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独家:新兴技术得到证明

不断发展。

R&寻求简化流程,使其适应非常规成分和创新配方并降低成本的努力一直是D的努力。

当我们谈论诸如欧姆加热或超声波加湿器之类的东西时,它们在打样过程中的应用还不是很明显。即使这些技术不是新技术,并且已经存在了一段时间,但它们本身还是无法获得吸引力。这些技术直到最近才开始在面包制造的实际应用中被考虑,因为它们具有设备制造商长期以来追求的优势:可节省大量能源,占地面积小或产品质量更高。

欧姆加热 

欧姆加热(OH),也称为焦耳加热或电阻加热,是基于电流通过材料(在这种情况下,–面团),用作电阻。其主要优点是快速均匀加热,电流切断后没有残留的热传递以及高的能量转换效率。

法国南特市Oniris大学的博士TimothéeGally和他的同事们进行了透彻的研究,并发表了有关欧姆加热及其在烘焙行业中的应用的几篇论文。

“过去,几次使用欧姆加热来研究在均匀加热过程中烘烤的面包的行为。尽管它具有已知的能量产量,但从未直接作为可行的烘焙方法进行过研究。我们的目的是开发一种实验室原型,该原型能够烘烤出与超级市场一样大小的三明治面包。与我们以前的同行所做的工作不同,我们想研究将欧姆加热用于工业用途的可行性,” said Gally.

校对烘培

在烘烤期间,发生淀粉的溶胀和糊化,这有助于结构的固定。结果表明,发生淀粉糊化时,样品的电导率明显下降,这导致温度和效率下降。为了补偿,有必要增加电压和电流,或向淀粉悬浮液中添加氯化钠,以保持导电性,并由此保持温度。

当糊化完成并且温度持续升高时,颗粒破裂并泄漏出直链淀粉,增加了游离水的量并导致电导率再次升高。

这种现象是研究人员认为最好将这种技术应用于打样步骤而不是烘焙过程的原因之一。

“在研究欧姆加热下的烘烤过程时,我们有想法将其应用于打样步骤。的确,我们知道,欧姆加热可以在整个产品中均匀加热,温度可以快速升高,并且可以平稳地监测温度升高。这三个因素使得在烘焙设备中进行醒发步骤变得非常棘手,因为面团的边缘通常比核心的温度要高,加热需要时间,并且加热器之间的时间会有延迟。关闭,温度达到平衡的时间。基于这些观点,我们实际上意识到,打样过程比实际的烹饪步骤更有希望。我们可以大大减少打样时间(与常规打样过程相比减少了45%),同时将过程的能耗降低了10倍以上! (尽管机器’在此比较中未考虑尺寸)”

流程结果

重要的是要记住,使用欧姆加热技术无法获得“常规”硬皮面包,这有两个原因:

–温度梯度不存在(或至少非常低)。为了制造,地壳的外部温度要高于内部温度。

–该技术的局限性是用作“干燥”过程。地壳是水含量非常低的区域,并且在水含量低(即电导率低)时,欧姆加热效果不佳。面包的温度将永远不会超过100°C,因为一旦所有未结合的水蒸发,电导率就太低,无法使用安全的电压范围。

但是,欧姆技术可以用于生产无壳面包(与孩子们喜欢的无壳三明治面包相同),也可以与其他生产壳的过程(例如红外加热)相联系。

扩展到工业应用

当被问及是否有可能将这种创新规模扩大到工业用途时,蒂莫西·加利非常乐观:“我们可以想象到可移动的不锈钢板在硅胶模具中充当电极。 PLC将监视电压,以使面团内部保持稳定的温度,并将温度梯度保持在最低水平。激光将跟随面团的上升来测量其膨胀,并在生长率达到目标时切换到烘烤过程。

实施成本(设备,专业知识和培训)至少在开始阶段可能会比常规流程高,但Gally估计,这些成本很快将因大量节能和缩短处理时间而得到抵消。

局限与差异

 由于电导率取决于水和盐含量等因素,因此它’很容易看出,这将如何限制可与欧姆加热技术一起使用的配方。

例如,除非将一些其他非盐电解质(例如酸,碱等)添加到配方中,否则无盐配方不适合用于欧姆加热。同样,高脂肪和高糖的配方(例如糕点)会降低欧姆加热的效果,但是程度较小。

然而,根据Gally的说法,不含麸质的配方在欧姆加热方面不会比在烘烤过程中出现更多的问题。

电极间隙,电流和电压组合以及电导率都是可以微调以获得最佳结果的变量。使用计算机辅助数学建模来模拟过程,并查看这些不同参数对热传递和水传递的影响。

“我们使用X射线图像进行的工作表明,使用欧姆加热进行打样和烘烤会比常规打样和烘烤导致边缘处的孔隙更加不均匀。该结果令人惊讶,因为OH导致产品内部温度更加均匀,并且我们期望孔隙率遵循这一趋势。我们的假设是,使用欧姆加热时没有结皮并不能阻止气泡在边缘膨胀,从而导致在X射线图像上观察到更大的孔,” Gally explained.

超声波加湿器 

湿度是烘焙过程中最直接影响面包质量的决定性因素之一。

超声波加湿技术的使用,产生的冷水雾的小液滴尺寸为1-2μm,从而提供了在低温下保持室内高相对湿度(最高100%)的机会–当前的加湿器无法做到这一点。

较高的相对湿度和较小的液滴尺寸都避免了常规方法中众所周知的产品表面干燥和冷凝作用。

用于打样过程的超声波加湿是由Ungermann SystemKälteGmbH和ttz Bremerhaven在2003年开发的。后来,该技术被应用于烘烤食品的其他生产过程(冷却,冷冻等)。在开发后的最初几年中,超声波加湿主要用于手工面包房的小型醒发室。

然而,在过去的十年中,超声波加湿技术在工业生产中的打样和冷却集成已成为前所未有的主流。

超声波加湿技术基于用于发酵和冷却的气候室,并配有创新的节能超声波加湿系统,用于制造高质量的烘焙产品。

该系统可用于发酵过程的三个部分(直接,延迟和中断发酵),作为一个发酵腔室或作为单个冷却单元(特别是用于对半烘烤和完全烘烤的物品进行冷却)。涵盖两个过程的多功能系统。

NanoBAK项目

NanoBAK项目由欧洲委员会根据第七框架计划资助。这些项目的总体目标是证明所谓的MicroTec技术在工业和手工业面包房中的可行性,包括所有相关测试。该项目的合作伙伴是两家研究机构(ttz不来梅哈芬和苏黎世应用科学大学,ZHAW)和6个业务合作伙伴。

在NanoBAK项目的范围内,在项目合作伙伴处安装了配备MicroTec技术的改良自动打样机的原型,并在实际条件下测试了它们的性能。目的是找出面包房中的实际生产参数(特定产品,面粉粉尘,温度,湿度,卫生状况等)不仅​​会影响设备的功能和能耗,还会影响产品质量。除了对产品质量的预期测试外,还正在尝试降低能耗。

主要特征

Contronics Engineering B.V.国际销售经理Rogier Klein Sprokkelhorst向我们介绍了该技术带来的一些优势:

“我们的超声波加湿器可产生极细的冷雾,其雾滴直径介于1-2μm之间。气流将气溶胶引导通过发酵室。一些液滴立即蒸发,导致湿度均匀上升且没有凝结。其余的小滴保持悬浮状态并沉淀在面团上,形成微小的水分层。综合效果可改善面团和面团的处理,缩短烘烤时间并降低能耗。面包增加了重量(而不是失去重量),并且结皮的形成得到了优化,从而带来了持久的新鲜度和更长的货架寿命。

在冷却过程中,冷雾将优化湿度,并可能导致温度降低和/或能耗降低。干燥少,产品重量减轻”,Sprokkelhorst解释道。

在处理打样过程的其他关键参数时,该技术的使用还为用户提供了更多的灵活性。如果添加美式加湿,则可以降低打样温度(3-5°C)以达到相同的打样效果。如果要保持相同的温度,则可以缩短打样时间(约20%)以获得相同的体积。

另一种可能性是降低酵母含量或改良剂的量。

工业应用

ttz不来梅港食品技术区经理Dennis Fehner解释说 欧洲贝克& Biscuit 将该技术改造为现有工厂需要做什么:

“ttz可以进行流量模拟,以找出最佳的安装方式。首先,我们模拟实际系统及其中的气流。因此,我们可以看到腔室内空气和湿度的分布情况,并可以确定过程的关键点。基于对现有参数和所需过程参数的模拟,我们可以计算出所需的容量和气溶胶系统的最佳位置。因此,ttz可以在每个维度的每个过程中扩展这项技术。我们已经在10sqm至1000sqm的隔间中安装了系统。”

超声波加湿系统的成本不高于其他加湿技术,而该过程完全是卫生的。通过反渗透技术清洁水,并过滤空气。因此,在加湿过程的任何步骤都没有污染的危险。唯一最重要的特征是湿度产生非常低的精力。不再需要昂贵的水蒸发。

在常规过程中,使用水蒸发器(电气单元)来产生高湿度。水的加热和蒸发过程非常耗能。例如,一升水的蒸发需要0.8千瓦时的电能。然后将温度超过100°C的蒸汽冷却至所需温度(+36°C进行醒发,甚至降低至冷却过程)。蒸汽的主要部分再次凝结,这意味着用于生产蒸汽的能量实际上会丢失。这就是为什么普通的发酵罐很难达到80-85%的相对湿度并且差的能量平衡,而冷凝物的形成却是关键的微生物和卫生状况的主要原因的原因之一。气雾剂设备的初步测试表明,能耗仅为传统工艺所需能耗的2.7%。

结论

就像在大多数情况下会出现新技术来代替传统工艺一样,在被广泛采用之前,存在一定程度的惯性。面包制作是许多国家文化遗产的一部分,因此做某事的概念“the way it’从永远做起 ”,仍然可以阻止或至少延迟创新。但是,在节能和产品质量方面不可否认的好处,加上在该领域的激烈竞争,必将使这些技术为所有人所用。

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