ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયાની સુધારેલી ઊર્જા કાર્યક્ષમતા
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP) એ ખાદ્ય સંરક્ષણની બિનતાપીય પદ્ધતિ છે, જે ખોરાકની ગુણવત્તા જાળવી રાખીને સૂક્ષ્મજીવોથી સુરક્ષા સુનિશ્ચિત કરે છે અને સંગ્રહ આયુષ્ય વધારે છે, જોકે અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુને કારણે થતી ઊર્જાની અકાર્યક્ષમતા તેના ટકાઉ અમલીકરણ માટે સંચાલકીય પડકારો ઊભા કરે છે. દબાણ સંચારિત કરતા પ્રવાહી અને પ્રવાહી ખાદ્યપદાર્થોમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવાથી સંકોચનક્ષમતા ઘટે છે, જેનાથી ઊર્જાનું નુકસાન ઓછું થાય છે અને HPP પ્રક્રિયાની એકંદર કાર્યક્ષમતા સુધરે છે.
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP): ઊર્જા કાર્યક્ષમતાના પડકારો
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP) એ ખાદ્ય સંરક્ષણની અગ્રણી બિનતાપીય તકનીકોમાંની એક છે, જે પ્રવાહી અને ઘન ખાદ્ય ઉત્પાદનો માટે સૂક્ષ્મજીવોનું નિષ્ક્રિયકરણ અને ગુણવત્તાની જાળવણીનું સંયોજન પ્રદાન કરે છે. HPP તકનીક ખોરાકના ઇન્દ્રિયગ્રાહ્ય અથવા પોષણ સંબંધિત ગુણધર્મો સાથે સમાધાન કર્યા વિના ખાદ્ય સુરક્ષા અને લાંબું સંગ્રહ આયુષ્ય પ્રાપ્ત કરે છે, જે ઓછામાં ઓછી પ્રક્રિયા કરેલા ઉત્પાદનો માટે ગ્રાહકોની વધતી પસંદગીને અનુરૂપ છે. જોકે, HPPની ઊર્જાની જરૂરિયાતો નોંધપાત્ર સંચાલકીય પડકારો ઊભા કરે છે, ખાસ કરીને પ્રક્રિયામાં અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુથી થતી અકાર્યક્ષમતાને કારણે. ટકાઉ ખાદ્ય ઉત્પાદન માટે તેની સંપૂર્ણ સંભાવનાનો ઉપયોગ કરવા આ પડકારોનો ઉકેલ લાવવો જરૂરી છે.
વિહંગાવલોકન: HPP અને તેના ઊર્જા સંબંધિત પડકારો
| HPPની વ્યાખ્યા | પડકારો | ઉકેલ |
|---|---|---|
| ખાદ્ય સંરક્ષણની બિનતાપીય પદ્ધતિ, જે ખોરાકની ગુણવત્તા જાળવી રાખીને સૂક્ષ્મજીવોથી સુરક્ષા સુનિશ્ચિત કરે છે અને સંગ્રહ આયુષ્ય વધારે છે. | અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુને કારણે ઊર્જાની અકાર્યક્ષમતા, જે સંચાલન ખર્ચ વધારે છે. | અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવાથી સંકોચનક્ષમતા ઘટે છે, જેનાથી ઊર્જાનું નુકસાન ઓછું થાય છે અને HPPની કાર્યક્ષમતા સુધરે છે. |
ઉકેલ: HPP પ્રવાહીઓમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવો
અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવાની તકનીક દબાણ સંચારિત કરતા પ્રવાહી અને પ્રવાહી ખાદ્ય ઉત્પાદનો બંનેમાંથી અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુ દૂર કરીને ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP)ની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે કાર્યક્ષમ ઉકેલ પ્રદાન કરે છે. ઉચ્ચ શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરવાથી અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન વાયુના પરપોટાઓને ઝડપથી એકત્રિત થઈને ભળી જવા અને બહાર નીકળવા પ્રોત્સાહિત કરે છે, જેનાથી સંકોચનક્ષમતા ઘટે છે અને સંકોચન દરમિયાન ઊર્જાનું નુકસાન ઓછું થાય છે. આ ઇષ્ટતમીકરણ સંચાલન ખર્ચ ઘટાડવાની સાથે પ્રક્રિયાની સ્થિરતા પણ વધારે છે, જેનાથી ખાદ્ય સંરક્ષણ માટે HPP વધુ ટકાઉ અને અસરકારક બને છે.
પાણીમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવો
HPP કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP)માં ખાદ્ય ઉત્પાદનોને, સામાન્ય રીતે લવચીક અને જળરોધક પેકેજિંગમાં, 6,000 bar (600 MPa) સુધીના અત્યંત ઊંચા દબાણને આધીન કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા પાણીથી ભરેલા ઉચ્ચ દબાણ પાત્રમાં સરળ ક્રમમાં થાય છે:
- ઉત્પાદનો ભરવાં: પેક કરેલા ઉત્પાદનોને પ્લાસ્ટિકની ટોપલીઓમાં મૂકીને ઉચ્ચ દબાણ પાત્રમાં પહોંચાડવામાં આવે છે.
- દબાણ વધારવું: પાત્રમાં પાણી ભરવામાં આવે છે, જે દબાણ સંચારિત કરતા માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે. ત્યારબાદ પ્રણાલીમાં ઇચ્છિત સ્તર સુધી દબાણ વધારવામાં આવે છે અને સામાન્ય રીતે થોડી મિનિટો સુધી તે જાળવી રાખવામાં આવે છે.
- સમદાબી અસર: ઉત્પાદનના કદ, આકાર અથવા સંઘટનને ધ્યાનમાં લીધા વિના સમગ્ર ઉત્પાદનમાં એકસરખું અને તત્કાળ દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે. આ સમદાબી દબાણ ઉત્પાદનને કચડ્યા અથવા વિકૃત કર્યા વિના ખોરાકજન્ય સૂક્ષ્મજીવો અને ખોરાક બગાડતા ઉત્સેચકોને નિષ્ક્રિય કરે છે.
- દબાણ ઘટાડવું અને ઉત્પાદનો બહાર કાઢવાં: પાત્રનું દબાણ ઘટાડવામાં આવે છે, પાણી કાઢી નાખવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયા કરેલા ઉત્પાદનોને બહાર પહોંચાડવામાં આવે છે, જે વપરાશ અથવા આગળની પ્રક્રિયા માટે તૈયાર હોય છે.
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP)
© Balakrishna et al., 2020
HPP પદ્ધતિ સ્વાદ, બનાવટ અને પોષકતત્ત્વોની માત્રા જાળવી રાખીને ખાદ્ય સુરક્ષા સુનિશ્ચિત કરે છે. જોકે, આ પ્રક્રિયા માટે નોંધપાત્ર ઊર્જા પુરવઠાની જરૂર પડે છે, જેના પર અનેક સંચાલકીય અકાર્યક્ષમતાઓનો પ્રભાવ પડે છે.
HPPમાં ઊંચા ઊર્જા વપરાશના પડકારો
HPPની મુખ્ય ખામીઓમાંની એક તેનો ઊંચો ઊર્જા વપરાશ છે. આ પ્રક્રિયામાં વધુ ઊર્જાની જરૂર પડવાનાં કારણો આ મુજબ છે:
- પાણીનું દબાણ વધારવું (દબાણ સંચારી પ્રવાહી): સમદાબી દબાણ સંચારિત કરવા માટે વપરાતા પાણીને સંકોચવા અને લક્ષિત દબાણ જાળવવા માટે નોંધપાત્ર ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
- દબાણ સંચારી પ્રવાહીમાં અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુ: પાણીમાં રહેલા હવાના પરપોટા દબાણ સંચારણની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે, જેનાથી ઊર્જાની જરૂરિયાતો વધે છે. દબાણ વધારતી વખતે આ પરપોટા સંકોચાય છે અને એવી ઊર્જા શોષી લે છે જેનો અન્યથા ખાદ્ય ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા માટે ઉપયોગ થઈ શકતો હોત.
- પેક કરેલા ઉત્પાદનોમાં વાયુ: પેક કરેલા ખાદ્યપદાર્થોમાં (દા.ત., ડબ્બાબંધ અથવા અર્ધઘન ઉત્પાદનોમાં) અંદર ફસાયેલી હવા અથવા વાયુ પણ એ જ રીતે ઊર્જાના નુકસાનમાં ફાળો આપે છે. અંદર રહેલા વાયુના ખિસ્સાઓના સંકોચન માટે વધારાની ઊર્જાની જરૂર પડે છે અને તે દબાણની એકરૂપતામાં વિક્ષેપ પાડી શકે છે.
- તાપીય ઊર્જાનું નુકસાન: HPPને બિનતાપીય પ્રક્રિયા ગણવામાં આવતી હોવા છતાં, પાણીના સંકોચન અને સાધનોના ઘર્ષણને કારણે કેટલીક ઊર્જા ઉષ્મા તરીકે વિખેરાઈ જાય છે. તેનાથી સંચાલન ખર્ચ અને શીતલનની જરૂરિયાતો વધે છે.
પ્રવાહીઓમાંથી વાયુ દૂર કરવા અને ખાદ્યપદાર્થોના પાશ્ચ્યુરીકરણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ કોષ.
HPPની ઊર્જાની જરૂરિયાત પર અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુની અસરો
હવા અને વાયુની હાજરી HPPની કાર્યક્ષમતાને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે:
- દબાણ સંચારણની ઘટેલી કાર્યક્ષમતા: હવા અને વાયુ પ્રવાહીઓ કરતાં વધુ સરળતાથી સંકોચાય છે, એટલે કે પાત્રમાં સમાન દબાણ પ્રાપ્ત કરવા માટે વધારાની ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
- પ્રક્રિયાનો વધુ સમય: અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુ સમદાબી દબાણના સ્થિરીકરણમાં વિલંબ કરે છે, જેનાથી ચક્રનો સમયગાળો લંબાય છે.
- ઊર્જાનો વ્યય: દબાણ ઘટાડતી વખતે સંકોચાયેલા વાયુના ખિસ્સાઓ ઊર્જા મુક્ત કરે છે, જેને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાતી નથી, અને આ એકંદર અકાર્યક્ષમતામાં ફાળો આપે છે.
આ અસરો ખાસ કરીને એવા ખાદ્ય ઉત્પાદનોની પ્રક્રિયા કરતી વખતે વધુ સ્પષ્ટ હોય છે જેમાં કુદરતી રીતે હવાનું પ્રમાણ ઊંચું હોય અથવા જેમનું પેકેજિંગ ઉત્પાદનની ઉપરની ખાલી જગ્યામાં વાયુને ફસાવે છે, જેમ કે ડબ્બાબંધ અથવા શૂન્યાવકાશમાં પેક કરેલી વસ્તુઓ.
HPPમાં ઊર્જા સંબંધિત પડકારોનો ઉકેલ લાવવાની વ્યૂહરચનાઓ
HPPની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા સુધારવાના પ્રયાસો પ્રણાલીમાં હવા અને વાયુનો પ્રભાવ ઘટાડવા પર કેન્દ્રિત છે:
પૂર્વપ્રક્રિયા – અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવો:
દબાણ સંચારી પ્રવાહી અને ખાદ્ય ઉત્પાદનોમાંથી ઓગળેલી હવા અને વાયુ દૂર કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ઊર્જાનો વ્યય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન વાયુના પરપોટાઓને અસરકારક રીતે વિક્ષેપિત કરે છે, જેનાથી દબાણ વધારતાં પહેલાં તેઓ બહાર નીકળી શકે છે.
વધુમાં, શૂન્યાવકાશ હેઠળ અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કર્યા પછી ઉત્પાદનો કઠણ થઈ શકે છે, ખાસ કરીને ડબ્બાબંધ અથવા સીલ કરેલી વસ્તુઓ.
સમય સાથે દ્રવિત ઑક્સિજનમાં ઘટાડો 100 %, 80 %, 60 %, 40% અને 20 %ના કંપવિસ્તારો પર UP400ST સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને.
અભ્યાસ: ©Rognerud et al., 2020.
ટકાઉ HPPના વિકલ્પ તરીકે સોનિકેશન
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડને હળવી ગરમી (થર્મોસોનિકેશન) સાથે અથવા વધારેલા દબાણ અને હળવી ગરમી (મેનોથર્મોસોનિકેશન) સાથે સંયોજિત કરતી સંકર HPP પ્રણાલીઓ આશાસ્પદ વૈકલ્પિક તકનીકો છે, જે હળવી પરિસ્થિતિઓમાં અને ઓછા ઊર્જા વપરાશ સાથે વિશ્વસનીય સમાનાંગીકરણ અને પાશ્ચ્યુરીકરણ પ્રદાન કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પાશ્ચ્યુરીકરણ ઇનલાઇન પ્રક્રિયા હોવાથી મોટા જથ્થાની પણ ઊંચી ખર્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે પ્રક્રિયા કરી શકાય છે.
પ્રવાહી ખાદ્યપદાર્થોના ઇનલાઇન પાશ્ચ્યુરીકરણ માટે Hielscher સોનિકેટરો વિશે વધુ જાણો!
ખાદ્ય પ્રક્રિયા માટે HPPનો વ્યાપક ઉપયોગ થતો હોવા છતાં, તેની ઊંચી ઊર્જાની જરૂરિયાત અને તેમાં અંદર ફસાયેલી હવા અને વાયુથી થતી અકાર્યક્ષમતાનો ઉમેરો એક ગંભીર પડકાર ઊભો કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવા જેવી વ્યૂહરચનાઓને સંકલિત કરીને ખાદ્ય ઉદ્યોગ HPPની ટકાઉપણાની ક્ષમતા અને ખર્ચ અસરકારકતા વધારી શકે છે.
Hielscher Ultrasonics એ HPPના ઇષ્ટતમીકરણમાં પ્રક્રિયા ઉકેલો માટે વિશ્વસનીય ભાગીદાર છે, જે ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને પ્રક્રિયાની વિશ્વસનીયતા સુધારવા માટે અદ્યતન અલ્ટ્રાસોનિક તકનીક પ્રદાન કરે છે. વધુમાં, Hielscher પરસ્પર અસર વધારતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત ખાદ્ય પાશ્ચ્યુરીકરણ માટે નવીન ઉકેલો પ્રદાન કરે છે, જે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા અને સુરક્ષિત ખાદ્ય ઉત્પાદનો સુનિશ્ચિત કરે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Rognerud, Maren; Solemslie, Bjørn; Islam, Md Hujjatul; Pollet, Bruno (2020): How to Avoid Total Dissolved Gas Supersaturation in Water from Hydropower Plants by Employing Ultrasound. Journal of Physics: Conference Series 2020.
- Oner M.E. (2020): The effect of high pressure processing or thermosonication in combination with nisin on microbial inactivation and quality of green juice. Journal of Food Processing and Preservation 2020; 44:e14830.
- Evelyn, Filipa V.M. Silva (2016): High pressure processing pretreatment enhanced the thermosonication inactivation of Alicyclobacillus acidoterrestris spores in orange juice. Food Control, Volume 62, 2016. 365-372.
- Balakrishna, Akash Kaushal, Md Abdul Wazed, Mohammed Farid (2020): A Review on the Effect of High Pressure Processing (HPP) on Gelatinization and Infusion of Nutrients. Molecules 25 (10), 2020. 2369.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો
દબાણ સંચારિત કરતા પ્રવાહીઓમાંથી વાયુ દૂર કરવો એટલે શું?
ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને પ્રક્રિયાની સ્થિરતા સુધારવા માટે ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા (HPP)માં વપરાતા પ્રવાહીમાંથી ઓગળેલા અને અંદર ફસાયેલા વાયુઓને દૂર કરવાની ક્રિયાને વાયુ દૂર કરવો કહે છે. સંકોચનક્ષમ વાયુઓ દૂર કરવાથી દબાણનું નુકસાન ઘટે છે, દબાણનું એકસરખું વિતરણ સુધરે છે અને HPP પ્રણાલીઓમાં કેવિટેશન સંબંધિત ઘસારો ઓછો થાય છે.
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા HPP સારવાર શું છે?
HPP એ ખાદ્ય સંરક્ષણની બિનતાપીય પદ્ધતિ છે, જેમાં ઇન્દ્રિયગ્રાહ્ય અને પોષણ સંબંધિત ગુણો જાળવી રાખીને સૂક્ષ્મજીવોને નિષ્ક્રિય કરવા માટે 600 MPa સુધીનું જલસ્થૈતિક દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે. તે ગરમીનો ઉપયોગ કર્યા વિના સંગ્રહ આયુષ્ય વધારે છે, ખાદ્ય સુરક્ષા સુનિશ્ચિત કરે છે અને જૈવસક્રિય સંયોજનો જાળવી રાખે છે, જેનાથી તે તાજા અને ઓછામાં ઓછી પ્રક્રિયા કરેલા ખાદ્યપદાર્થો માટે યોગ્ય બને છે.
ઉચ્ચ દબાણ પ્રક્રિયા HPPનો ઉપયોગ કરવામાં શું સમસ્યા છે?
HPPના મુખ્ય પડકારોમાં ઊંચો ઊર્જા વપરાશ, દબાણ સંચારિત કરતા પ્રવાહીઓમાં અંદર ફસાયેલી હવાને કારણે પ્રક્રિયાની અકાર્યક્ષમતા અને સાધનોનો ઊંચો ખર્ચ સામેલ છે. વધુમાં, મોટા ભાગના વર્ધનશીલ અવસ્થાના રોગકારકો સામે અસરકારક હોવા છતાં, HPP હળવું તાપન (દબાણ સહાયિત તાપીય પ્રક્રિયા, PATP) જેવા વધારાના અવરોધક ઉપાયો વિના બેક્ટેરિયાના બીજાણુઓને નિષ્ક્રિય કરતું નથી.
પાશ્ચ્યુરીકરણ અને HPP વચ્ચે શું તફાવત છે?
પાશ્ચ્યુરીકરણ એ તાપીય પ્રક્રિયા છે, જે ગરમી દ્વારા (સામાન્ય રીતે 60–85°C) સૂક્ષ્મજીવોને નિષ્ક્રિય કરે છે અને સંભવિત રીતે ખોરાકની બનાવટ તથા પોષક સંઘટનમાં ફેરફાર કરે છે. તેની સરખામણીમાં, HPP એ બિનતાપીય પદ્ધતિ છે, જે દબાણ દ્વારા સૂક્ષ્મજીવોનું નિષ્ક્રિયકરણ કરે છે અને સંગ્રહ આયુષ્ય વધારવાની સાથે ખોરાકનો મૂળ સ્વાદ, બનાવટ અને પોષકતત્ત્વો જાળવી રાખે છે.
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરોનું ઉત્પાદન પ્રયોગશાળાના કદથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધી કરે છે.