उच्च दाब प्रसंस्करण की बेहतर ऊर्जा दक्षता
उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP) खाद्य संरक्षण की एक गैर-तापीय विधि है, जो खाद्य गुणवत्ता को बनाए रखते हुए सूक्ष्मजीवों से सुरक्षा सुनिश्चित करती है और शेल्फ लाइफ़ बढ़ाती है, हालाँकि फँसी हुई वायु और गैस के कारण इसकी ऊर्जा संबंधी अक्षमताएँ इसके संधारणीय कार्यान्वयन में परिचालन संबंधी चुनौतियाँ पैदा करती हैं। दाब संचारित करने वाले तरल और तरल खाद्य पदार्थों से अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन संपीड्यता को कम करता है, जिससे ऊर्जा हानि न्यूनतम होती है और HPP प्रक्रिया की समग्र दक्षता में सुधार होता है।
उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP): ऊर्जा दक्षता संबंधी चुनौतियाँ
उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP) खाद्य संरक्षण की अग्रणी गैर-तापीय तकनीकों में से एक है, जो तरल और ठोस खाद्य उत्पादों में सूक्ष्मजीवों की निष्क्रियता और गुणवत्ता के संरक्षण का संयोजन प्रदान करती है। HPP तकनीक खाद्य पदार्थों के संवेदी या पोषण संबंधी गुणों से समझौता किए बिना खाद्य सुरक्षा और लंबी शेल्फ लाइफ़ सुनिश्चित करती है, जो न्यूनतम प्रसंस्कृत उत्पादों के प्रति उपभोक्ताओं की बढ़ती प्राथमिकता के अनुरूप है। हालाँकि, HPP की ऊर्जा माँगें महत्वपूर्ण परिचालन चुनौतियाँ पैदा करती हैं, विशेष रूप से प्रक्रिया में फँसी हुई वायु और गैस से उत्पन्न अक्षमताओं के कारण। संधारणीय खाद्य उत्पादन के लिए इसकी पूरी क्षमता का उपयोग करने हेतु इन चुनौतियों का समाधान करना आवश्यक है।
अवलोकन: HPP और इसकी ऊर्जा संबंधी चुनौतियाँ
| HPP की परिभाषा | चुनौतियाँ | समाधान |
|---|---|---|
| खाद्य संरक्षण की एक गैर-तापीय विधि, जो खाद्य गुणवत्ता को बनाए रखते हुए सूक्ष्मजीवों से सुरक्षा सुनिश्चित करती है और शेल्फ लाइफ़ बढ़ाती है। | फँसी हुई वायु और गैस के कारण ऊर्जा संबंधी अक्षमताएँ, जो परिचालन लागत बढ़ाती हैं। | अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन संपीड्यता को कम करता है, जिससे ऊर्जा हानि न्यूनतम होती है और HPP की दक्षता में सुधार होता है। |
समाधान: HPP के तरल पदार्थों से अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन
अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन दाब संचारित करने वाले तरल और तरल खाद्य उत्पादों, दोनों से फँसी हुई वायु और गैस को हटाकर उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP) की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने का एक कुशल समाधान प्रदान करता है। उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड का उपयोग करने पर अल्ट्रासोनिक कैविटेशन गैस के बुलबुलों के तेजी से आपस में जुड़ने और बाहर निकलने को बढ़ावा देता है, जिससे संपीड्यता कम होती है और संपीड़न के दौरान ऊर्जा हानि न्यूनतम होती है। यह अनुकूलन न केवल परिचालन लागत कम करता है, बल्कि प्रक्रिया की स्थिरता भी बढ़ाता है, जिससे HPP खाद्य संरक्षण के लिए अधिक संधारणीय और प्रभावी बनता है।
पानी से अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन
HPP कैसे काम करता है
उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP) में खाद्य उत्पादों को, जो आमतौर पर लचीली और जलरोधी पैकेजिंग में होते हैं, 6,000 bar (600 MPa) तक के अत्यंत उच्च दाब के अधीन रखा जाता है। यह प्रक्रिया पानी से भरे उच्च दाब पात्र में एक सरल क्रम में होती है:
- लोड करना: पैक किए गए उत्पादों को प्लास्टिक की टोकरियों में रखा जाता है और उच्च दाब पात्र में पहुँचाया जाता है।
- दाब बढ़ाना: पात्र में पानी भरा जाता है, जो दाब संचारित करने वाले माध्यम के रूप में कार्य करता है। इसके बाद प्रणाली का दाब वांछित स्तर तक बढ़ाया जाता है और आमतौर पर कुछ मिनटों तक उस स्तर पर बनाए रखा जाता है।
- समदाबीय प्रभाव: उत्पाद के आकार, आकृति या संघटन की परवाह किए बिना उसके सभी भागों पर समान रूप से और तात्कालिक रूप से दाब लगाया जाता है। यह समदाबीय दाब उत्पाद को कुचले या विकृत किए बिना खाद्य जनित सूक्ष्मजीवों और खराबी पैदा करने वाले एंजाइमों को निष्क्रिय करता है।
- दाब हटाना और उत्पाद निकालना: पात्र का दाब हटाया जाता है, पानी निकाल दिया जाता है और उपचारित उत्पादों को बाहर पहुँचाया जाता है, जो उपभोग या आगे के प्रसंस्करण के लिए तैयार होते हैं।
उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP)
© Balakrishna et al., 2020
HPP विधि स्वाद, बनावट और पोषक तत्वों की मात्रा को बनाए रखते हुए खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करती है। हालाँकि, इस प्रक्रिया में पर्याप्त ऊर्जा निवेश की आवश्यकता होती है, जिसे कई परिचालन अक्षमताएँ प्रभावित करती हैं।
HPP में उच्च ऊर्जा खपत की चुनौतियाँ
HPP की प्रमुख कमियों में से एक इसकी उच्च ऊर्जा खपत है। प्रक्रिया में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता निम्नलिखित कारणों से होती है:
- पानी का दाब बढ़ाना (दाब संचरण तरल): समदाबीय दाब संचारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी को संपीड़ित करने और लक्ष्य दाब बनाए रखने हेतु पर्याप्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
- दाब संचरण तरल में फँसी हुई वायु और गैस: पानी में वायु के बुलबुले दाब संचरण की दक्षता को कम करते हैं, जिससे ऊर्जा की आवश्यकता बढ़ती है। दाब बढ़ाने के दौरान ये बुलबुले संपीड़ित होते हैं और उस ऊर्जा को अवशोषित करते हैं जिसका उपयोग अन्यथा खाद्य उत्पाद के उपचार के लिए किया जा सकता था।
- पैक किए गए उत्पादों में गैस: पैक किए गए खाद्य पदार्थों में फँसी हुई वायु या गैस (जैसे डिब्बाबंद या अर्धठोस उत्पादों में) भी इसी तरह ऊर्जा हानि में योगदान देती है। अंदर मौजूद गैस की जेबों के संपीड़न के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इससे दाब की एकरूपता प्रभावित हो सकती है।
- तापीय ऊर्जा हानि: हालाँकि HPP को एक गैर-तापीय प्रक्रिया माना जाता है, पानी के संपीड़न और उपकरणों में घर्षण के कारण कुछ ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। इससे परिचालन लागत और शीतलन की आवश्यकता बढ़ती है।
तरल पदार्थों से गैस निष्कासन और खाद्य पदार्थों के पाश्चुरीकरण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल।
HPP की ऊर्जा माँग पर फँसी हुई वायु और गैस के प्रभाव
वायु और गैस की उपस्थिति HPP की दक्षता को काफी प्रभावित करती है:
- दाब संचरण की दक्षता में कमी: वायु और गैस तरल पदार्थों की तुलना में अधिक आसानी से संपीड़ित होती हैं, जिसका अर्थ है कि पात्र के भीतर समान दाब प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
- प्रसंस्करण में अधिक समय: फँसी हुई वायु और गैस समदाबीय दाब के स्थिरीकरण में देरी करती हैं, जिससे चक्र की अवधि बढ़ जाती है।
- ऊर्जा की बर्बादी: दाब हटाने पर संपीड़ित गैस की जेबों से ऊर्जा मुक्त होती है, जिसे पुनः प्राप्त नहीं किया जा सकता, जिससे समग्र अक्षमता बढ़ती है।
ये प्रभाव विशेष रूप से उन खाद्य उत्पादों के प्रसंस्करण में अधिक स्पष्ट होते हैं जिनमें स्वाभाविक रूप से वायु की मात्रा अधिक होती है या जिनकी पैकेजिंग उत्पाद के ऊपर के खाली स्थान में गैस को फँसा लेती है, जैसे डिब्बाबंद या वैक्यूम पैक किए गए उत्पाद।
HPP में ऊर्जा संबंधी चुनौतियों के समाधान की रणनीतियाँ
HPP की ऊर्जा दक्षता में सुधार के प्रयास प्रणाली के भीतर वायु और गैस के प्रभाव को कम करने पर केंद्रित होते हैं:
पूर्व उपचार – अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन:
दाब संचरण तरल और खाद्य उत्पादों से घुली हुई वायु और गैस को हटाने के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग ऊर्जा की बर्बादी को काफी कम कर सकता है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन गैस के बुलबुलों को प्रभावी ढंग से तोड़ता है, जिससे वे दाब बढ़ाने से पहले बाहर निकल सकते हैं।
इसके अतिरिक्त, निर्वात में अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन के बाद उत्पाद जमकर दृढ़ हो सकते हैं, विशेष रूप से डिब्बाबंद या सीलबंद उत्पाद।
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अध्ययन: ©Rognerud et al., 2020.
संधारणीय HPP के विकल्प के रूप में सोनिकेशन
उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासाउंड को हल्की ऊष्मा (थर्मोसोनिकेशन) या बढ़े हुए दाब और हल्की ऊष्मा (मैनोथर्मोसोनिकेशन) के साथ संयोजित करने वाली संकर HPP प्रणालियाँ आशाजनक वैकल्पिक तकनीकें हैं, जो सौम्य परिस्थितियों में और कम ऊर्जा खपत के साथ विश्वसनीय होमोजेनाइज़ेशन और पाश्चुरीकरण प्रदान करती हैं। चूँकि अल्ट्रासोनिक पाश्चुरीकरण एक इनलाइन प्रक्रिया है, इसलिए बड़ी मात्राओं को भी उच्च लागत दक्षता के साथ प्रसंस्कृत किया जा सकता है।
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हालाँकि HPP का खाद्य प्रसंस्करण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इसकी उच्च ऊर्जा आवश्यकता, जो फँसी हुई वायु और गैस से उत्पन्न अक्षमताओं के कारण और बढ़ जाती है, एक गंभीर चुनौती है। अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन जैसी रणनीतियों को शामिल करके खाद्य उद्योग HPP की संधारणीयता और लागत प्रभावशीलता बढ़ा सकता है।
Hielscher Ultrasonics, HPP के अनुकूलन हेतु प्रक्रिया समाधानों के लिए विश्वसनीय भागीदार है, जो ऊर्जा दक्षता और प्रक्रिया की विश्वसनीयता में सुधार के लिए उन्नत अल्ट्रासोनिक तकनीक प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, Hielscher सहक्रियात्मक अल्ट्रासाउंड सहायता प्राप्त खाद्य पाश्चुरीकरण के लिए नवोन्मेषी समाधान प्रदान करता है, जिससे उच्च गुणवत्ता वाले और सुरक्षित खाद्य उत्पाद सुनिश्चित होते हैं।
साहित्य / संदर्भ
- 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.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
दाब संचारित करने वाले तरल पदार्थों से गैस निष्कासन क्या है?
गैस निष्कासन ऊर्जा दक्षता और प्रक्रिया की स्थिरता में सुधार के लिए उच्च दाब प्रसंस्करण (HPP) में उपयोग किए जाने वाले तरल से घुली हुई और फँसी हुई गैसों को हटाना है। संपीड्य गैसों को हटाकर गैस निष्कासन दाब हानि को कम करता है, दाब के समान वितरण को बेहतर बनाता है और HPP प्रणालियों में कैविटेशन से संबंधित घिसाव को न्यूनतम करता है।
उच्च दाब प्रसंस्करण HPP उपचार क्या है?
HPP खाद्य संरक्षण की एक गैर-तापीय विधि है, जो संवेदी और पोषण संबंधी गुणों को बनाए रखते हुए सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करने के लिए 600 MPa तक का द्रवस्थैतिक दाब लगाती है। यह ऊष्मा का उपयोग किए बिना शेल्फ लाइफ़ बढ़ाती है, खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करती है और जैवसक्रिय यौगिकों को बनाए रखती है, जिससे यह ताज़े और न्यूनतम प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों के लिए उपयुक्त बनती है।
उच्च दाब प्रसंस्करण HPP का उपयोग करने में क्या समस्या है?
HPP की प्रमुख चुनौतियों में उच्च ऊर्जा खपत, दाब संचारित करने वाले तरल पदार्थों में फँसी हुई वायु के कारण प्रक्रिया संबंधी अक्षमताएँ और उपकरणों की उच्च लागत शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, अधिकांश कायिक अवस्था वाले रोगजनकों के विरुद्ध प्रभावी होने के बावजूद, HPP हल्का गर्म करने जैसे अतिरिक्त अवरोधक उपायों (दाब सहायता प्राप्त तापीय प्रसंस्करण, PATP) के बिना जीवाणु बीजाणुओं को निष्क्रिय नहीं करता।
पाश्चुरीकरण और HPP में क्या अंतर है?
पाश्चुरीकरण एक तापीय प्रक्रिया है जो ऊष्मा (आमतौर पर 60–85°C) के माध्यम से सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करती है, जिससे खाद्य पदार्थ की बनावट और पोषण संबंधी संघटन में बदलाव हो सकता है। इसके विपरीत, HPP एक गैर-तापीय विधि है जो दाब के माध्यम से सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करती है और शेल्फ लाइफ़ बढ़ाते हुए खाद्य पदार्थ के मूल स्वाद, बनावट और पोषक तत्वों को बनाए रखती है।
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से लेकर औद्योगिक स्तर तक होते हैं।