลายได้เท่านั้น แต่ยังต้องเชื่อมโยงพารามิเตอร์เหล่านั้นกับคุณภาพทางประสาทสัมผัสของอาหารด้วย
ผู้ผลิตอุปกรณ์ทำงานร่วมกับลูกค้าเพื่อสร้างจุดสิ้นสุดสำหรับการทิ้งน้ำมัน มีการแนะนำระบบการทดสอบที่แตกต่างกันมากมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่มีเพียงไม่กี่รายที่ใช้ระบบบริการด้านอาหารและหม้อทอดอาหารในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีผู้ใช้ที่มีศักยภาพเพียงไม่กี่รายที่มุ่งมั่นที่จะกำหนดจุดสิ้นสุดคุณภาพอาหาร การทำเช่นนี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาการทอด ซึ่งมีราคาแพง ใช้เวลานาน และมักต้องการผู้เชี่ยวชาญจากภายนอกเพื่อทำการศึกษาทางประสาทสัมผัสและวิเคราะห์ข้อมูลอย่างเหมาะสม
ค่าไอโอดีน (IV) ใช้สำหรับการประเมินความเหมาะสมของน้ำมัน Garba และคณะ รายงานว่าน้ำมันที่มี IV สูงมีประสิทธิภาพต่ำเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมันและการเกิดไฮโดรเปอร์ออกไซด์ระหว่างกรดไขมันไม่อิ่มตัวกับออกซิเจน นอกจากนี้ กรดไขมันอิสระ (FFA) โพลีเมอร์ไตรกลีเซอไรด์ ค่าแอนิซิดีน (AV) และวัสดุพอลิเมอร์และออกซิไดซ์ (POM) ยังถูกใช้อย่างกว้างๆ เป็นตัวชี้ของคุณภาพน้ำมันในการทอด แต่ยังไม่สามารถสรุปได้ในตัวเอง
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเพิ่มขึ้นของความหนืดในระหว่างการทอดซ้ำๆ ได้รับการระบุโดยนักวิจัยบางคนว่าเป็นปัจจัยที่รับผิดชอบในการเพิ่มการดูดซึมน้ำมันของอาหารทอด (Guillaumin, 1988; Moreira et al., 1997) นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงความหนืดและความหนาแน่นของตัวกลางในการทอดในระหว่างการทอดซ้ำๆ อาจส่งผลต่อการกำจัดฟองอากาศที่ลอยตัวออกจากพื้นผิวอาหาร และด้วยเหตุนี้ การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจากน้ำมันไปยังอาหารที่ผ่านการทอด
ความหนืดสัมพันธ์กันเป็นอย่างดีกับตัวชี้วัดทางเคมีอื่นๆ เช่น FFA, POM, TPC, Lovibond Color Value ดังที่ได้แสดงให้เห็นโดยการศึกษาต่างๆ ซึ่งบางส่วนได้แสดงไว้ด้านล่าง

รูปที่ 1 - แสดงแนวโน้มของการวัดค่า TPC และความหนืด (รวมถึงการวัดค่าประจุไฟฟ้าด้วย) ด้วยเวลาทำความร้อนที่เพิ่มขึ้น ที่มา: “โพรบเซ็นเซอร์ Capacitive เพื่อประเมินการเสื่อมสภาพของน้ำมันทอด” – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

รูปที่ 2 - การวัดด้วย (a) สีแดง ค่า Lovibond (b) FFA (c) POM (d) ความหนืด (แบนด์วิดท์) พร้อมเวลาทำความร้อนที่เพิ่มขึ้น ที่มา: “การพัฒนาและประเมินเซ็นเซอร์ใหม่สำหรับการประเมินคุณภาพน้ำมันทอดในแหล่งกำเนิด” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

รูปที่ 3 - ความหนืด (แบนด์วิดท์) และเทรนด์สี Lovibond ที่มา: “การพัฒนาและประเมินเซ็นเซอร์ใหม่สำหรับการประเมินคุณภาพน้ำมันทอดในแหล่งกำเนิด” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

รูปที่ 4 - แนวโน้มความหนืด (แบนด์วิดท์) และ FFA ที่มา: “การพัฒนาและประเมินเซ็นเซอร์ใหม่สำหรับการประเมินคุณภาพน้ำมันทอดในแหล่งกำเนิด” – https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z
นักวิจัยได้ทำการวิเคราะห์การถดถอย (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) เพื่อตรวจสอบการพึ่งพาความหนืดของจำนวนชุดทอด การวิเคราะห์พบว่าสำหรับความหนืดของโหลดการทอดสูงนั้นสัมพันธ์กับหมายเลขชุดการทอดตามสมการพหุนามอันดับสอง
การวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นสำหรับประเภทน้ำมัน (ปาล์มและน้ำมันมะกอก) แสดงให้เห็นว่าความหนืดของน้ำมันระหว่างการทอดและการให้ความร้อนเป็นหน้าที่ของความหนืดของน้ำมันสดและความเข้มข้นของสารประกอบโพลีเมอร์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการทอดและให้ความร้อน สมการนี้ใช้ได้กับน้ำมันประเภทอื่นๆ ด้วย โดยมีเงื่อนไขว่าคลาสของสารประกอบเดียวกันจะถูกสร้างขึ้นระหว่างการทอดและการให้ความร้อน

รูปที่ 5 - วิวัฒนาการของความหนืดพร้อมเวลาการให้ความร้อน เป็นไปตามฟังก์ชันพหุนามอันดับสองตามการศึกษา ที่มา: “ผลของการทอดซ้ำๆ ต่อความหนืด ความหนาแน่น และแรงตึงผิวแบบไดนามิกของปาล์มและน้ำมันมะกอก” – https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021
การศึกษาและข้อมูลการทดลอง (Olivares-Carrillo et al., 2014) เปิดเผยว่าปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการทอดลึกคือการแตกของไตรกลีเซอไรด์บางตัวและการเติมพอลิเมอไรเซชันของไตรกลีเซอไรด์ที่มีโซ่กรดไขมัน C18:2 และ C18:3 ปฏิกิริยาหลังมีส่วนรับผิดชอบต่อการเพิ่มขึ้นของความหนืดอย่างกะทันหันที่สังเกตพบ
ความหนืดเป็นดัชนีที่ดีเยี่ยมในการติดตามการสูญเสียปริมาณไตรกลีเซอไรด์ที่เกิดจากกระบวนการทอด นักวิจัยได้กำหนดความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างปริมาณไตรกลีเซอไรด์กับความหนืด (จำเพาะ) ของน้ำมันถั่วเหลือง


รูป 6 - วิวัฒนาการของปริมาณไตรกลีเซอไรด์และความหนืดเป็นศูนย์ของน้ำมันถั่วเหลืองพร้อมเวลาปรุงอาหารและกำหนด ที่มา: “ความหนืดเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของน้ำมันเนื่องจากการเสื่อมสภาพจากความร้อน, รีโอโลยีประยุกต์” – http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

รูป 7 - ความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดจำเพาะกับน้ำหนัก% ของไตรกลีเซอไรด์ ที่มา: “ความหนืดเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของน้ำมันเนื่องจากการเสื่อมสภาพจากความร้อน, รีโอโลยีประยุกต์” – http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667
ความหนืดจำเพาะ nsp = (n – n0)/n0 โดยที่ความหนืดอ้างอิง n0 คือค่าที่สอดคล้องกับตัวอย่างน้ำมันดั้งเดิมที่ “เวลาทำอาหารเป็นศูนย์” น้ำหนักสหสัมพันธ์ที่จัดตั้งขึ้น % (ไตรกลีเซอไรด์) = 96.28 – 2.75 nsp
จนถึงปัจจุบันได้มีการพัฒนาและแนะนำวิธีการต่างๆ เพื่อวัดค่าพารามิเตอร์ทางเคมีและกายภาพที่แตกต่างกันของน้ำมันทอด ตัวอย่างเช่น ระบบเคมีควบคุมคุณภาพน้ำมันในอุตสาหกรรมอาหาร ฟูริเยร์แปลงอินฟราเรด (FTIR) เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างน้ำมันที่ดีและน้ำมันที่ยอมรับไม่ได้ โครมาโตกราฟีเพื่อวัดค่าคงที่ไดอิเล็กตริก จุดควันและความหนืด และการวิเคราะห์ภาพเพื่อกำหนดอัตรา TPC ในน้ำมันทอด . อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับ การสุ่มตัวอย่าง และซับซ้อน ใช้เวลานาน และมีราคาแพง ดังนั้น การพัฒนาระบบตรวจจับอย่างง่ายเพื่อช่วยในการประเมินคุณภาพของน้ำมันทอดจึงเป็นสิ่งจำเป็น
มีเครื่องมือวัดคุณภาพของน้ำมันทอดโดยการทดสอบวัสดุขั้วรวม (TPM) ตามการเปลี่ยนแปลงค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำมัน ชุดทดสอบ FFA และ TPC ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาสีของน้ำมัน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้มีข้อจำกัดบางประการ เช่น ข้อกำหนดในการสอบเทียบที่ซับซ้อน ความเหมาะสมสำหรับน้ำมันประเภทต่างๆ และการขึ้นกับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน
เซ็นเซอร์ต้องเชื่อถือได้ในสภาวะการทอดที่ 'ยาก'
ในการใช้งานน้ำมันทอด มีปัจจัยหนึ่งที่มีความสำคัญยิ่ง - ความสะอาด น้ำมันทอดเป็นสภาพแวดล้อมแบบไดนามิก โพลีเมอร์ (การสะสมสีน้ำตาล) เริ่มก่อตัวบนพื้นผิวที่ให้ความร้อนของหม้อทอดและถูกสะสมไว้ที่ส่วนต่างๆ ของหม้อทอด โพลีเมอร์เหล่านี้จะถูกลบออกโดยใช้น้ำยาทำความสะอาดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและการขัดถู ตัวเซ็นเซอร์หลายตัวมีแนวโน้มที่จะสะสมพอลิเมอร์ ทำให้เครื่องมือมีความไวน้อยลง ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงาน
ดังนั้น เซ็นเซอร์ที่ใช้สำหรับการวัดควรทำความสะอาดได้ง่าย และต้องสามารถสร้างการวัดในสภาพแวดล้อมดังกล่าวได้ ยิ่งไปกว่านั้น หากเซ็นเซอร์ช่วยในรอบการทำความสะอาดและช่วยตรวจจับจุดสิ้นสุดสำหรับขั้นตอนการทำความสะอาด
จากการศึกษาต่างๆ ระบุว่าความหนืดเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำมันในกระบวนการทอดที่เชื่อถือได้ แสดงความสัมพันธ์ที่สมเหตุสมผลกับตัวบ่งชี้ทางเคมีที่สำคัญอื่นๆ เช่น POM, FFA, TPM, ปริมาณไตรกลีเซอไรด์ และค่าสี
การวัดความหนืดของน้ำมันเป็นวิธีการที่รวดเร็วในการพิจารณาสภาพของน้ำมัน และถือเป็นตัวแปรสำคัญในการประเมินความพร้อมของสินทรัพย์ เซ็นเซอร์วัดความหนืดซึ่งสามารถเสริมอินฟราเรด (IR) สเปกโทรสโกปีและเซ็นเซอร์คุณสมบัติจำนวนมากอื่น ๆ ให้ข้อมูลความหนืดและอุณหภูมิออนไลน์ได้ทันที ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและช่วงการทำงานที่กว้าง และให้การเชื่อมต่อแบบ Plug-and-play สากลสำหรับการรวมเข้ากับส่วนอื่นๆ ผลิตภัณฑ์มือถือ
เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์ เช่น SRV ช่วยให้วิศวกรที่อยู่บนพื้นสามารถตรวจสอบและดำเนินการกับข้อมูลความหนืดอย่างต่อเนื่องจากเซ็นเซอร์ได้ นอกเหนือจากความเป็นไปได้ของระบบอัตโนมัติจากข้อมูลนี้แล้ว มันยังมีประสิทธิภาพอย่างมากเมื่อเทียบกับวิธีการแบบเดิมซึ่งเกี่ยวข้องกับการสุ่มตัวอย่างและการแทรกแซงด้วยตนเองอื่นๆ


รูปที่ 8 - (a) เครื่องมือวัด TPM แบบมือถือ (ด้านซ้าย) (b) การวัดกรดไขมันอิสระโดยใช้แท่งทดสอบ (ด้านขวา) – ทั้งสองต้องมีการวัดด้วยตนเองเป็นระยะๆ จากวิศวกร/ผู้ปฏิบัติงานที่พื้นโรงงาน

รูปที่ 9 - Rheonics เอส.อาร์.วี เครื่องวัดความหนืด – สำหรับการติดตามการเสื่อมสภาพของน้ำมันอย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 10 - Sensoอาร์โอperating Principle, อ่านเพิ่มเติม: https://rheonics.com/whitepapers/
Rheonics เซ็นเซอร์ SRV เป็นเซ็นเซอร์รูปแบบขนาดเล็กที่สร้างขึ้นเพื่อใส่ลงในภาชนะทอดน้ำมันโดยตรง การวัดความหนืดที่มีความแม่นยำและความเสถียรสูงเป็นพิเศษทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดได้อย่างรวดเร็วและสะสมสาร/สารประกอบที่ไม่ต้องการในน้ำมันสำหรับทอด
เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์ที่ทำการวัดอย่างต่อเนื่องช่วยให้วิศวกรในโรงงานทำสิ่งต่อไปนี้ได้:

รูปที่ 11 - ภาพรวมของ Rheonics ซอฟต์แวร์อินเทอร์เฟซ
Rheonics เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์ SRV ช่วยให้ผู้ควบคุมเครื่องทอดง่ายขึ้นด้วยคุณลักษณะที่ทำให้เหมาะสมกับกระบวนการอาหาร
มั่นใจในความปลอดภัยในการทอดของคุณพร้อมทั้งสร้างความพึงพอใจให้กับลูกค้าของคุณ!
สุดท้ายนี้ เซ็นเซอร์น้ำมันสำหรับทอดออนไลน์แบบอินไลน์อย่างแท้จริงซึ่งไม่ต้องการความสนใจจากผู้ควบคุม และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานมุ่งเน้นไปที่การรับปริมาณงานสูงสุดผ่านหม้อทอด