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Surveillance continue de la dégradation de l'huile de friture dans les friteuses alimentaires industrielles

Résumé: un seul capteur pour surveiller les effets de l'oxydation (TOTOX), des acides gras (TBA) et des composés polaires (TPC) sur la santé et les performances de l'huile de friture. Ne vous contentez pas de tester ou d'échantillonner, surveillez tout au long du processus de friture.

Aperçu

La friture est l'une des méthodes de cuisson les plus anciennes et les plus populaires. L'huile de friture est chère et le chauffage consomme beaucoup d'énergie, de sorte que l'économie de la friture exige la réutilisation de l'huile dans la friteuse pour plusieurs lots. L'utilisation répétée d'huile de friture s'est avérée dangereuse en raison de la dégradation chimique qui dégrade également les performances de friture de l'huile (Liu, M. et al., 2016). L'évaluation et la bonne gestion des huiles de friture usagées sont un sujet de grande préoccupation pour les agences de santé, les industriels de l'agroalimentaire et les consommateurs. Garantir des produits frits sûrs et sains tout en maîtrisant les coûts est la voie vers une entreprise durable pour les entreprises alimentaires.

friture-huile-viscosité

Application

Pourquoi l'huile de friture se dégrade-t-elle ?

 

Les réactions chimiques les plus fréquentes se produisant dans le processus de friture sont l'hydrolyse, la polymérisation et l'oxydation, l'altération thermique. Ces réactions produisent un nombre considérable de composés nocifs tels que les polymères et les cétones, qui modifient considérablement la qualité de l'huile de friture. Les composés de thermooxydation générés méritent l'attention car le stress oxydatif est associé à divers processus et maladies dégénératives, par exemple, la mutagenèse, la transformation cellulaire et le cancer, l'athérosclérose, les crises cardiaques et les maladies inflammatoires chroniques (Liu, M. et al., 2016).

Dans la plupart des cas, la dégradation de l'huile de friture est évaluée sur la base d'une inspection visuelle. Par exemple, les chefs/ingénieurs d'usine utilisent leur expérience pour décider quand jeter l'huile en fonction de la mousse excessive, de l'odeur, de la fumée, des changements de couleur et en goûtant les produits alimentaires. Cependant, ces méthodes ne sont pas fiables en raison de leur nature subjective et ces paramètres ne peuvent se manifester que lorsque l'huile est déjà devenue dangereuse pour être réutilisée.

 

Comment les friteuses industrielles contrôlent-elles et gèrent-elles l'huile de friture ?

 

Dans la friture industrielle, le personnel qualité peut surveiller plusieurs paramètres chimiques pendant l'opération de friture afin de maintenir une qualité optimale. En effet, la surveillance de l'huile de friture est essentielle pour éviter des effets désagréables sur les produits de snacking finis qui peuvent non seulement affecter le goût mais aussi la santé des consommateurs.

Les usines de fabrication ont généralement un système de filtrage conçu pour prolonger la durée de vie de l'huile, tout en réduisant considérablement les coûts. Cependant, il est toujours important d'identifier les paramètres qui indiquent une dégradation progressive de l'huile, en raison du fait que les propriétés physiques et chimiques de l'huile et de la graisse frites ont tendance à changer de manière significative après une utilisation intensive.

 

Quel indice de qualité les friteuses utilisent-elles pour optimiser la friture ?

 

Les ingénieurs de ces usines de transformation des aliments se posent la question suivante : quel est le meilleur indice chimique pour l'huile de friture à utiliser lors de l'élaboration et de la mise en œuvre d'un programme visant à garantir la qualité des aliments frits ? Il existe de nombreux indices différents qui sont utilisés comme :

  • Acide gras libre (indice d'acide)
  • Matières polaires totales (TPM)
  • Triglycéride polymérisé
  • Savons
  • Couleur Lovibond
  • Valeur anisidine
  • Indice de peroxyde
  • Indice de stabilité de l'huile (OSI)

Des indicateurs physiques tels que le point de fumée, la couleur, le goût, l'odeur, la persistance de la mousse et la viscosité sont utilisés pour évaluer la qualité de l'huile de friture.

Source : « Sonde de capteur capacitif pour évaluer la dégradation de l'huile de friture » – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Les grandes multinationales de la restauration et de la friture industrielle ont investi beaucoup d'argent pour établir un lien direct entre les paramètres chimiques de l'huile des friteuses et la qualité des aliments frits. Cela signifie que les opérateurs ne doivent pas seulement surveiller différents paramètres de l'huile en dégradation, ils doivent associer ces paramètres à la qualité sensorielle de l'aliment.

Les fabricants d'équipements travaillent avec leurs clients pour établir des points limites pour le rejet d'huile. De nombreux systèmes de test différents ont été introduits au fil des ans, mais très peu ont été appliqués aux friteuses de restauration et industrielles, car peu d'utilisateurs potentiels s'engageraient à déterminer les paramètres de qualité des aliments. Pour ce faire, il faut une étude de la friture, qui coûte cher, prend du temps et nécessite souvent une expertise extérieure pour mener des études sensorielles et analyser correctement les données.

Pourquoi les données de viscosité sont-elles un indicateur fiable de la qualité de l'huile de friture ?

L'indice d'iode (IV) est utilisé pour l'évaluation de l'aptitude des huiles. Garba et al. ont rapporté que l'huile avec une IV élevée présentait des performances médiocres en raison des réactions d'oxydation des lipides et de la formation d'hydroperoxyde entre les acides gras insaturés et l'oxygène. En outre, les acides gras libres (FFA), les triglycérides polymères, l'indice d'anisidine (AV) et les matières polymérisées et oxydées (POM) sont largement utilisés comme indicateurs de la qualité de l'huile de friture, mais ne sont pas concluants en eux-mêmes.

En particulier, l'augmentation de la viscosité lors des fritures répétées a été identifiée par certains chercheurs comme le facteur responsable d'une augmentation de l'absorption d'huile des aliments frits (Guillaumin, 1988 ; Moreira et al., 1997). En outre, on peut s'attendre à ce que les changements de viscosité et de densité du milieu de friture lors de fritures répétées affectent l'élimination des bulles flottantes de la surface des aliments et, par conséquent, le transfert de chaleur par convection de l'huile à la nourriture qui subit la friture.

La viscosité est très bien corrélée avec d'autres indicateurs chimiques tels que FFA, POM, TPC, Lovibond Color Value comme cela a été démontré par diverses études, dont certaines sont présentées ci-dessous.

Viscosité et TPC

Figure 1 - Affichage de la tendance des mesures de TPC et de viscosité (également des mesures capacitives) avec une augmentation du temps de chauffage. Source : « Sonde de capteur capacitif pour évaluer la dégradation de l'huile de friture » – https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.002

Viscosité et corrélation avec la valeur Color Lovibond, les acides gras libres (FFA), les matériaux polymérisés et oxydés (POM)

Figure 2 - Mesures avec (a) Valeur Lovibond de couleur rouge (b) FFA (c) POM (d) Viscosité (bande passante) avec augmentation du temps de chauffage. Source : « Développement et évaluation d'un nouveau capteur pour l'évaluation in situ de la qualité de l'huile de friture » ​​- https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z


Figure 3 - Tendances Viscosité (Bande passante) et Couleur Lovibond. Source : « Développement et évaluation d'un nouveau capteur pour l'évaluation in situ de la qualité de l'huile de friture » ​​- https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z


Figure 4 - Tendances de viscosité (bande passante) et FFA. Source : « Développement et évaluation d'un nouveau capteur pour l'évaluation in situ de la qualité de l'huile de friture » ​​- https://doi.org/10.1016/0956-7135(90)90008-Z

Études montrant comment la viscosité évolue avec le temps de chauffage

Les chercheurs ont effectué une analyse de régression (https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021) afin d'examiner la dépendance de la viscosité sur le nombre de lots de friture. L'analyse a montré que, pour la charge de friture élevée, la viscosité était liée au numéro de lot de friture suivant une équation polynomiale du second ordre.

Une analyse de régression linéaire pour les types d'huile (huile de palme et d'olive) a montré que la viscosité de l'huile pendant la friture et le chauffage est fonction de la viscosité de l'huile fraîche et de la concentration des différentes classes de composés polymères générées pendant le processus de friture et de chauffage. Cette équation est également valable pour d'autres types d'huile à condition que les mêmes classes de composés soient générées pendant la friture et le chauffage.

Figure 5 - L'évolution de la viscosité avec le temps de chauffage, a suivi une fonction polynomiale du second ordre selon l'étude. Source : « Effet des fritures répétées sur la viscosité, la densité et la tension interfaciale dynamique de l'huile de palme et d'olive » – https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.02.021

Viscosité et teneur en triglycérides

Des études et des données expérimentales (Olivares-Carrillo et al., 2014) révèlent que les principales réactions chimiques qui ont lieu lors de la friture sont la rupture de certains triglycérides et la polymérisation par addition de triglycérides contenant des chaînes d'acides gras C18:2 et C18:3, cette dernière réaction étant responsable de l'augmentation brutale de viscosité observée.

La viscosité fournit un excellent indice pour suivre la perte de teneur en triglycérides causée par les processus de friture. Une relation quantitative entre la teneur en triglycérides et la viscosité (spécifique) de l'huile de soja a été établie par les chercheurs.

Figure 6 - Evolution de la teneur en triglycérides et de la viscosité sans cisaillement de l'huile de soja avec le temps de cuisson et établie. Source : "La viscosité en tant que mesure des changements de composition de l'huile dus à la dégradation thermique, rhéologie appliquée" - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667


 

Figure 7 - Corrélation entre la viscosité spécifique et le % en poids de triglycéride. Source : "La viscosité en tant que mesure des changements de composition de l'huile dus à la dégradation thermique, rhéologie appliquée" - http://dx.doi.org/10.3933/APPLRHEOL-24-53667

Viscosité spécifique nsp = (n – n0)/n0, où la viscosité de référence n0 est celle correspondant à l'échantillon d'huile d'origine au « temps de cuisson zéro ». % de poids de corrélation établi (triglycéride) = 96.28 – 2.75 nsp

Le besoin d'un système de détection simple et en ligne pour surveiller l'huile de friture en temps réel

À ce jour, diverses méthodes ont été développées et introduites pour mesurer les différents paramètres chimiques et physiques de l'huile de friture. Par exemple, système chimiosensoriel pour contrôler la qualité de l'huile dans les industries alimentaires, transformation de Fourier infrarouge (FTIR) pour différencier les huiles bonnes et inadmissibles, chromatographie pour mesurer la constante diélectrique, le point de fumée et la viscosité et analyse d'image pour déterminer le taux de TPC dans l'huile de friture . Cependant, ces méthodes sont principalement basées sur d'échantillonnage et sont compliqués, longs et coûteux. Ainsi, il est nécessaire de développer un système de détection simple pour aider à évaluer la qualité de l'huile de friture.

Il existe des instruments qui mesurent la qualité de l'huile de friture en testant les matériaux polaires totaux (TPM) en fonction des changements de la constante diélectrique de l'huile. Les kits de test FFA et TPC sont basés sur la réaction colorée de l'huile. Cependant, ces appareils présentent certaines limites, telles que des exigences d'étalonnage complexes, l'adéquation à différents types d'huile ainsi que des dépendances de température distinctes.

 

Le capteur doit être fiable dans les conditions de friture « difficiles »

Dans l'application d'huile de friture, il y a un facteur qui est d'une importance primordiale – la propreté. Les huiles de friture sont un environnement dynamique. Des polymères (accumulation de brun) commencent à se former sur les surfaces chauffantes de la friteuse et se déposent dans diverses sections de la friteuse. Ces polymères sont éliminés en utilisant des nettoyants caustiques puissants et en frottant. De nombreux capteurs eux-mêmes sont sujets aux dépôts de polymère, ce qui rend l'instrument moins sensible, ce qui pourrait nuire à ses performances.

Ainsi, le capteur déployé pour les mesures doit être facilement nettoyable et doit être capable de produire des mesures dans de tels environnements. Mieux encore, si le capteur assiste les cycles de nettoyage et aide à détecter les points finaux de la phase de nettoyage.

Un viscosimètre en ligne pour un suivi continu de l'huile

Diverses études établissent que la viscosité est un indicateur fiable de la qualité de l'huile dans les processus de friture. Il montre des corrélations raisonnables avec les autres indicateurs chimiques importants tels que le POM, le FFA, le TPM, la teneur en triglycérides et les valeurs de couleur.

La mesure de la viscosité de l'huile est une méthode rapide pour déterminer l'état de l'huile et est considérée comme un paramètre important dans l'évaluation de l'état de préparation des actifs. Le capteur de viscosité qui peut compléter la spectroscopie infrarouge (IR) et d'autres capteurs de propriétés en vrac fournit des données de viscosité et de température en ligne instantanées, n'a pas de pièces mobiles et une large plage de fonctionnement et offre une connectivité plug-and-play universelle pour l'intégration avec et dans d'autres produits portables.

Un viscosimètre en ligne tel que le SRV garantit que les ingénieurs sur le terrain peuvent surveiller et agir sur les données de viscosité continues du capteur. En plus des possibilités d'automatisation à partir de ces données, il est également extrêmement efficace par rapport aux méthodes traditionnelles qui impliquent un échantillonnage et d'autres interventions manuelles.

Figure 8 - (a) Appareil de mesure TPM portable (à gauche) (b) Mesure des acides gras libres à l'aide d'une tige de test (à droite) - les deux nécessitent des mesures manuelles régulières et périodiques des ingénieurs/opérateurs de l'usine

 


Résonateur de torsion équilibré - Le changeur de jeu dans la technologie des viscosimètres

 

SRV - Triclamp

Figure 9 – Rhéonique SRV Viscosimètre – Pour un suivi continu de la dégradation de l'huile

 

 

Principe de fonctionnement - Contrôle de la surveillance de la densité de la viscosité du procédé en ligne Gestion du contrôle - Livres blancs sur la technologie des capteurs à résonateur équilibré rhéonique

Figure 10 - SensorOperating Principle, Lire la suite: https://rheonics.com/whitepapers/

  • La technologie de viscosité Rheonics SRV utilise un torsionally balancedmechanical résonateur (brevet US 9,267,872) dont les oscillations sont amorties par la viscosité du
  • Plus le fluide est visqueux, plus l'amortissement mécanique du résonateur est élevé. En mesurant l'amortissement, le produit de la viscosité et de la densité est estimé.
  • Le résonateur est excité et détecté au moyen d'un transducteur électromagnétique monté dans le corps du capteur.
  • L'amortissement est mesuré par la technologie de boucle à verrouillage de phase brevetée, éprouvée et brevetée de Rheonics
  • Basé sur ces deux technologies clés, le capteur de viscosité SRV fournit des mesures stables, reproductibles et très précises de la viscosité de l'huile tout en étant suffisamment petit pour tenir dans la paume de votre main.

Le capteur Rheonics SRV est un petit capteur de facteur de forme conçu pour s'insérer directement dans les récipients de friture d'huile. La précision et la stabilité extrêmement élevées de la mesure de la viscosité permettent une détection rapide de la plus petite variation et de l'accumulation de substances/composés indésirables dans l'huile de friture.

Comment le viscosimètre en ligne Rheonics SRV est-il utilisé pour surveiller la qualité de l'huile de friture en temps réel ?

Un viscosimètre en ligne effectuant des mesures en continu permet aux ingénieurs de l'usine d'atteindre les objectifs suivants :

  • Pour la surveillance automatisée, le dosage d'huile fraîche et de modificateurs pour maintenir la qualité d'huile souhaitée
  • Pour vérifier la périodicité de l'échantillonnage - déterminer quand un échantillon de laboratoire doit être prélevé pour effectuer une mesure en profondeur de divers paramètres
  • Détecter toute anomalie ou comportement inattendu et prendre des mesures correctives
  • Agir sur l'huile ou le produit frit si la tendance est mauvaise
  • Suivez et tracez chaque lot de produits frits jusqu'au paquet exact de chips !

Figure 11 - Présentation de l'interface du logiciel Rheonics

 

Le viscosimètre en ligne Rheonics SRV simplifie encore la vie de l'opérateur de la friteuse grâce à des caractéristiques qui le rendent bien adapté aux processus alimentaires.

  • Raccordements sanitaires et hygiéniques
  • Le capteur complet est compatible CIP (nettoyage en place)
  • Les mesures sont extrêmement reproductibles et donnent des résultats précis
  • Avec compensation de température intégrée
  • Ne nécessitant aucun réétalonnage mais prenant en charge la vérification rapide de l'étalonnage sur le terrain (conformité FDA)
  • Avoir une reproductibilité inter-capteurs qui permet la réutilisation de la même corrélation sur plusieurs usines et l'échange/le remplacement des sondes sans aucune reprogrammation
  • La technologie sous-jacente fonctionne sur des amplitudes de vibration submicroniques qui n'affectent pas la structure du fluide, vous offrant une mesure précise du fluide lui-même
  • Permettant une installation facile directement dans la ligne de traitement, pas besoin de by-pass, pas de perturbation du débit
  • Un capteur robuste en acier inoxydable 316L avec des connexions scellées (IP69K) pour prendre en charge le nettoyage à haute température, haute pression, acide et alcalin
  • Faibles coûts d'exploitation sur la durée de vie sans entretien
  • ROI (retour sur investissement) très élevé

Assurez la sécurité de votre opération de friture tout en régalant vos clients !

Enfin, un véritable capteur d'huile de friture en ligne qui ne nécessite pas l'attention de l'opérateur et aide les opérateurs à se concentrer sur l'obtention d'un débit maximal dans les friteuses.

Références

  1. Guillaumin, R., 1988. Cinétique de pénétration des graisses dans les aliments. Dans : Varela, G., Bender, AE, Morton, ID (éd.), Friture des aliments : principes, changements, nouvelles approches. Ellis Horwood Ltd., Chichester, p. 82-90.
  2. Moreira, RG, Sun, X., Chen, Y., 1997. Facteurs affectant l'absorption d'huile dans les croustilles de tortilla dans la friture. Journal of Food Engineering 31 (4), 485-498.
  3. Matthaus B. Utilisation de l'huile de palme pour la friture en comparaison avec d'autres huiles à haute stabilité. Eur J Lipid Sci Technol 2007;109 (4):400-9.
  4. Garba ZN, Gimba CE, Emmanuel P. Production et caractérisation d'huile de transformateur biosourcée à partir de graines de Jatropha Curcas. J Phys Sci 2013;24(2):49-61.
  5. Kress-Rogers E, Gillatt PN, Rossell JB. Développement et évaluation d'un nouveau capteur pour l'évaluation in situ de la qualité de l'huile de friture. Contrôle alimentaire 1990;1(3):163-78.
  6. Kalogianni, EP ; Karapantsios, TD ; Miller, R. Effet de la friture répétée sur la viscosité, la densité et la tension interfaciale dynamique de l'huile de palme et d'olive. Journal of Food Engineering 2011, 105 (1), 169-179.
  7. Liu, M. et al. Évaluation microfluidique de la dégradation de l'huile de friture. Sci. Rép. 6, 27970 ; doi : 10.1038/srep27970 (2016).
  8. Olivares-Carrillo P, de los Rias AP, Quesada-Medina J, Hernandez Cifre JG, Diaz Banos FG : la viscosité en tant que mesure des changements de composition de l'huile dus à la dégradation thermique, Appl. Rhéol. 24 (2014) 53667.

Produit (s) suggéré (s) pour l'application

  • Large plage de viscosité - surveillez le processus complet
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, fluides monophasés et multiphasés
  • Pièces mouillées 316L entièrement en acier inoxydable hermétiquement scellées
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des lignes de processus existantes
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
  • Instrument unique pour la mesure de la densité de process, de la viscosité et de la température
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, les fluides monophasés et multiphasés
  • Construction entièrement en métal (acier inoxydable 316L)
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des tuyaux existants
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
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