Yüksək təzyiqlə emalın enerji səmərəliliyinin artırılması

Yüksək təzyiqlə emal (HPP) qidanın keyfiyyətini qoruyaraq mikrobioloji təhlükəsizliyi təmin edən və saxlanma müddətini uzadan qeyri-termik qida konservləşdirmə üsuludur. Lakin daxilində qalmış hava və qazın yaratdığı enerji səmərəsizliyi bu üsulun dayanıqlı tətbiqi üçün əməliyyat çətinlikləri yaradır. Təzyiqötürücü mayenin və maye qidaların ultrasəslə qazsızlaşdırılması sıxılma qabiliyyətini azaldır, enerji itkilərini minimuma endirir və HPP prosesinin ümumi səmərəliliyini artırır.

Yüksək təzyiqlə emal (HPP): enerji səmərəliliyi ilə bağlı çətinliklər

Yüksək təzyiqlə emal (HPP) maye və bərk qida məhsullarında mikroorqanizmlərin inaktivasiyasını keyfiyyətin qorunması ilə birləşdirən aparıcı qeyri-termik qida konservləşdirmə üsullarından biridir. HPP texnologiyası qidanın sensor və ya qidalılıq xüsusiyyətlərinə xələl gətirmədən qida təhlükəsizliyini və daha uzun saxlanma müddətini təmin edir. Bu, istehlakçıların minimal emal olunmuş məhsullara artan üstünlük verməsi ilə uyğunlaşır. Bununla belə, HPP-nin enerji tələbatı, xüsusən proses daxilində qalmış hava və qazın yaratdığı səmərəsizlik səbəbindən əhəmiyyətli əməliyyat çətinlikləri yaradır. Bu çətinliklərin aradan qaldırılması onun dayanıqlı qida istehsalı üçün bütün potensialından istifadə etməyin açarıdır.

İcmal: HPP və onun enerji ilə bağlı çətinlikləri

Həll: HPP mayelərinin ultrasəslə qazsızlaşdırılması

Ultrasəslə qazsızlaşdırma həm təzyiqötürücü mayedə, həm də maye qida məhsullarında qalmış hava və qazı çıxararaq yüksək təzyiqlə emalın (HPP) enerji səmərəliliyini artırmaq üçün səmərəli həll təklif edir. Yüksək güclü ultrasəs tətbiq edildikdə ultrasəs kavitasiyası qaz qabarcıqlarının sürətlə birləşməsini və xaric olmasını təşviq edir, sıxılma qabiliyyətini azaldır və sıxılma zamanı enerji itkilərini minimuma endirir. Bu optimallaşdırma əməliyyat xərclərini azaltmaqla yanaşı, prosesin sabitliyini də artıraraq HPP-ni qidaların konservləşdirilməsi üçün daha dayanıqlı və effektiv edir.
 

Suyun ultrasəslə qazsızlaşdırılması

HPP necə işləyir

Yüksək təzyiqlə emal (HPP) adətən elastik və su keçirməyən qablaşdırmada olan qida məhsullarını 6.000 bar (600 MPa) həddinədək son dərəcə yüksək təzyiqlərə məruz qoymaqla həyata keçirilir. Proses su ilə doldurulmuş yüksək təzyiq qabında sadə ardıcıllıqla baş verir:

1. Yükləmə: Qablaşdırılmış məhsullar plastik səbətlərə yerləşdirilir və yüksək təzyiq qabına ötürülür.
2. Təzyiqin artırılması: Qaba təzyiqötürücü mühit rolunu oynayan su doldurulur. Sonra sistemdə təzyiq istənilən səviyyəyə qaldırılır və adətən bir neçə dəqiqə bu səviyyədə saxlanılır.
3. İzostatik təsir: Ölçüsündən, formasından və ya tərkibindən asılı olmayaraq məhsulun hər yerinə təzyiq bərabər və ani şəkildə tətbiq olunur. Bu izostatik təzyiq məhsulu əzmədən və ya deformasiyaya uğratmadan qida ilə ötürülən mikroorqanizmləri və xarab olmağa səbəb olan fermentləri inaktivləşdirir.
4. Təzyiqin azaldılması və boşaltma: Qabda təzyiq azaldılır, su boşaldılır və emal olunmuş məhsullar istehlaka və ya sonrakı emala hazır vəziyyətdə çıxarılır.

Yüksək təzyiqlə emal (HPP)
© Balakrishna et al., 2020

 
HPP üsulu dadı, teksturanı və qida maddələrinin miqdarını qoruyaraq qida təhlükəsizliyini təmin edir. Bununla belə, bu proses əhəmiyyətli enerji sərfi tələb edir və bu sərfə bir sıra əməliyyat səmərəsizlikləri təsir göstərir.

HPP-də yüksək enerji istehlakının yaratdığı çətinliklər

HPP-nin əsas çatışmazlıqlarından biri onun yüksək enerji istehlakıdır. Prosesin çox enerji tələb etməsi aşağıdakılardan irəli gəlir:

• Suyun təzyiqinin artırılması (təzyiqötürücü maye): İzostatik təzyiqi ötürmək üçün istifadə olunan suyun sıxılması və hədəf təzyiqin saxlanması əhəmiyyətli enerji tələb edir.
• Təzyiqötürücü mayedə qalmış hava və qaz: Suyun daxilindəki hava qabarcıqları təzyiqin ötürülmə səmərəliliyini azaldaraq enerji tələbatını artırır. Bu qabarcıqlar təzyiq artırılarkən sıxılır və əks halda qida məhsulunun emalı üçün istifadə oluna biləcək enerjini udur.
• Qablaşdırılmış məhsullarda qaz: Qablaşdırılmış qidalarda (məsələn, konservləşdirilmiş və ya yarımbərk məhsullarda) qalmış hava və ya qaz da eyni şəkildə enerji itkisinə səbəb olur. Daxili qaz boşluqlarının sıxılması əlavə enerji tələb edir və təzyiqin bərabərliyini poza bilər.
• İstilik enerjisi itkiləri: HPP qeyri-termik proses hesab edilsə də, suyun sıxılması və avadanlıqda sürtünmə səbəbindən enerjinin bir hissəsi istilik şəklində yayılır. Bu, əməliyyat xərclərini və soyutma tələbatını artırır.

Daxildə qalmış hava və qazın HPP-nin enerji tələbatına təsiri

Hava və qazın mövcudluğu HPP-nin səmərəliliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir:

• Təzyiqin ötürülmə səmərəliliyinin azalması: Hava və qaz mayelərdən daha asan sıxılır, buna görə də qabın daxilində eyni təzyiqə nail olmaq üçün əlavə enerji tələb olunur.
• Daha uzun emal müddətləri: Daxildə qalmış hava və qaz izostatik təzyiqin sabitləşməsini gecikdirərək dövrlərin müddətini uzadır.
• Enerji israfı: Sıxılmış qaz boşluqları təzyiq azaldıldıqda enerji buraxır. Geri əldə edilməsi mümkün olmayan bu enerji ümumi səmərəsizliyə töhfə verir.

Bu təsirlər təbii olaraq yüksək hava tərkibinə malik qida məhsulları və ya konservləşdirilmiş, yaxud vakuumla qablaşdırılmış məhsullar kimi, məhsulun üstündəki boşluqda qazı saxlayan qablaşdırmalar emal edilərkən xüsusilə nəzərə çarpır.

HPP-də enerji ilə bağlı çətinliklərin aradan qaldırılması strategiyaları

HPP-nin enerji səmərəliliyini artırmaq səyləri sistem daxilində hava və qazın təsirini azaltmağa yönəlir:
İlkin emal – ultrasəslə qazsızlaşdırma:
Təzyiqötürücü mayedən və qida məhsullarından həll olmuş hava və qazı çıxarmaq üçün ultrasəsin tətbiqi enerji israfını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Ultrasəs kavitasiyası qaz qabarcıqlarını effektiv şəkildə dağıdaraq onların təzyiq artırılmadan əvvəl xaric olmasına imkan verir.
Bundan əlavə, məhsullar, xüsusən konservləşdirilmiş və ya kip bağlanmış məhsullar, vakuum altında ultrasəslə qazsızlaşdırıldıqdan sonra bərkiyə bilər.

Həll olmuş oksigenin zamanla azalması 100 %, 80 %, 60 %, 40% və 20 % amplitudalarda UP400ST sonikatorundan istifadə etməklə.
Tədqiqat: ©Rognerud et al., 2020.

Dayanıqlı HPP üçün alternativ kimi ultrasəslə emal

Yüksək performanslı ultrasəsi mülayim istiliklə (termosonikasiya) və ya yüksəldilmiş təzyiq və mülayim istiliklə (manotermosonikasiya) birləşdirən hibrid HPP sistemləri mülayim şəraitdə və aşağı enerji istehlakı ilə etibarlı homogenləşdirmə və pasterizasiya təmin edən perspektivli alternativ üsullardır. Ultrasəslə pasterizasiya axın xəttində aparılan proses olduğundan hətta böyük həcmlər də yüksək xərc səmərəliliyi ilə emal edilə bilər.
Maye qidaların axın xəttində pasterizasiyası üçün Hielscher sonikatorları haqqında daha çox məlumat əldə edin!

HPP qida emalında geniş istifadə olunsa da, daxildə qalmış hava və qazın yaratdığı səmərəsizliklə daha da ağırlaşan yüksək enerji tələbatı ciddi çətinlik yaradır. Ultrasəslə qazsızlaşdırma kimi strategiyaları tətbiq etməklə qida sənayesi HPP-nin dayanıqlılığını və xərc səmərəliliyini artıra bilər.
Hielscher Ultrasonics enerji səmərəliliyini və prosesin etibarlılığını artırmaq üçün qabaqcıl ultrasəs texnologiyası təklif edən, HPP-nin optimallaşdırılması üzrə proses həlləri üçün etibarlı tərəfdaşdır. Bundan əlavə, Hielscher ultrasəsin köməyi ilə sinergetik qida pasterizasiyası üçün innovativ həllər təqdim edərək yüksək keyfiyyətli və təhlükəsiz qida məhsullarını təmin edir.