CZ2019366A3 - Device and method for preparing food by a pulsed electric field - Google Patents

Device and method for preparing food by a pulsed electric field Download PDF

Info

Publication number
CZ2019366A3
CZ2019366A3 CZ2019-366A CZ2019366A CZ2019366A3 CZ 2019366 A3 CZ2019366 A3 CZ 2019366A3 CZ 2019366 A CZ2019366 A CZ 2019366A CZ 2019366 A3 CZ2019366 A3 CZ 2019366A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
voltage
segments
food
current
electrode
Prior art date
Application number
CZ2019-366A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ308548B6 (en
Inventor
Jiří Blahovec
František Kumhála
Jakub Lev
Pavel Kouřím
Bohuslav Jošt
Original Assignee
Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Česká zemědělská univerzita v Praze filed Critical Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority to CZ2019-366A priority Critical patent/CZ2019366A3/en
Priority to EP20746859.6A priority patent/EP3886601B1/en
Priority to PCT/CZ2020/050044 priority patent/WO2020249144A1/en
Publication of CZ308548B6 publication Critical patent/CZ308548B6/en
Publication of CZ2019366A3 publication Critical patent/CZ2019366A3/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23BPRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B70/00Preservation of non-alcoholic beverages
    • A23B70/50Preservation of non-alcoholic beverages by irradiation or electric treatment, without heating
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23BPRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/60Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with electric currents without heating effect
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L5/00Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/30Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23VINDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2300/00Processes
    • A23V2300/12Electrical treatment, e.g. electrolysis, electrical field treatment, with or without heating effect

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)

Abstract

Předkládané řešení poskytuje zařízení pro úpravu potravin, které obsahuje zdroj střídavého napětí a alespoň dvě kontaktní elektrody (8, 9), přičemž každá kontaktní elektroda je rozčleněna do několika segmentů (11), a zařízení dále obsahuje řídicí jednotku (6) ovládající zdroj střídavého proudu a řídicí přivádění proudu na segmenty elektrod. V konkrétním provedení je popsáno zařízení obsahující oddělovací transformátor (1), usměrňovací modul (2), baterii (3) kondenzátorů, proudovou sondu (4), generátor (5) střídavého napětí, řídicí jednotku (6), relé pole (7) a kontaktní (pulzovací) elektrody (8, 9) rozdělené na segmenty (11). Předkládané řešení dále poskytuje způsob úpravy potravin s využitím uvedeného zařízení.The present solution provides a food treatment device comprising an AC power supply and at least two contact electrodes (8, 9), each contact electrode being divided into several segments (11), and the device further comprising a control unit (6) controlling the AC power supply. and controlling the supply of current to the electrode segments. In a specific embodiment, a device is described comprising an isolating transformer (1), a rectifier module (2), a capacitor bank (3), a current probe (4), an AC generator (5), a control unit (6), a field relay (7) and contact (pulsation) electrodes (8, 9) divided into segments (11). The present solution further provides a method of food preparation using said device.

Description

Zařízení a způsob pro úpravu potravin pulzním elektrickým polemApparatus and method for food preparation by pulsed electric field

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká zařízení pro domácí úpravu potravin, zejména ovoce a zeleniny, k přímé konzumaci nebo kulinářskému zpracování. Zařízení pracuje na principu využití pulzního elektrického pole k poškození některých buněčných membrán, a tedy k uvolnění převážné části buněčných tekutin, čímž se mění textura a stravitelnost potraviny bez ztrát biologicky aktivních látek.The invention relates to a device for the home preparation of foodstuffs, in particular fruit and vegetables, for direct consumption or culinary processing. The device works on the principle of using a pulsed electric field to damage some cell membranes, and thus to release most of the cellular fluids, thereby changing the texture and digestibility of food without losing biologically active substances.

Dosavadní stav technikyPrior art

Jednou z možností úpravy potravin je využití pulzního elektrického ohřevu při nižších teplotách (teploty se pohybují pod 42 °C, takže je taková úprava potravin vhodná i pro vyznavače tzv. raw stravy). Tak lze zachovat účinnost všech zdraví prospěšných látek. Energetická náročnost celého procesu úpravy potravin navíc může být nižší než při konvenčním zpracování.One of the possibilities of food preparation is the use of pulsed electric heating at lower temperatures (temperatures are below 42 ° C, so such food preparation is also suitable for lovers of the so-called raw diet). In this way, the effectiveness of all healthy substances can be maintained. In addition, the energy intensity of the whole food processing process may be lower than with conventional processing.

Princip pulzního elektrického ohřevu či zpracování je znám, a zároveň je předmětem velmi intenzivního základního i aplikovaného výzkumu. V posledních několika letech nachází uplatnění v oblasti potravinářského zpracovatelského průmyslu. Pulzního elektrického pole lze využít například k deaktivaci biologické kontaminace tekutin, jak je navrhováno například v patentu US 6746613 B2. Podobné využití pulzního elektrického pole popisuje také dokument EP 2543254 AI společnosti Nestlé, která jej využívá k inaktivaci bioaktivních složek v mléce během pasterizace za účelem jeho konzervace.The principle of pulsed electric heating or processing is known, and at the same time it is the subject of very intensive basic and applied research. In the last few years, it has found application in the food processing industry. The pulsed electric field can be used, for example, to deactivate biological contamination of fluids, as proposed, for example, in U.S. Pat. No. 6,746,613 B2. A similar use of a pulsed electric field is also described in EP 2543254 A1 by Nestlé, which uses it to inactivate bioactive components in milk during pasteurization in order to preserve it.

Jsou již ale také známé systémy, které slouží k aplikaci pulzního elektrického pole na víceméně tuhé potravinářské výrobky, jako je např. maso nebo zelenina, včetně brambor. Příkladem může být dokument WO 2011/139144 AI, který popisuje metodu a systém pro takovéto zpracování.However, systems are also known for applying a pulsed electric field to more or less solid food products, such as meat or vegetables, including potatoes. An example is WO 2011/139144 A1, which describes a method and system for such processing.

V současnosti kolem 10 společností ve světě vyrábí zařízení umožňující elektrické pulzní aplikace v oblasti potravinářství. Aplikace v oblasti kulinářství a kuchyně vůbec jsou však stále ojedinělé a nemají spotřební charakter. Sem je možné zařadit holandskou firmu IXL Netherlands B.V. Netherlands (www.innovation-xl.com), jejímž nízkonapěťovým produktům ale chybí schopnost přímého elektrického poškození buněčných membrán. Tento princip je chráněný např. americkým patentem US 9565869 B2.Currently, around 10 companies worldwide manufacture equipment enabling electrical pulse applications in the food industry. However, culinary and kitchen applications in general are still unique and non-consumable. The Dutch company IXL Netherlands B.V. The Netherlands (www.innovation-xl.com), whose low-voltage products, however, lack the ability to directly damage cell membranes. This principle is protected, for example, by U.S. Pat. No. 9565869 B2.

Vysokonapěťové aplikace narážejí na výkonnostní a bezpečnostní omezení v domácnostech, která brání jejich širšímu zavádění k malospotřebitelům.High-voltage applications face performance and safety limitations in households that prevent their wider deployment to small consumers.

Stále tedy přetrvává potřeba vývoje takového řešení, které by bylo možno použít v běžném kuchyňském provozu.Thus, there is still a need to develop a solution that can be used in a normal kitchen operation.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Předkládaný vynález řeší uvedený úkol poskytnutím zařízení pro úpravu potravin, které obsahuje zdroj střídavého napětí a alespoň dvě kontaktní elektrody, přičemž každá kontaktní elektroda je rozčleněna do několika segmentů, a zařízení dále obsahuje řídicí jednotku ovládající zdroj střídavého napětí a řídicí přivádění napětí na segmenty elektrod.The present invention solves this object by providing a food treatment device comprising an AC voltage source and at least two contact electrodes, each contact electrode being divided into several segments, and the device further comprising a control unit controlling the AC voltage source and controlling the voltage supply to the electrode segments.

Zásadním přínosem tohoto zařízení je rozčlenění kontaktních elektrod do několika segmentů. To umožňuje rozdělit požadovaný příkon rovnoměrněji v čase, a navíc automaticky regulovat účinnost pulzního procesu v menších objemech zpracovávaného materiálu. Upravovanou potravinu lze díkyThe main benefit of this device is the division of contact electrodes into several segments. This makes it possible to distribute the required power input more evenly over time, and in addition to automatically regulate the efficiency of the pulse process in smaller volumes of processed material. Processed food can be thanks to

-1 CZ 2019 - 366 A3 segmentaci elektrod podrobit působení pulzního elektrického pole postupně, čímž lze dosáhnout dostatečného zpracování potraviny při podstatně nižší velikosti použitého elektrického proudu.-1 CZ 2019 - 366 A3 subject the segmentation of the electrodes to the action of a pulsed electric field gradually, whereby a sufficient processing of the food can be achieved with a substantially lower amount of electric current used.

Elektrická vodivost G (S) materiálu (potraviny) se spočítá podle vzorce:The electrical conductivity G (S) of the material (foodstuff) is calculated according to the formula:

S c = y.? kde Tjc konduktivita (S.m1), Sje průřezová plocha materiálu (m2) a / je jeho délka (m).S c = y. ? where Tjc conductivity (Sm 1 ), S is the cross-sectional area of the material (m 2 ) and / is its length (m).

Procházející elektrický proud I (A) pak lze vypočítat podle vzorce:The passing electric current I (A) can then be calculated according to the formula:

I=U*G kde U je elektrické napětí (V) a G elektrická vodivost (S).I = U * G where U is the electrical voltage (V) and G is the electrical conductivity (S).

Po dosazení platí vztah:After installation, the relationship applies:

SWITH

Protože v tomto vztahu je plocha S v čitateli zlomku, je procházející proud přímo úměrný této ploše. Jestliže se tato plocha sníží n-krát (například rozdělením elektrody na n segmentů), je nutná velikost proudu k dosažení efektu destrukce buněčné membrány v potravině (jako opulzovávaném materiálu) rovněž n-krát menší. Protože doba pulzu je velmi krátká (v řádu milisekund), lze s výhodou použít pulzování po jednotlivých segmentech elektrody. Doba opulzování materiálu vloženého mezi elektrody s n segmenty je i v případě pulzování po jednotlivém segmentu velmi krátká, ale nutná hodnota elektrického proudu potřebného pro opulzování je přitom n-krát menší.Because in this relation the area S is in the numerator of the fraction, the current flowing is directly proportional to this area. If this area is reduced n-fold (for example by dividing the electrode into n segments), the current required to achieve the effect of destroying the cell membrane in the food (as pulsed material) is also n-fold smaller. Because the pulse time is very short (in the order of milliseconds), pulsation by individual electrode segments can be advantageously used. The pulsation time of the material inserted between the electrodes with n segments is very short even in the case of pulsation after an individual segment, but the required value of the electric current required for the pulsation is n times smaller.

Ve výhodném provedení jsou segmenty alespoň jedné kontaktní elektrody uloženy pružně, což usnadňuje kontakt s upravovanou potravinou a zvyšuje plochu kontaktu s upravovanou potravinou. Výhodněji jsou pružně uloženy segmenty zemnící kontaktní elektrody.In a preferred embodiment, the segments of the at least one contact electrode are resiliently mounted, which facilitates contact with the food to be treated and increases the contact area with the food to be treated. More preferably, the ground contact electrode segments are resiliently mounted.

Dalším zásadním přínosem zařízení je využití zdroje střídavého proudu. Dosud známá zařízení pro úpravu potravin pulzním elektrickým polem využívají stejnosměrného proudu. Při využití střídavého proudu dochází k polarizaci v materiálu, a tím ke znečištění elektrod v mnohem menší míře, ve srovnání s využitím stejnosměrného proudu.Another major benefit of the device is the use of an AC power source. Previously known devices for the treatment of food by pulsed electric field use direct current. The use of alternating current leads to polarization in the material, and thus to the contamination of the electrodes to a much lesser extent, compared to the use of direct current.

S výhodou zařízení dále obsahuje proudovou sondu tvořenou například odporem o malé impedanci, na kterém se měří úbytek napětí. Z této informace lze odvodit hodnotu elektrického proudu při pulzování. Proudová sonda dovoluje řídicí jednotce samočinně regulovat účinnost pulzování a ukončit pulzování na základě překročení předem dané mezní velikosti protékajícího proudu (znamenající úplné či požadované rozrušení buněčných membrán v potravině) nebo na základě již se dále nezvyšující velikosti protékajícího proudu (znamenající úplné rozrušení buněčných membrán v potravině).Preferably, the device further comprises a current probe formed, for example, by a low impedance resistor, on which the voltage drop is measured. From this information, the value of the electric current during pulsation can be derived. The current probe allows the control unit to automatically regulate the pulsation efficiency and terminate the pulsation based on exceeding a predetermined current flow limit (meaning complete or desired disruption of cell membranes in the food) or no further increasing current flow rate (indicating complete cell membrane disruption). ).

Zdroj střídavého napětí může zahrnovat oddělovací transformátor, s ním spojený usměrňovači modul, a s ním spojenou baterii kondenzátorů, připojenou na generátor střídavého napětí. Generátor střídavého napětí a baterie kondenzátorů mohou být spojeny přes proudovou sondu. V takovém případě je zařízení napájeno ze sítě prostřednictvím oddělovacího transformátoru, který snižuje napájecí napětí a dále chrání napájecí elektrickou síť od rušení. V usměrňovacím modulu je následně napájecí napětí usměrněno tak, aby jím bylo možné nabíjet baterii kondenzátorů. Baterie kondenzátorů je tvořena několika paralelně zapojenými kondenzátory. Ty shromažďují elektrický náboj, který je následně použit pro pulzování.The AC voltage source may include an isolating transformer, a rectifier module connected thereto, and a capacitor bank connected thereto, connected to the AC voltage generator. The AC generator and capacitor bank can be connected via a current probe. In this case, the device is supplied from the mains by means of an isolating transformer, which reduces the supply voltage and further protects the mains supply from interference. In the rectifier module, the supply voltage is then rectified so that it can be used to charge the capacitor bank. The capacitor bank consists of several capacitors connected in parallel. They collect an electric charge, which is then used for pulsing.

- 2 CZ 2019 - 366 A3- 2 CZ 2019 - 366 A3

Generátor střídavého napětí může být tvořen h-můstkem, který velmi rychle (např. s frekvencí 10 kHz) přepíná plus a mínus. Na začátku je h-můstek uzavřen a v připojeném obvodu je tedy nulové napětí. Řídicí modul vyšle signál, jehož délka odpovídá délce pulzu, načež h-můstek začne vysílat střídavé (pulzovací) napětí po dobu přijímání signálu. H-můstek je plně ovládán řídicí jednotkou.The AC voltage generator can be formed by an h-bridge, which switches plus and minus very quickly (eg with a frequency of 10 kHz). At the beginning, the h-bridge is closed and there is therefore zero voltage in the connected circuit. The control module sends a signal whose length corresponds to the length of the pulse, after which the h-bridge starts transmitting alternating (pulsating) voltage for the time of receiving the signal. The H-bridge is fully controlled by the control unit.

Řídicí jednotka může být tvořena programovatelným mikrokontrolerem, který přijímá analogový signál z proudové sondy a ovládá generátor střídavého napětí, tedy začátek a konec každého pulzu. Dále řídicí jednotka ovládá přivádění napětí na segmenty elektrod. K tomuto účelu může zařízení obsahovat relé pole, v němž řídicí jednotka přepíná relé, a tím určuje segment kontaktní elektrody, do kterého bude odeslán pulz. Relé poleje tvořeno počtem relé, odpovídajícím počtu segmentů, na který jsou rozděleny pulzovací elektrody. Sepnutím určitého relé je určen ten segment pulzovací elektrody, na který bude přivedeno napětí.The control unit can be formed by a programmable microcontroller, which receives an analog signal from the current probe and controls the AC voltage generator, i.e. the beginning and end of each pulse. Furthermore, the control unit controls the supply of voltage to the electrode segments. For this purpose, the device may comprise a field relay in which the control unit switches the relay, thereby determining the segment of the contact electrode to which the pulse will be sent. The field relay consists of a number of relays corresponding to the number of segments into which the pulsation electrodes are divided. By switching a certain relay, the segment of the pulsation electrode to which the voltage will be applied is determined.

Řídicí jednotka také může být s výhodou upravena pro samočinné ovládání konce pulzování v jednotlivých segmentech. Při prvním pulzu v každém ze segmentů se do paměti řídicí jednotky zapíše hodnota protékajícího proudu. V následujících pulzech se sleduje nárůst hodnoty protékajícího proudu. Pokud stoupne v některém ze segmentů nad definovanou mez, pulzování v daném segmentu se ukončí, protože buněčné membrány v potravině zpracovávané v daném segmentu jsou již definovaně porušeny. Pulzování je rovněž ukončeno tehdy, když se průtok proudu daným segmentem po určitou dobu již nezvyšuje.The control unit can also advantageously be adapted to automatically control the end of the pulsation in the individual segments. At the first pulse in each of the segments, the value of the current flowing is written to the memory of the control unit. In the following pulses, the increase of the value of the flowing current is monitored. If it rises above a defined limit in one of the segments, the pulsation in that segment is terminated because the cell membranes in the food processed in that segment are already defined in a defined manner. The pulsation is also terminated when the current flow through the segment no longer increases for a period of time.

Zařízení podle předkládaného vynálezu tedy v některých provedeních obsahuje oddělovací transformátor, usměrňovači modul, baterii kondenzátorů, proudovou sondu, generátor střídavého napětí, řídicí jednotku, relé pole a kontaktní (pulzovací) elektrody rozčleněné do několika segmentů.Thus, in some embodiments, the device of the present invention includes an isolating transformer, a rectifier module, a capacitor bank, a current probe, an AC generator, a control unit, a field relay, and contact (pulsation) electrodes divided into several segments.

Dále je předmětem vynálezu způsob úpravy potravin, zejména ovoce a zeleniny, při němž se upravovaná potravina vloží mezi kontaktní elektrody, a následně se ze zdroje střídavého napětí na jednotlivé segmenty elektrod přivádí střídavé pulzy napětí, které prochází potravinou a podílí se na rozrušení buněčných membrán v potravině. S výhodou se pulzní napětí přivádí vždy najeden segment kontaktních elektrod.The invention further relates to a method for treating foodstuffs, in particular fruit and vegetables, in which the foodstuff being treated is inserted between contact electrodes and then alternating voltage pulses are applied from the AC voltage source to the individual electrode segments. food. Preferably, the pulse voltage is always applied to one segment of the contact electrodes.

Úpravou potravin se zde rozumí rozrušení buněčných membrán v potravině, vedoucí ke změně textury potraviny a ke zvýšení její stravitelnosti, bez tepelného ohřevu.By food preparation is meant here the disruption of the cell membranes in the food, leading to a change in the texture of the food and to an increase in its digestibility, without heat heating.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Vynález je blíže osvětlen pomocí obr. 1, na kterém je blokové schéma uspořádání kuchyňského pulzního elektrického procesoru s dělenou selektivní automatickou regulací procesu, a obr. 2, na kterém je graf ukazující vliv opulzování mrkve (tj. rozrušení buněčných membrán v mrkvi) na množství vylisovatelné šťávy v porovnání s mrkví nepodrobenou opulzování.The invention is further illustrated by Fig. 1, which is a block diagram of an arrangement of a kitchen pulse electric processor with split selective automatic process control, and Fig. 2, which is a graph showing the effect of carrot pulsation (i.e., disruption of cell membranes in carrots) on squeezable juice compared to carrots not subjected to pulsation.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Příklad 1: Konstrukce zařízeníExample 1: Equipment design

Zařízení podle tohoto příkladu je znázorněno na obrázku 1. Upravovaná potravina 10 je vložena mezi pracovní kontaktní (pulzovací) elektrodu 8 a zemnicí kontaktní (pulzovací) elektrodu 9, které jsou rozčleněné na stejný počet segmentů 11. Potravina 10 je mezi segmenty 11 elektrod vložena tak, aby sejí segmenty 11 po co největší ploše dotýkaly. To je zajištěno individuálním odpružením segmentů 11 zemnicí kontaktní elektrody 9 a přitlačením obou elektrod 8 a 9 k sobě.The device according to this example is shown in Figure 1. The food to be treated 10 is inserted between the working contact (pulsation) electrode 8 and the ground contact (pulsation) electrode 9, which are divided into the same number of segments 11. The food 10 is inserted between the electrode segments 11. so that the segments 11 touch them over as large an area as possible. This is ensured by the individual springing of the segments 11 of the grounding contact electrode 9 and by pressing the two electrodes 8 and 9 together.

-3CZ 2019 - 366 A3-3GB 2019 - 366 A3

Napájecí napětí kuchyňského pulzního elektrického procesoru je z běžné elektrické sítě. Toto napětí je nejprve v oddělovacím transformátoru 1 sníženo, přičemž oddělovací transformátor 1 zároveň chrání elektrickou síť od rušení způsobeného přístrojem. Napětí přicházející z oddělovacího transformátoru 1 je následně usměrněno usměrňovacím modulem 2 tak, aby mohlo být použito k nabíjení baterie 3 kondenzátorů. Mezi baterií 3 kondenzátorů a generátorem 5 střídavého napětí je umístěna proudová sonda 4, pomocí které se měří velikost procházejícího proudu. Generátor 5 střídavého napětí mění stejnosměrné elektrické napětí z baterie 3 kondenzátorů zpět na střídavé napětí, které je následně použito pro vlastní pulzování. Řídicí jednotka 6 ovládá generátor 5 střídavého napětí. Na základě naprogramovaného algoritmu a příjmu signálu z proudové sondy 4 určuje řídicí jednotka 6 začátek a konec pulzování, a dále ovládá přepínání +/- a přepíná proud prostřednictvím relé pole 7 na jednotlivé segmenty 11 pracovní kontaktní elektrody 8.The supply voltage of the kitchen pulse electric processor is from a common electrical network. This voltage is first reduced in the isolating transformer 1, while the isolating transformer 1 also protects the electrical network from interference caused by the device. The voltage coming from the isolating transformer 1 is then rectified by the rectifying module 2 so that it can be used to charge the battery 3 of capacitors. Between the battery 3 of capacitors and the generator 5 of alternating voltage, a current probe 4 is placed, by means of which the magnitude of the passing current is measured. The AC voltage generator 5 converts the DC electrical voltage from the battery 3 of the capacitors back to the AC voltage, which is then used for its own pulsation. The control unit 6 controls the AC voltage generator 5. Based on the programmed algorithm and the reception of the signal from the current probe 4, the control unit 6 determines the start and end of the pulsation, and further controls the +/- switching and switches the current via the field relay 7 to the individual segments 11 of the working contact electrode 8.

Příklad 2: Zpracování potraviny (mrkve)Example 2: Food processing (carrots)

Pro ilustraci zlepšení stravitelnosti potravin lze doložit lepší extrakci šťávy z opulzované mrkve oproti mrkvi neopulzované na obrázku 2.To illustrate the improvement in food digestibility, better extraction of juice from pulsated carrots compared to non-pulsated carrots in Figure 2 can be demonstrated.

Byly připraveny vzorky mrkve válcového tvaru o průměru 5,8 mm a výšky 5 mm. Tyto vzorky byly vloženy mezi elektrody a ošetřeny elektrickým pulzem o maximálním střídavém napětí 200 V (tomu odpovídá intenzita elektrického pole 400 V/cm), frekvenci 20 kHz a délce 10 ms. Takto zpracované vzorky byly vyjmuty a podrobeny testu extrakce šťávy.Cylindrical carrot samples with a diameter of 5.8 mm and a height of 5 mm were prepared. These samples were inserted between the electrodes and treated with an electric pulse with a maximum alternating voltage of 200 V (corresponding to an electric field strength of 400 V / cm), a frequency of 20 kHz and a length of 10 ms. The samples thus treated were removed and subjected to a juice extraction test.

Z obrázku 2 je zřejmé, že hmotnost opulzovaného vzorku (s porušenými buněčnými membránami) se za 18 minut extrakce sníží na méně než 30 %, což znamená, že z něj bylo extrahováno 70 % celkové hmotnosti jako šťáva. Jestliže za stejných podmínek probíhá extrakce šťávy ze vzorku neopulzovaného, získá se za stejný čas pouze asi 15 % hmotnosti jako šťáva. Šťáva, ve které jsou obsaženy zdraví prospěšné látky (především vitamíny), je tak z opulzovaného vzorku organizmem lépe využitelná než ze vzorku neopulzovaného.It can be seen from Figure 2 that the weight of the pulsed sample (with disrupted cell membranes) is reduced to less than 30% in 18 minutes of extraction, which means that 70% of the total weight has been extracted from it as juice. If the juice is extracted from a non-pulsed sample under the same conditions, only about 15% by weight of the juice is obtained in the same time. The juice, which contains healthy substances (especially vitamins), is thus better usable by the body from a pulsed sample than from a non-pulsed sample.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález lze použít ke kuchyňské kulinářské přípravě ovoce a zeleniny. Takto upravené potraviny se vyznačují tím, že mají zachovány všechny zdraví prospěšné látky, především vitamíny. Díky porušení buněčných membrán se navíc v lidském těle lépe vstřebávají. Vynález lze použít prakticky v každé kuchyni, a to jak v domácnosti, tak např. v restauracích.The invention can be used for culinary preparation of fruits and vegetables. Foods prepared in this way are characterized by the fact that all healthy substances are preserved, especially vitamins. In addition, due to the disruption of cell membranes, they are better absorbed in the human body. The invention can be used in practically every kitchen, both in the home and, for example, in restaurants.

Claims (9)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Zařízení pro úpravu potravin pulzním elektrickým polem, obsahující řídicí jednotku, zdroj pulzního elektrického napětí a alespoň dvě kontaktní elektrody, vyznačující se tím, že zdrojem pulzního elektrického napětí je zdroj střídavého napětí; tím, že každá kontaktní elektroda (8, 9) je rozčleněna do několika segmentů (11); atím, že řídicí jednotka (6) je upravena pro ovládání zdroje střídavého napětí a pro řízení přivádění napětí na segmenty (11) elektrod.A pulse electric field food treatment device, comprising a control unit, a pulsed electric voltage source and at least two contact electrodes, characterized in that the pulsed electric voltage source is an alternating voltage source; in that each contact electrode (8, 9) is divided into several segments (11); in that the control unit (6) is adapted to control the AC voltage source and to control the supply of voltage to the electrode segments (11). 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že segmenty (11) alespoň jedné kontaktní elektrody jsou uloženy pružně.Device according to Claim 1, characterized in that the segments (11) of the at least one contact electrode are resiliently mounted. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje proudovou sondu (4).Device according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a current probe (4). 4. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zdroj střídavého napětí zahrnuje oddělovací transformátor (1), sním spojený usměrňovači modul (2), sním spojenou baterii (3) kondenzátorů, připojenou na generátor (5) střídavého napětí, přičemž generátor (5) střídavého napětí a baterie (3) kondenzátorů jsou s výhodou spojeny přes proudovou sondu (4).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the AC voltage source comprises an isolating transformer (1), a rectifier module (2) connected thereto, a capacitor battery (3) connected thereto, connected to the AC voltage generator (5), the AC voltage generator (5) and the capacitor bank (3) are preferably connected via a current probe (4). 5. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení pro spínání přivádění napětí na jednotlivé segmenty (11) elektrod, s výhodou relé pole (7).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a device for switching the supply of voltage to the individual electrode segments (11), preferably a field relay (7). 6. Způsob úpravy potravin pulzním elektrickým polem s použitím zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se upravovaná potravina (10) vloží mezi kontaktní elektrody (8, 9) rozčleněné na segmenty (11), a následně se ze zdroje střídavého napětí na jednotlivé segmenty (11) elektrod přivádí střídavé pulzní napětí, které vytváří elektrické pole pulzního charakteru procházející potravinou (10) a rozrušuje buněčné membrány v potravině (10).A method of treating food with a pulsed electric field using an apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the food to be treated (10) is inserted between contact electrodes (8, 9) divided into segments (11) and subsequently the voltage applies an alternating pulse voltage to the individual electrode segments (11), which generates an electric field of a pulsed nature passing through the food (10) and disrupts the cell membranes in the food (10). 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se pulzní střídavé napětí přivádí vždy najeden segment (11) kontaktních elektrod.Method according to Claim 6, characterized in that the pulsed alternating voltage is applied in each case to one segment (11) of the contact electrodes. 8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že se samočinně reguluje a/nebo samočinně ukončí pulzování samostatně na každém segmentu (11) elektrod (8, 9) na základě překročení předem dané mezní velikosti protékajícího proudu měřené proudovou sondou (4) nebo na základě již se dále nezvyšující velikosti protékajícího proudu měřené proudovou sondou (4).Method according to Claim 6 or 7, characterized in that the pulsation is automatically regulated and / or automatically terminated separately on each electrode segment (11) (8, 9) on the basis of exceeding a predetermined current flow limit measured by the current probe (4). ) or on the basis of a no longer increasing magnitude of the flowing current measured by the current probe (4). 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že při prvním pulzu se zaznamená hodnota protékajícího proudu segmentem (11) elektrody, a že při dalším pulzování se sleduje nárůst hodnoty protékajícího proudu měřeného na každém segmentu (11) elektrod proudovou sondou (4), přičemž pokud hodnoty protékajícího proudu stoupnou na předem definovanou mez nebo se průtok proudu po předem danou dobu nezvyšuje, pulzování na daném segmentu (11) elektrod se zastaví.Method according to claim 8, characterized in that the value of the current flowing through the electrode segment (11) is recorded during the first pulse, and that during further pulsing the increase of the value of the current flowing measured on each electrode segment (11) by the current probe (4) is monitored. , wherein if the values of the flowing current rise to a predefined limit or the current flow does not increase for a predetermined time, the pulsation on the given electrode segment (11) stops.
CZ2019-366A 2019-06-12 2019-06-12 Device and method for preparing food by a pulsed electric field CZ2019366A3 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-366A CZ2019366A3 (en) 2019-06-12 2019-06-12 Device and method for preparing food by a pulsed electric field
EP20746859.6A EP3886601B1 (en) 2019-06-12 2020-06-11 Device and method for treatment of food by pulsed electric field
PCT/CZ2020/050044 WO2020249144A1 (en) 2019-06-12 2020-06-11 Device and method for treatment of food by pulsed electric field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-366A CZ2019366A3 (en) 2019-06-12 2019-06-12 Device and method for preparing food by a pulsed electric field

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308548B6 CZ308548B6 (en) 2020-11-18
CZ2019366A3 true CZ2019366A3 (en) 2020-11-18

Family

ID=73223580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-366A CZ2019366A3 (en) 2019-06-12 2019-06-12 Device and method for preparing food by a pulsed electric field

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2019366A3 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602008002247D1 (en) * 2007-03-29 2010-09-30 Novozymes As METHOD FOR THE TREATMENT OF VEGETABLE MATERIAL WITH AN ENZYME
FR2959399B1 (en) * 2010-05-03 2012-10-12 Maguin Sas METHOD AND PLANT FOR TREATING PLANT TISSUES TO EXTRACT PLANT SUBSTANCE, IN PARTICULAR JUICE.
CN104012919B (en) * 2014-06-06 2017-01-18 邵素英 Preparation method for seasoning medlar
CZ33001U1 (en) * 2019-06-12 2019-07-16 Česká zemědělská univerzita v Praze Pulsed electric field food processing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308548B6 (en) 2020-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohamed et al. Pulsed electric fields for food processing technology
Liang et al. Inactivation of spoilage microorganisms in apple cider using a continuous flow pulsed electric field system
AU602486B2 (en) Apparatus and method for electro-heating of food products
Zderic et al. Polyphenol extraction from fresh tea leaves by pulsed electric field: A study of mechanisms
Neetoo et al. Alternative food processing technologies
US11969005B2 (en) Method and device for treating nuts, in particular for producing nuts with improved shelling properties
Jäger Process performance analysis of pulsed electric field (PEF) food applications
US20060110504A1 (en) Apparatus and method for the enhancement of food properties and food prepared therefrom
Al-Hilphy et al. Extraction of phenolic compounds from wheat bran using ohmic heating
CZ33001U1 (en) Pulsed electric field food processing equipment
CZ2019366A3 (en) Device and method for preparing food by a pulsed electric field
McHugh et al. Pulsed Electric Field Processingfor Fruits and Vegetables
EP3886601B1 (en) Device and method for treatment of food by pulsed electric field
Arshad et al. Continuous flow treatment chamber for liquid food processing through pulsed electric field
Wibowo et al. Application of pulsed electric field in pasteurization of orange juice of siam cultivar: study on nutritional, physical, chemical properties, and total microorganism
Aguilar-Rosas et al. Enzyme activity and colour changes in apple juice pasteurised thermally and by pulsed electric fields
US9572354B2 (en) Direct current meat carcass electrical stimulation assembly
Gamli A review of application of pulsed electric field in the production of liquid/semi-liquid food materials
Singh et al. Principles and Engineering Aspects
Kumhála et al. Kitchen cooking by electroporation.
Gómez Galindo et al. Design of equipment for pulsed electric field processing
Toepfl et al. Industrial scale equipment, patents, and commercial applications
Kumar et al. Application of Ohmic Heating in Food Processing
Bhagya et al. Ohmic Heating of Foods
Birwal et al. Pulsed Electric Field For Food Processing: History And Design Aspects

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20250612