دستگاه چیپس‌ساز خانگی

چیپس یک واژه‌ی آمریکایی است که به برش‌های نازك سـیب‌زمینـی سرخ‌شده در روغن گفته می‌شود. این فرآورده، رنگ زرد روشن بـا طعم محبوب و بافتی ترد دارد. پروژه حاضر، طراحی و ساخت دستگاه چیپس‌ساز خانگی با هدف تولید چیپس سیب‌زمینی سالم خانگی است. با توجه به اینکه نیاز به تغذیه سالم و مفید، همواره در تمامی جوامع احساس می‌گردد و چیپس‌های تولیدشده صنعتی با محتوی روغن بسیار بالا، برای سلامتی جامعه مضر هستند؛ تولید چیپس سیب‌زمینی خانگی با محتوی روغن مناسب، سرشار از مواد معدنی و آلی مفید از جمله ویتامین C و هم‌چنین با حذف اثرات سرطان‌‌زای چیپس، امری ضروری است. پروژه حاضر، جهت طراحی و ساخت دستگاه چیپس‌ساز خانگی تعریف شده است.

تبیین جایگاه پروژه در علوم و فناوری‌ها و بررسی نیاز صنعت

سیب‌زمینی فرآوري شده به شکل چیپس، در کشور ایران، بیشتر بـه‌عنـوان تـنقلات مـصرف می‌شود؛ البته با توجه به تغییر عادات غـذایی و شـیوه زنـدگی مـردم، در صورتی که کیفیت محصول به گونه‌ای باشد که بتوانـد جـایگزین چیپس‌های صنعتی شود، پیش‌بینی می‌شود دستگاه چیپس‌ساز خانگی در صورت معرفی صحیح دستگاه به بازار، در سـال‌های آینده با استقبال خوبی مواجه گردد.

روش‌های فرآوری صنعت چیپس‌سازی، بسته به توسعه علوم و فناوری، از یک کشور به کشور دیگر متفاوت است. در ادامه بررسی‌های صورت گرفته در خصوص مفهوم مسئله و جایگاهی که در صنعت و جامعه دارد، به‌طور جامع شرح می‌شود.

شرح مفهومی پروژه

بررسی جامع مفهوم مسئله و استخراج مدل‌های مختلف حل مسئله

در قدم اول، پس از بررسی‌های فراوان، به منظور شناخت مسئله ساخت دستگاه چیپس‌ساز خانگی، این مسئله به هشت زیرمسئله تقسیم شد که در ادامه به بررسی یکایک آن‌ها پرداخته می‌گردد.

زیرمسئله‌ی اول: ابعاد اقتصادی

چیپس‌‌های سیب‌زمینی از محبوب‌ترین میان‌وعده‌های سراسر جهان هستند. طبق گزارش‌های سال ۲۰۱۸، حجم بازار جهانی چیپس سیب‌زمینی در سال ۲۰۱۸، به ۲۹ میلیارد دلار آمریکا رسیده‌است و تخمین زده می‌شود که این حجم تا سال ۲۰۲۴ به ۳۵ میلیارد دلار برسد (جالب است بدانید که این حجم پول تقریبا به اندازه‌ی نیمی از کل بودجه ایست که کشور ایران در یک سال با آن اداره می‌شود!). این خود نشانگر آن است که گرایش مردم جهان به این میان‌وعده‌ی خوشمزه همواره با استقبالی رو به رشد همراه بوده‌است. گزارشات بالا نوید می‌دهد که در پنج سال آینده بازار چیپس سیب‌زمینی، حداقل به میزان ۳/۱% گسترش خواهد یافت؛ بنابراین پتانسیل بسیار وسوسه‌انگیزی برای سرمایه‌گذاری، به خصوص برای یک جوان ایرانی دارد.

زیرمسئله‌ی دوم: کندن پوست سیب زمینی

در خطوط تولید مواد غذایی، عملیات پوست کندن یک مرحله آماده‌سازی مهم به شمار می‌رود. هدف از این فرآیند، حذف لایه‌ی غیر قابل خوردن یا نامطلوب پوست از محصولات خام است. در مقیاس خانگی، به منظور اجتناب از هزینه‌های اضافی دستگاه و اشغال فضای بیشتر، کندن پوست به صورت دستی ترجیح داده‌ می‌شود؛ اما روش‌ها و یا مدل‌های مرسوم برای لایه برداری صنعتی عبارتند از:

• لایه‌برداری مکانیکی: این روش، با استفاده از تیغه‌ها یا وسایل ساینده، لایه نامطلوب را مستقیماً از مواد اولیه غذایی خارج می‌کند. این روش، در مقایسه با سایر روش‌ها، با انرژی و هزینه کمتری کار می‌کند و حداقل تأثیر منفی را روی محیط زیست دارد؛ اما توان عملیاتی نسبتاً کم و از دست رفتن زیاد پوست، کاربرد آن را محدود کرده‌است.
• لایه‌برداری شیمیایی: در این روش، مواد غذایی خام در معرض یک محلول گرم شده حاوی مواد شیمیایی سوزاننده قرار می‌گیرند تا پوست آن‌ها نرم شود؛ سپس، پوست‌های نرم‌شده را می‌توان با اسپری‌های آب فشار بالا یا از بین برنده‌های پوست ساینده جدا کرد.
• لایه‌برداری بخار: روش لایه‌برداری بخار، شامل قرار دادن میوه‌ها یا سبزیجات خام در داخل ظرف حاوی بخار تحت فشار در دمای بالا به منظور گرم شدن سریع آن‌ها در یک بازه زمانی کوتاه (15-30 ثانیه) است.
• لایه‌برداری شعله: در این روش، از یک شعله‌ برای سوزاندن لایه بیرونی محصولات در دمای بسیار بالا(> 1000 درجه سانتی‌گراد) در یک بازه‌ی زمانی کنترل شده کوتاه (1–3 ثانیه) استفاده می‌شود.

علاوه بر روش‌های یادشده، در طول سال‌های اخیر، به منظور غلبه بر محدودیت‌های این روش‌ها، روی جایگزین کردن آن‌ها با تکنیک‌های نوین مطالعه شده‌است. این تکنیک‌ها شامل لایه‌برداری مادون قرمز، لایه‌برداری آنزیمی، لایه‌برداری اهمی و لایه‌برداری التراسونیک هستند.

زیرمسئله‌ی سوم: برش دادن سیب‌زمینی

بدون شک عملیات برش دادن سیب‌زمینی برای تولید ورقه‌های چیپس، مهم‌ترین عملیات در فرآیند کلی تولید چیپس‌سیب زمینی است؛ چون راندمان و کیفیت آن، روی فرآیندهای بعدی تاثیر می‌گذارد. بدین‌منظور بررسی این فرآیند، از طراحی صورت گرفته توسط شرکت اورشل کمک گرفته می‌شود. این دستگاه با بهره­‌گیری از نیروی گریز از مرکز، هنگامی که سیب‌زمینی از بالای دستگاه وارد استوانه‌ی دوار آن می‌­شود، سیب‌زمینی را در معرض تماس با سطح داخلی استوانه بیرونی قرار می‌دهد؛ در اینجا سیب‌زمینی به یکی از تیغه­‌ها برخورد می­‌کند و یک برش به شکل صاف و هموار توسط تیغه تولید می‌شود.

جنس تیغه­‌های به­‌کار رفته روی دیواره داخلی استوانه بیرونی دستگاه، از استیل ضد زنگ است. لبه‌ی تیغه‌­ها به‌صورت شیاردار طراحی شده‌است تا در صورت ورود ذرات خارجی به همراه سیب‌زمینی به دستگاه، این ذرات از طریق شیارها، از محفظه دستگاه خارج شوند. با تعویض تیغه­‌های قرار گرفته شده روی دیواره استوانه، برش‌­های سیب‌زمینی می‌توانند علاوه بر شکل مسطح معمولی، در اشکال موج‌دار و دندانه دار نیز تولید شوند.

زیرمسئله‌ چهارم: بلانچینگ

بلانچینگ یک عملیات حرارتی ضروری است که معمولا قبل از فرآیندهای پردازش غذایی، برای حفظ کیفیت محصول در ذخیره سازی طولانی مدت آن انجام می‌شود. این عملیات با گرم کردن ماده غذایی، منجر به پیامدهای زیر در بافت آن می‌شود:

• غیرفعال‌سازی آنزیم‌های کاهش دهنده کیفیت: شامل آنزیم‌های پلی‌فنول اکسیداز و پراکسیداز که باعث ایجاد رنگ و بافت نامطلوب، طعم و بوی نامطبوع و تجزیه مواد مغذی ماده غذایی می‌شوند.
• بهبود سرعت خشک کردن محصول: با تغییر در خصوصیات فیزیکی بافت گیاه مثل افزایش نفودپذیری غشاهای سلولی یا تخریب دیواره سلولی
• حذف باقی‌مانده‌های سموم آفت‌کش: با تخریب یا شستشوی سموم باقی مانده
• دفع هوای محبوس شده در بافت‌های گیاه: که باعث بافت بهتر، نرم‌تر و شفاف‌تر محصول نهایی و کاهش اکسیداسیون محصول و خوردگی مواد و تجهیزات استفاده شده در طول فرآیند می‌شود.
• کاهش بار میکروبی
• افزایش بازدهی استخراج مواد فعال زیستی: با تغییرات ساختاری در بافت گیاه مثل اختلال در غشاهای سلولی، نرم کردن شبکه‌های همی-سلولاز، سلولاز و پکتین و تغییر نفوذپذیری دیواره سلولی که باعث افزایش چشم‌گیر فعالیت‌های آنتی اکسیدانی می‌شود.
• جدا شدن پوست میوه‌ها و سبزیجات
• به حداقل رساندن واکنش‌های قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی: قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی، خصوصا واکنش میلارد یا کاراملیزه شدن، در طی حرارت دادن غذا به‌منظور سرخ کردن، پختن و… رخ می‌دهد. این واکنش می‌تواند باعث تخریب رنگ مطلوب محصول شود. علاوه بر این، در محصولات غذایی بر پایه نشاسته مثل سیب‌زمینی که تا بالای 120 درجه سانتی‌گراد حرارت داده شده‌اند، منجر به تولید ماده‌ای به نام آکریلامید می‌شود. اثرات سرطان‌زایی آکریلامید در موش به اثبات رسیده و به‌عنوان یک سرطان‌زای بالقوه در انسان‌ها نیز شناخته می‌شود؛ بنابراین کنترل و کاهش آن در مواد غذایی اهمیت بالایی دارد.

بیشتر روش‌های کاهش تشکیل آکریلامید به‌دنبال حذف این پیش ماده‌ها یا محدود کردن و کاهش شدت واکنش میلارد طی اصلاحات مختلف فرآیند پردازش غذایی هستند. فرآیند بلانچینگ، با تخریب پیش‌ماده‌های قندی آکریلامید، در حذف اثرات سرطان‌زای چپپس‌های سیب زمینی و بهبود رنگ‌ آن‌ها مفید واقع خواهد شد.

• از بین بردن مواد جامد محلول ماده غذایی
• هیدرولیز و حل نمودن پلیمرهای ساختاری بافت گیاهی مانند پروتوپکتین
• ژلاتینه کردن گرانول‌های نشاسته: این موضوع باعث کاهش جذب روغن در مرحله‌ی سرخ کردن می‌شود.
• تمیز کردن سطح گیاه و از بین بردن انگل‌های احتمالی و مواد خارجی از جمله گرد و غبار

این پیامدها در مجموع باعث می‌شوند که ساختار داخلی سیب زمینی بلانچ شده با یک ساختار عادی متفاوت باشد. این تغییر ساختاری بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می‌گذارد. اگر رابطه بین تغییرات ساختاری در حین بلانچینگ و کیفیت نهایی مشخص باشد، می‌توان از بلانچینگ برای ایجاد تغییرات ساختاری دلخواه و دستیابی به کیفیت بالاتر بافت استفاده کرد.

به منظور انجام بلانچینگ، میوه‌ها و سبزیجات به سرعت تا یک دمای از پیش تعیین شده (بین 93 تا 100 درجه سانتی‌گراد) برای مدت زمان 2 تا 12 دقیقه (بسته به درجه حرارت بلانچ، اندازه قطعه و زمان مورد نیاز برای غیرفعالسازی آنزیم‌ها) حرارت داده می‌شوند. در مرحله بعد محصول بلانچ به سرعت خنک شده یا بلافاصله به فرآیند بعدی منتقل می‌شود. در ادامه به بررسی مدل‌های مختلف بلانچینگ و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی آن‌ها پرداخته می‌گردد:

• بلانچینگ آب داغ: بلانچینگ آب داغ محبوب‌ترین روش بلانچینگ از نظر تجاری است؛ چون فرآیندی آسان و کم‌هزینه است. در بلانچینگ آب داغ، محصولات برای چند دقیقه در آب داغ (70 تا 100 درجه سانتی‌گراد) فرو برده می‌شوند؛ سپس نمونه‌های بلانچ، قبل از فرستاده شدن به مرحله بعدی فرآیند، خشک و خنک می‌شوند. به طور کلی، بعد از طی شدن یک مدت زمان مشخص، آب بلانچینگ باید تعویض شود؛ چون با مواد مغذی شسته‌ شده از ماده غذایی اشباع می‌شود.

اما این روش محدودیت‌هایی نیز دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود:

1. از دست رفتن مواد مغذی در طول بلانچینگ
2. آلودگی محیط زیست توسط فاضلاب بلانچینگ
3. مصرف بالای آب: اگر چه تعویض دوره‌ای آب بلانچینگ نیاز به مصرف مقدار زیاد آب ندارد؛ اما در هر صورت از آن جایی که در این روش محفظه مربوطه باید از آب پر شود و این آب بعد از اتمام فرآیند، بلااستفاده خواهد بود، مصرف آب این روش از سایر روش‌های بلانچینگ با اختلاف بیشتر است.

راه حل، به‌کارگیری تکنولوژی‌های بلانچینگ نوین توسعه یافته با بهروری انرژی بالاتر است که عبارت‌اند از:

• بلانچینگ بخار: بخار بیش از حد گرم شده، به دلیل محتوای آنتالپی بالا می‌تواند به‌عنوان یک محیط گرمایشی برای بلانچینگ استفاده ‌شود. این بخار داغ روی سطح محصولات متراکم می‌شود و مقدار زیادی حرارت را به‌طور نهفته به ماده منتقل می‌کند؛ چون دمای محصول کمتر از بخار است. دمای محصول به تدریج زیاد می‌شود، تا جایی که به دمای بحرانی فعالیت آنزیم‌ها و ارگانیسم‌ها می‌رسد؛ بعد از این دما، آنزیم‌ها غیرفعال می‌شوند.

باور بر این است که بلانچینگ بخار به نسبت ارزان است و در مقایسه با بلانچینگ آبی، بیشتر مواد معدنی و اجزای انحلال‌پذیر در آب سیب‌زمینی را حفظ می‌کند؛ اما محدودیت‌هایی نیز دارد که عبارت‌اند از:

1. اثرات بلانچینگ غیر یکنواخت
2. نیاز به زمان طولانی‌تر و تاثیر سوء روی ظرفیت و اقتصاد فرآیند
3. درجه غیرفعال‌سازی آنزیم POD کمتر از بلانچینگ آب داغ
4. از دست رفتن بخش زیادی از وزن سیب‌زمینی و تشکیل یک لایه خشک روی سطح محصول به‌دلیل تبخیر آب

• بلانچینگ (HHAIB) High Humidity Hot Air Impingement Blanching یا (SSIB) Superheated Steam Impingement Blanching: سیستم‌های برخوردی جت بخار داغ به‌عنوان یک جایگزین موثر شناسایی شده‌اند. برخورد بخار داغ با سرعت بالا به سطح محصول می‌تواند لایه مرزی رطوبت را حذف کرده و به‌طور فوق العاده‌ای به انتقال گرما شتاب دهد و بدین ترتیب زمان فرآیند را به‌طور چشم‌گیری کاهش دهد. هوایی که با سرعت بالا از نازل‌های سیستم جت خارج می‌شود می‌تواند یک بستر هوای داغ ایجاد کند که محصولات را در خود معلق کرده و یک محیط شبه سیال تشکیل می‌دهد.

این فرآیند یک پارچه، سریع و با بازدهی انرژی بالا است. از دست رفتن مواذ مغذی به‌طور چشم‌گیری در این روش کاهش می‌یابد. تقریبا هیچ فاضلابی طی آن تولید نمی‌شود و بنابراین یک روش محیط زیست دوست به شمار می‌رود. هم‌چنین تمیزتر است، اکسیداسیون کمتری در غذا ایجاد می‌کند و مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای آن حداقل است. خطرات احتمالی آتش‌گیری و انفجار نیز در آن دیده نمی‌شود.

دو مدل طراحی شده از تجهیزات موردنیاز برای انجام این فرآیند به شرح زیر هستند:

• مدل اول: بلانچر گسسته (Batch type blancher)

شامل اجزای 1. مولد بخار؛ 2. کنترلر PID؛ 3. لوله بخار؛ 4. دریچه باز؛ 5. دریچه‌ی بسته؛ 6. کانال بازیابی بخار؛ 7. فن سانتریفیوژ؛ 8. هیتر الکتریکی؛ 9. کانال بخار بلانچینگ؛ 10. محفظه توزیع بخار بلانچینگ؛ 11. سنسور دما؛ 12. سنسور دما و رطوبت؛ 13. محفظه برخورد با شماری از نازل‌های گرد؛ 14. ماده‌ای که باید بلانچ شود؛ 15. سینی نمونه

• مدل دوم: بلانچر پیوسته (Continuos type blancher)

شامل اجزای 1. ساختمان قفسه؛ 2. نیروی محرکه برای تسمه انتقال؛ 3. محفظه مواد؛ 4. صفحه انحراف بخار؛ 5. مولد بخار؛ 6. کنترل پنل؛ 7. سنسورهای کنترل دما و رطوبت، 8. کانال بازیابی؛ 9. فن سانتریفیوژ؛ 10. هیتر الکتریکی؛ 11. تسمه انتقال؛ 12. دریچه بخار؛ 13. مجموعه نازل‌های گرد؛ 14. پشتیبان صفحه انتقال بخار؛ 15. محفظه توزیع بخار؛ 16. محفظه بلانچینگ

• بلانچینگ مایکروویو: گرمایش مایکروویو، در مقایسه با روش‌های گرمایشی معمول استفاده شده در صنایع غذایی مزایای زیادی دارد؛ از جمله گرمایش حجمی، سرعت گرمایش بالا و زمان پردازش پایین. در مقایسه با بلانچینگ آب داغ معمولی، مقدار از دست رفتن مواد مغذی در این روش به‌طور چشم‌گیری کاهش می‌یابد. علاوه بر این، بهره‌وری انرژی بالایی دارد؛ نصب و تمیز کردن آن راحت است و زمان راه‌اندازی کوتاهی دارد. در ادامه به محدودیت‌های این روش اشاره می‌شود:

1. عمق نفوذ محدود مایکروویو: البته این محدودیت برای برش‌‌های نازک چیپس سیب‌زمینی چندان مطرح نیست.
2. از دست رفتن زیاد آب درون بافت سیب‌زمینی در طول بلانچینگ
3. گرمایش غیر یکنواخت
4. سختی‌های کنترل دقیق دمای بلانچینگ

• بلانچینگ اهمی: گرمایش اهمی مزایای زیادی دارد؛ از جمله گرمایش سریع و یکنواخت. سیستم‌های گرمایش اهمی می‌توانند یک عملیات حرارتی متعادل با خاموش شدن فوری و بدون ادامه انتقال گرما بعد از قطع جریان، با هزینه‌های عملیاتی پایین، بازده تبدیل انرژی بالا و مشکلات سطحی کمتری در محصول را فراهم کنند.

در مقایسه با بلانچینگ آب داغ معمولی، بلانچینگ اهمی به‌دلیل گرمایشی حجمی خود، نیاز به زمان کمتری دارد. علاوه بر این کیفیت محصول بهتری را حاصل می‌کند چون شستشوی مواد جامد و مغذی را کم کرده و از رنگ و بافت محصول محافظت می‌کند. علاوه بر این، این روش می‌تواند برای بلانچینگ میوه‌ها و سبزیجات در حجم‌های بالاتری که با استفاده از بلانچینگ آب داغ معمولی دچار افت کیفیت می‌شوند، به‌کار رود.

در ادامه به بیان محدودیت‌های این روش پرداخته می‌شود:

1. سختی کنترل دمای بلانچینگ
2. تولید اکسیژن و هیدروژن
3. خوردگی و فرسایش الکترودها

• بلانچینگ فروسرخ: گرمایش فروسرخ به وسیله‌ی تابش الکترومغناطیسی در ناحیه‌ی فروسرخ انجام می‌شود. سرعت و بازدهی انتقال گرما توسط فروسرخ از گرمایش‌های معمول تحت شرایط مشابه بیشتر است؛ این مهم می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در زمان و انرژی شود. امواج فروسرخ بیشتر اجسام جاذب مات را گرم می‌کند، تا هوای اطراف آن‌ها را؛ بنابراین در گرمایش فروسرخ، برش‌های سیب‌زمینی به‌خوبی گرم شده و دمای محیط را می‌توان در سطوح نرمال نگه داشت که این موضوع مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. در نهایت، به‌طور کلی کار کردن با امواج فروسرخ و ساخت تجهیزات آن آسان است و اما محدودیت‌های این روش به‌شرح زیر است:

1. نفوذ حرارتی ضعیف
2. گرمایش غیر یکنواخت
3. از دست رفتن جدی آب و تخریب رنگ سطحی

زیرمسئله پنجم: حذف نشاسته

ورقه­‌های سیب‌زمینی تولید شده در فرآیند برش دادن، قبل از ورود به دستگاه سرخ‌­کن، باید عاری از نشاسته باشند تا از سوختگی روغن و ایجاد لکه­‌های سیاه و تیره روی چیپس­‌های سیب‌زمینی جلوگیری شود. بدین‌منظور، عملیات شستشوی برش‌ها، با استفاده از جریان آب در جهت مخالف مسیر حرکت برش‌­های سیب‌زمینی در محفظه شسشتو، برای حذف هر چه بیشتر نشاسته پس از فرآیند برش دادن انجام می‌­گیرد. میزان سختی آب مناسب جهت شستشوی برش‌­های سیب زمینی ppm 250 – 350 و میزان pH آن در حدود 2/6 است.

زیر مسئله‌ی ششم: خشک کردن یا رطوبت گیری

فرآیند خشک کردن یکی از مهم­ترین فرآیندها در تولید انواع چیپس‌های سیب زمینی تلقی می­گردد. در ادامه روش­های مختلف خشک کردن و شرایط عملیاتی مورد استفاده در فرآوری سیب زمینی با این فرآیند، شرح داده می­شود:

• خشک کردن متداول: خشک­کن­های کابینتی، تونلی، چرخان، درام‌دار یا دارای تسمه نقاله به­طور معمول در مقیاس صنعتی جهت تولید محصولات سیب زمینی متنوع استفاده می‌شوند. در تولید چیپس­های سیب زمینی، برش‌های خام به­صورت جزئی قبل از فرآیند سرخ شدن، خشک می­گردند تا زمان فرآیند سرخ کردن و مصرف روغن آن‌ها کاهش داده شود؛ به این منظور برش‌های خام روی یک درام سوراخ‌دار چرخان و یک توری مرتعش‌کننده خشک می­شوند. رطوبت سطحی اضافی در هنگام فرآیند خشک کردن تقریبا تا 4% کم می­شود.
• خشک کردن با استفاده از خلاء و یخ زدن: در روش خشک کردن با استفاده از خلاء، سیب زمینی در یک محفظه‌ی خلاء دارای منبع گرما قرار می­گیرد. خلاء به آب اجازه می­دهد تا در دمای پایین­تر تبخیر گردد و بنابراین سیب زمینی بدون در معرض دمای بالا قرار گرفتن و آسیب حرارتی خشک می­شود. در فرآیند خشک کردن با استفاده از یخ زدن، آب موجود در سطح سیب زمینی، طبق فرآیند تصعید، به بخار آب تبدیل شده و سپس با استفاده از پمپ خلاء، این بخار آب از محفظه‌ی خشک­­کن خارج می­گردد. چون سیب زمینی به­حالت یخ زده باقی می­ماند و فرآیند خشک کردن در درجه حرارت پایین اتفاق می­افتد، آسیب حرارتی به سیب زمینی وارد نمی­گردد.
• خشک کردن با استفاده از ریزموج­ها و امواج فروسرخ: خشک کردن با استفاده از انرژی ریزموج­ها، به دلیل حرارت دادن حجمی و کاهش زمان فرآیند، در سال­های اخیر افزایش یافته‌است. استفاده از امواج فروسرخ نیز جهت خشک کردن سیب زمینی، مزایای زیادی نسبت به روش­های خشک کردن متداول دارد.

زیر مسئله هفتم: سرخ کردن

• سرخ کردن با استفاده از روغن که طی دو روش اساسی زیر انجام می‌شود:
  

1. روش گسسته (Batch method): در این روش، چیپس‌­های سیب‌زمینی به‌درون محفظه‌ی سرخ­‌کن ارسال می­‌شوند که جهت انجام فرآیند به 8 الی 10 دقیقه زمان نیاز دارد. در این روش درجه حرارت روغن معمولا کمتر و میزان روغن موجود در محفظه روغن کمی بیشتر از روش پیوسته است.
   
2. روش پیوسته (Continuous method): در روش پیوسته سرخ کردن چیپس‌­های سیب‌زمینی، از سامانه­‌های گرمایشی متفاوت، از قبیل مبدل‌های حرارتی آتش مستقیم و مبدل‌های حرارتی جانبی استفاده می­‌شود. علاوه بر این، تعدادی از تولیدکنندگان، سرخ‌کن­‌های خود را به سامانه‌­های گرمایشی چند بخشی تبدیل می­‌کنند. مزیت این تبدیل، توانایی کنترل تغییرات رنگ چیپس سیب‌زمینی هنگام سرخ کردن است. این روش نیازمند دانستن درجه حرارت­ لازم جهت سرخ کردن سیب زمینی در هر قسمت از سرخ­‌کن است.

محتوی روغن باید در سرخ­‌کن به‌طور دقیق کنترل شود؛ به این منظور، می‌توان از روش‌های زیر کمک گرفت:

1. انتخاب دقیق واریته(گونه) سیب‌زمینی: گونه‌های دارای چگالی نسبی بالا مناسب هستند.
2. برش­ دادن ضخیم‌تر سیب‌زمینی با سطح مقطع کمتر برای جذب کمتر روغن در عملیات سرخ کردن
3. استفاده از درجه حرارت بالا و زمان قرارگیری کمتر چیپس‌­های سیب‌زمینی در محفظه سرخ‌­کن
4. استفاده از سرخ‌‌کن‌های خلاء: چیپس­‌های سیب‌زمینی سرخ شده با استفاده از سرخ­‌کن­‌های خلاء به‌طور کلی محتوی روغن کمتری نسبت به چیپس‌­های سرخ شده معمولی دارند. با استفاده از سرخ‌­کن خلاء حفظ رنگ طبیعی چیپس‌­های سیب‌زمینی و طعم‌دهی به محصول نهایی راحت‌­تر خواهد بود. با توجه به درجه حرارت پایین­‌تر اعمال شده در سرخ­‌کن­‌های خلاء، تشکیل آکریل‌­آمید در سرخ­‌کن­‌های خلاء به‌صورت قابل توجهی نسبت به سرخ­‌کن­‌های معمولی کمتر است. این موضوع باعث حذف بیشتر اثرات سرطان‌زای چیپس سیب‌زمینی می‌شود.

زیرمسئله هشتم: طعم‌دار کردن

طعم هر محصول غذایی، مهم‌ترین ویژگی آن است. نمک، ارزان‌­ترین ادویه­‌ای است که در بهبود دادن طعم چیپس‌­های سیب‌زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌طور کلی پس از اینکه چیپس‌­های سیب‌زمینی از محفظه سرخ‌­کن خارج شدند به­‌صورت مستقیم نمک‌زنی می‌شوند تا روغن داغ موجود روی چیپس‌­ها، کریستال­‌های نمک را روی آن‌­ها تثبیت کند. علاوه بر نمک، چیپس­‌های سیب‌زمینی می‌توانند با طعم دهند‌ه‌هایی مثل پنیر، سرکه، پودر پیاز و… طعم­‌دهی شوند.

به‌طور کلی فرآیند طعم‌دهی به­‌صورت یک فرآیند موضعی در درام‌­های چرخان (Rotary Drums) اجرا می‌شود یا مواد طعم‌دهنده با افشانه روی چیپس­‌های سیب زمینی پاشیده می­‌شوند.

زیرمسئله نهم: بخش الکترونیک دستگاه

بخش الکترونیک دستگاه در واقع شامل پنل کاربری دستگاه، مدار فرمان و بخش قدرت است که در ادامه به شرح هر یک از آن‌ها پرداخته می‌شود:

• پنل کاربری دستگاه: وظیفه پنل کاربری دستگاه ایجاد ارتباط بین کاربر و دستگاه است. این ارتباط به‌صورت دو طرفه انجام می‌گیرد؛ یعنی کاربر به دستگاه اطلاعات (دستور) می‌‎دهد و طبق اطلاعات (دستورات) داده شده، دستگاه وظیفه خود را انجام داده و نتیجه را از طریق نمایشگری که دارد، به کاربر گزارش می‌دهد و برای کاربر اطلاعاتی را از وضعیت خود می‌فرستد.
• مدار فرمان: در واقع منظور از مدار فرمان، برد الکترونیکی اصلی دستگاه است که وظیفه پردازش اطلاعات دریافت شده از کاربر را بر عهده دارد. به‌وسیله این برد الکترونیکی، دستگاه کاملا تحت کنترل کاربر قرار می‌گیرد. همچنین این برد به سنسورهای دمایی مبتنی بر سامانه کنترلی حلقه بسته جهت بررسی لحظه‌ای دمای فرآیندهای عملیاتی دستگاه مجهز است تا نسبت به دمای آب و روغن دستگاه و نحوه پختی که کاربر از دستگاه می‌خواهد، بتواند دمای مطلوب فرآیندها را تنظیم نماید.
• بخش قدرت: در این بخش که توسط رله‌های تعیین شده در برد الکترونیکی اصلی دستگاه کنترل می‌شود، مصرف کننده‌های توان دستگاه قرار دارند؛ برای مثال در دستگاه چیپس‌ساز خانگی می‌توان به الکتروموتورها و گرم‌کن‌ها اشاره نمود.

بررسی جامعه هدف و توجیه نیاز برای ورود

جامعه هدف

مشتریان بالقوه این دستگاه در درجه اول، اشخاص، از قشر متوسط به نسبتاً بالای جامعه هستند. در نتیجه، لازم است مناطقی از هر استان که به زبان ساده، لوازم و خوراک فانتزی برای آن‌ها ارزش بیشتری دارد، شناسایی و مورد هدف قرار گرفته شوند. هم‌چنین، به‌طور ویژه، محله‌هایی که جمعیت ویلانشین و ثروتمند بیشتری دارند باید در نظر گرفته شوند؛ زیرا چیپس سیب‌زمینی و انواع میوه‌های خشک به‌طور معمول در رژیم غذایی این افراد بیشتر از سایر اقشار جامعه وجود دارد.

در درجه دوم، می‌توان بر روی رستوران‌ها، کافی‌شاپ‌ها و فست فودهایی تمرکز کرد که توجه خاصی به ذائقه مشتری دارند. در واقع، می‌توان فرهنگی نو در تفکر صاحبان این مشاغل ایجاد کرد و به آن‌ها در خصوص روش‌هایی که دستگاه چیپس‌ساز خانگی می‌تواند به کسب وکارشان برتری دهد، ایده داد. برای مثال، این رستوران‌ها می‌توانند به عنوان پیش‌غذا، حتی به‌صورت رایگان، چیپس‌های متنوعی را هنگامی که مشتریان در انتظار سفارش خود هستند، سرو کنند (گزینه‌ای ارزان و البته چشمگیر و باب طبع ایرانیان) تا رضایت مشتریان خود را به مراتب بالا ببرند. لازم به ذکر است که اکثر رستوران‌های موفق در استان تهران از این شیوه برندسازی استفاده می‌کنند و تیم Techips موفق به شناسایی آن‌ها شده‌ است. به بیان بهتر، با این ایده‌دهی می‌توان تمایل به خرید دستگاه چیپس‌ساز خانگی را در این مشاغل ایجاد کرد.

در درجه‌ی سوم، می‌توان با ساخت این دستگاه در ابعادی بزرگ‌تر (در حدود ابعاد یک ماشین لباسشویی)، پروژه‌ای بسیار جذاب به‌منظور کارآفرینی تعریف کرد؛ در چند سال اخیر، مقوله ایستگاه‌های فروش انواع اسنک، قهوه، آبمیوه و… در فرودگاه‌ها، مترو‌ها، سینماها، مال‌ها و سایر مکان‌های مشابه با استقبال زیادی مواجه شده‌است. این فرصت، توجه تیم Techips را به خود جلب کرد؛ در واقع می‌توان با ساخت چنین دستگاهی و تعبیه آن در محیط‌های عمومی، دنیای اقتصاد چیپس را متحول نمود و کسب و کار جدیدی را راه‌اندازی کرد.

در درجه چهارم، تیم Techips، توانسته است با جمع‌آوری آمارهای ثانویه از شبکه‌های مجازی (باسلام، دیوار و وبسایت‌هایی از این قبیل)، دریابد که اخیراً بازار مشاغل خانگی در فضای مجازی و به‌ویژه در بحث خوراکی رشد بسیار زیادی داشته‌است؛ پس، می‌توان با استفاده از پتانسیل‌های دستگاه چیپس‌ساز خانگی، چیپس‌هایی نوآورانه را تولید نموده و به‌عنوان منبع درآمد خانگی از آن بهره برد.