I 1945 stod en militær ingeniør for tæt på sit radaranlæg og opdagede, at chokoladen i hans lomme smeltede. To år senere var den første 1,7 m høje og 300 kg tunge mikrobølgeovn opfundet. Herfra tog det adskillige årtier, før teknologien for alvor kom i brug, ikke kun i industrien, men også hos skeptiske husmødre. I dag ved vi alle, hvad mikrobølger kan og ikke kan. Og selv om mikrobølger ikke kom til at erstatte konventionel opvarmning, er de blevet et vigtigt supplement hertil.
Med denne analogi i mente er det interessant at undersøge, om andre teknologier kan supplere eller erstatte konventionel varmebehandling, med henblik på at nedbringe kogetab samt tids- og energiforbrug. På DMRI har vi undersøgt flere alternative opvarmningsmetoder med henblik på at kunne varmebehandle fødevarer murtigere og mere energieffektivt.
Radiobølger – opvarmning af større emner
Radiofrekvent (RF) opvarmning minder om mikrobølgeopvarmning, men der anvendes en anden bølgelængde, der afsætter energien længere inde i produktet, og dermed kan større emner opvarmes ensartet. RF-teknikken anvendes især til optøning, og der findes kun en enkelt kommerciel producent af kontinuerlige anlæg til RF-varmebehandling af fødevarer. DMRI besøgte producenten i Holland for at undersøge anvendelsen på kødprodukter. Princippet i RF-kogning er, at man fylder pølsefars i den ene ende af anlægget, hvorefter farsen passerer et 2 meter langt rør, hvor den bliver kogt ved hjælp af radiobølger. Efter en holdetid på ca. 5 min. i 10 m rør kommer den ud i den anden ende som én lang ”stang” af kogt pølse. Vi fandt ud af, at RF-kogning til mikrobiologisk inaktivering kan opnås hurtigt (minutter), uden at produktet påvirkes negativt, – bedømt på kogesvind, udseende, smag og konsistens. Men udfordringen ved teknikken viste sig at være håndtering af store mængder varmt, uemballeret produkt. Ideelt set skal produktet køles hurtigt ned efter opvarmning for derefter at blive slicet og emballeret. I tillæg var der tendens til uens varmefordeling i det færdigkogte produkt, noget der må optimeres for at sikre produktsikkerheden.
Attraktiv, men energiøkonomisk mindre fordelsagtig
Ser man isoleret på den proces, der handler om mængden af tilført energi per kogt kg produkt, er processen ganske attraktiv. Hvor et traditionelt kogeskab opvarmet med damp genereret på basis af olie eller gas har en virkningsgrad på ca. 40%, så har det eldrevne RF-kogeudstyr en virkningsgrad på ca. 85%. Det skal dog nævnes, at de aktuelle danske energiafgifter for henholdsvis el, olie og gas gør anvendelsen af RF-teknologi mindre fordelagtig set ud fra et energiøkonomisk perspektiv.
Tidsbesparende at forvarme med mikrobølger
Mikrobølge (MW)-teknologien er velkendt og anvendes rutinemæssigt til mange fødevarer, men hidtil har det ikke været muligt at varmebehandle hele kødudskæringer fuldstændigt, da produktstrukturen tager skade heraf. Men kan der spares energi og tid, hvis blot den første del af opvarmningsforløbet sker ved brug af MW? Forsøg på DMRI viser, at der er noget at vinde ved at kombinere MW-forvarmning med traditionel kogning. Vi forvarmede sandwichskinke til forskellige kernetemperaturer og kogte dem færdig på traditionel vis i kogeskab.
Vi fandt ingen energibesparelse i dette forsøg, omend MW-opvarmning teoretisk er mere energieffektivt. Men der kunne opnås en tidsbesparelse i den samlede kogeproces på op til 15%. De største besparelser blev opnået, når der blev anvendt mild (40°C) til moderat (55°C) MW-forvarmning. Forsøgene viste desuden, at forvarmning med MW ikke resulterede i ændringer i kvalitet, kogeudbytte eller slicesvind.
Ohmsk opvarmning – ekstrem hurtig, energieffektiv og udfordrende
Vi har vel alle set en sjov tegning af en pølse med en elektrisk ledning i hver ende, der derved koger. Det kan ikke anbefales at udføre eksperimentet hjemme, men princippet fungerer faktisk. Teknologien kaldes ohmsk opvarmning og er, inden for flydende levnedsmidler, veletableret i industriel skala. Mange af de frugtpuréer, dåsetomater, smøreoste og supper, vi køber, er varmebehandlet ved brug af strøm direkte i produktet. De helt store fordele er, at man, sammenlignet med konventionel varmebehandling, undgår uensartet varmebehandling, og at opvarmningen er ekstrem hurtig og energieffektiv.
Teknikken er lidt mere udfordrende, når det gælder varmebehandling af kødprodukter. Den eksisterende teknologi er udviklet til flydende fødevarer, der kan pumpes i rør, og ikke alle kødprodukter passer til dette. Desuden er helmuskelprodukter inhomogene, pga. variationer i fedtmarmorering og muskelgruppernes egenskaber. Dette kan bevirke uensartet opvarmning.
Forsøg viste energieffektivitet på 98%
Ikke desto mindre gennemførte DMRI og udstyrsproducenten Emmepiemme i Italien for ganske nylig de første succesfulde forsøg, hvor det lykkedes at varmebehandle pølsefars og sandwichskinke. Kvaliteten var overraskende god og ikke til at skelne fra konventionelt varmebehandlede produkter. Og det vel at mærke med en varmebehandlingstid på ca. 2-5 minutter for at opnå en kernetemperatur på 75°C (teknikken er uafhængig af produktdimensioner), med en energieffektivitet (virkningsgrad) på 98%. Som forventet var resultaterne for hamburgerryg knap så succesfulde, da produktet ikke kunne varmebehandles tilfredsstillende ensartet.
Som i tilfældet med RF-teknologien er det, også her, vigtigt at finde en passende metode til emballering og nedkøling af de varme uemballerede produkter.
Nye energieffektive metoder med stort potentiale på vej
Der er store muligheder i de nye metoder til varmebehandling af fødevarer. De er ubetinget mere energieffektive (læs grønne) og har, når de bliver anvendt på rette vis, potentialet til at kunne afkorte procestiderne markant – noget, der ville kunne øge kapaciteten og derved styrke indtjeningen i fødevarebranchen. Nogle af teknikkerne er klar til brug og kan købes og implementeres, men det er varierende, hvor modne teknikkerne er til forskellige fødevarer, og nogle anvendelser kræver derfor yderligere udvikling og tilpasning. Samlet må det forventes, at mange af vore fødevarer i fremtiden vil være varmebehandlet skånsomt, hurtigt og energieffektivt med disse nye metoder.
