शहद का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण
खाद्य पदार्थ और औषधि के रूप में शहद की बहुत मांग है। अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण शहद में क्रिस्टल और सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं जैसे अवांछित घटकों को नष्ट करने का एक प्रभावी साधन है। एक गैर-तापीय प्रसंस्करण तकनीक के रूप में, शहद का अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण HFM में अवांछित वृद्धि को रोकता है और साथ ही डायस्टेज, सुगंध और स्वाद को बेहतर ढंग से बनाए रखता है।
शहद के अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण के लाभ
अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण शहद के विक्रिस्टलीकरण की पारंपरिक तापन विधियों का एक कुशल विकल्प है। शहद का अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण पारंपरिक तापन विधि की तुलना में अनेक लाभ प्रदान करता है, जो शहद के द्रवीकरण, विक्रिस्टलीकरण और स्थिरीकरण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण को श्रेष्ठ उपचार बनाते हैं:
अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण कई लाभ प्रदान करता है और इसे सभी प्रकार के शहद तथा उत्पादन के सभी पैमानों के अनुरूप ढाला जा सकता है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है और शहद की श्यानता, क्रिस्टल के आकार तथा गुणवत्ता मानकों जैसे कारकों के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। इस प्रकार, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर उच्च प्रभावशीलता और सरल, सुरक्षित संचालन प्रदान करते हैं।
अत्यधिक एकसमान इनलाइन उपचार में शहद के विक्रिस्टलीकरण और स्थिरीकरण के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर।
उपचारित शहद की सूक्ष्मदर्शीय छवियाँ:
(a) नियंत्रण नमूना। उपचार से पहले शहद सुई के आकार के क्रिस्टलों के जाल के रूप में दिखाई देता है। गहरे रंग के वृत्त हवा के बुलबुले हैं। (b) 20 min के तापीय उपचार के बाद 40°C पर ऊष्मा से उपचारित नमूने; (c) 20 min के उपचार के बाद 40°C+ अल्ट्रासाउंड से उपचारित नमूने।
(शोधपत्र और छवि: ©Deora et al., 2013)
शहद का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण
अल्ट्रासोनिकेशन कई तरल खाद्य उत्पादों के लिए एक गैर-तापीय प्रसंस्करण विकल्प है। इसकी यांत्रिक शक्ति का उपयोग सौम्य किंतु प्रभावी सूक्ष्मजीवी निष्क्रियण और कण आकार में कमी के लिए किया जाता है। जब शहद को अल्ट्रासोनिकेशन के संपर्क में लाया जाता है, तो अधिकांश यीस्ट कोशिकाएँ नष्ट हो जाती हैं। सोनिकेशन के बाद जीवित बची यीस्ट कोशिकाएँ आम तौर पर बढ़ने की अपनी क्षमता खो देती हैं। इससे शहद के किण्वन की दर काफी कम हो जाती है।
अल्ट्रासोनिकेशन मौजूदा क्रिस्टलों को समाप्त करके और शहद में आगे क्रिस्टलीकरण को रोककर शहद को द्रवित भी करता है। इस दृष्टि से, यह शहद को गर्म करने के तुलनीय है। अल्ट्रासोनिक सहायता से द्रवीकरण लगभग 35°C जैसे काफी कम प्रसंस्करण तापमान पर किया जा सकता है और इससे द्रवीकरण का समय घटकर 30 सेकंड से भी कम हो सकता है। Kai (2000) ने ऑस्ट्रेलियाई शहद की किस्मों (Brush box, Stringy bark, Yapunyah और Yellow box) के अल्ट्रासोनिक द्रवीकरण का अध्ययन किया। अध्ययनों से पता चला कि 20kHz की आवृत्ति पर सोनिकेशन ने शहद में मौजूद क्रिस्टलों को पूरी तरह द्रवित कर दिया। अल्ट्रासोनिक उपचार किए गए नमूने लगभग 350 दिनों तक द्रवित अवस्था में रहे (तापीय उपचार की तुलना में +20%)। ताप के न्यूनतम संपर्क के कारण, अल्ट्रासोनिक द्रवीकरण से सुगंध और स्वाद अधिक मात्रा में बरकरार रहते हैं। सोनिकेशन किए गए नमूनों में HMF में केवल बहुत मामूली वृद्धि और डायस्टेस की सक्रियता में थोड़ी कमी दिखाई देती है। चूँकि कम तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए पारंपरिक तापन और शीतलन की तुलना में अल्ट्रासाउंड का उपयोग प्रसंस्करण लागत बचाने में मदद करता है।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर UIP6000hdT शहद के द्रवीकरण और सूक्ष्मजीवी स्थिरीकरण के लिए।
Kai (2000) के अध्ययनों से यह भी पता चला कि विभिन्न प्रकार के शहद के लिए सोनिकेशन की अलग-अलग तीव्रताओं और अवधियों की आवश्यकता होती है। इस कारण, हम बेंच-टॉप आकार की सोनिकेशन प्रणाली का उपयोग करके परीक्षण करने की सलाह देते हैं। प्रारंभिक परीक्षण बैच मोड में किए जाने चाहिए, जबकि आगे के प्रसंस्करण परीक्षणों के लिए दबावयुक्त पुनर्परिसंचरण या इनलाइन परीक्षण हेतु एक प्रवाह सेल की आवश्यकता होती है।
शहद के अल्ट्रासोनिक विक्रिस्टलीकरण के बारे में अनुसंधान क्या कहता है
शहद ग्लूकोज़ का एक अतिसंतृप्त विलयन है और इसमें कमरे के तापमान पर ग्लूकोज़ मोनोहाइड्रेट के रूप में स्वतः क्रिस्टलीकृत होने की प्रवृत्ति होती है। शहद में D-ग्लूकोज़ मोनोहाइड्रेट के क्रिस्टलों को घोलने और क्रिस्टलीकरण में देरी करने के लिए पारंपरिक रूप से तापीय उपचार का उपयोग किया जाता रहा है। हालाँकि, यह विधि शहद के नाज़ुक स्वाद पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है। कई शोधकर्ताओं ने शहद में उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड के लाभकारी उपयोग की सूचना दी है। यह दर्शाया गया है कि अल्ट्रासाउंड का उपयोग मौजूदा क्रिस्टलों को समाप्त करता है और क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया को भी धीमा करता है, जिससे यह एक किफ़ायती तकनीक बनती है। क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया का विश्लेषण संकेत देता है कि सोनिकेशन किए गए शहद के नमूने तापीय उपचार किए गए शहद की तुलना में अधिक समय तक तरल अवस्था में बने रहे। इसके अतिरिक्त, शहद की गुणवत्ता के मापदंडों, जैसे नमी की मात्रा, विद्युत चालकता या pH पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं देखा गया। अध्ययनों से पता चला है कि सामान्यतः अल्ट्रासाउंड उपचार (उदाहरण के लिए, बैच उपचार में UP400St मॉडल की 24 kHz अल्ट्रासोनिक प्रोब से) तापीय उपचार की तुलना में क्रिस्टलों को अधिक तेज़ी से घोलता है।
(देखें Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) ने शहद के द्रवीकरण के उपचार विकल्पों के रूप में अल्ट्रासोनिकेशन और उच्च द्रवस्थैतिक दाब की तुलना की। जहाँ उच्च द्रवस्थैतिक दाब उपचार अत्यधिक महँगा और अप्रभावी पाया गया, वहीं अल्ट्रासाउंड से बहुत अच्छे परिणाम मिले। इसलिए शहद के पारंपरिक तापीय प्रसंस्करण के विकल्प के रूप में सोनिकेशन की अनुशंसा की गई।
Önur et al. (2018) भी 50ºC पर पारंपरिक तापीय उपचार, अल्ट्रासोनिक द्रवीकरण और… की तुलना करते समय इसी निष्कर्ष पर पहुँचे। वे सुविधा, कम प्रसंस्करण समय और गुणवत्ता में कम हानि के कारण तापीय प्रसंस्करण तथा दाब उपचार की अपेक्षा शहद के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण की अनुशंसा करते हैं।
Sidor et al. (2021) ने लिंडन, अकेशिया और बहुपुष्पीय शहद में शर्करा के क्रिस्टलों को घोलने के लिए अल्ट्रासोनिक द्रवीकरण की तुलना माइक्रोवेव तापन से की। माइक्रोवेव तापन का एक प्रमुख नुकसान HMF मानों में उल्लेखनीय वृद्धि, एंज़ाइमी गतिविधि में परिवर्तन और डायस्टेज संख्या में भारी कमी था। इसके विपरीत, अल्ट्रासोनिक द्रवीकरण से शहद के गुणों में केवल न्यूनतम परिवर्तन हुए, इसलिए शोध दल ने क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया में देरी करने के लिए शहद के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण की स्पष्ट रूप से अनुशंसा की।
सोनिकेशन ठोस शहद की गुणवत्ता से समझौता किए बिना उसके द्रवीकरण का समय कम करता है।
ओवरहेड अल्ट्रासोनिकेटर UIP2000hdT – बैच और इनलाइन मोड में शहद के द्रवीकरण और शर्करा को घोलने के लिए, चलायमान स्टैंड पर cascatrode के साथ।
शहद के विक्रिस्टलीकरण और स्थिरीकरण के लिए उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर
Hielscher Ultrasonics तरल खाद्य पदार्थों के प्रसंस्करण, जैसे शहद के द्रवीकरण, क्रिस्टलों में कमी (शर्करा को घोलना, विक्रिस्टलीकरण) और सूक्ष्मजीवी स्थिरीकरण के लिए उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों का निर्माण और आपूर्ति करता है। शहद के उपचार के लिए विशेष रूप से विकसित अल्ट्रासोनिक उपकरण एकसमान और विश्वसनीय प्रसंस्करण संभव बनाते हैं। इससे गुणवत्ता मानकों को बनाए रखते हुए उत्कृष्ट शहद का उत्पादन सुनिश्चित होता है। शहद के उपचार के लिए Hielscher Ultrasonics विशेष सोनोट्रोड (अल्ट्रासोनिक प्रोब) प्रदान करता है, जो शहद जैसे श्यान तरल पदार्थों के अत्यंत एकसमान उपचार के लिए आदर्श हैं।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 से 150L | 3 से 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | इससे अधिक | इन उपकरणों का समूह: UIP16000 |
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डिज़ाइन, निर्माण और परामर्श – जर्मनी में निर्मित गुणवत्ता
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपनी उच्चतम गुणवत्ता और डिज़ाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मज़बूती और आसान संचालन के कारण हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों को औद्योगिक संयंत्रों में सहजता से एकीकृत किया जा सकता है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर कठोर परिस्थितियों और चुनौतीपूर्ण परिवेशों में भी आसानी से काम करते हैं।
Hielscher Ultrasonics एक ISO प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक तकनीक तथा उपयोग में सुगमता से युक्त उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष ज़ोर देती है। निस्संदेह, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
- उच्च दक्षता
- अत्याधुनिक तकनीक
- विश्वसनीयता और मज़बूती
- बैच और इनलाइन
- किसी भी आयतन के लिए – छोटे बैचों से लेकर प्रति घंटे बड़ी प्रवाह मात्रा तक
- वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित
- बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर
- सरल, रैखिक पैमाना-विस्तार
- स्मार्ट सुविधाएँ (जैसे, डेटा अभिलेखन)
- CIP (उपकरण को उसके स्थान पर ही साफ़ करना)
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाती है।
साहित्य / संदर्भ
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
जानने योग्य तथ्य
शहद प्रसंस्करण की पृष्ठभूमि
शहद विशिष्ट स्वाद, सुगंध, रंग और बनावट वाला उच्च श्यानता का उत्पाद है।
शहद में ग्लूकोज़, फ्रक्टोज़, पानी, माल्टोज़, triaccharides और अन्य कार्बोहाइड्रेट, सुक्रोज़, खनिज, प्रोटीन, विटामिन और एंज़ाइम, यीस्ट और अन्य ताप-प्रतिरोधी सूक्ष्मजीव तथा थोड़ी मात्रा में कार्बनिक अम्ल होते हैं (नीचे दिया गया चार्ट देखें)। शहद में टेट्रासाइक्लिनों, फीनॉलिक यौगिकों और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के उच्च स्तर उसे रोगाणुरोधी गुण प्रदान करते हैं।
शहद की पोषण संबंधी रूपरेखा और शर्करा संरचना (©www.honey.com)
शहद के एंज़ाइम
शहद में स्टार्च को पचाने वाले एंज़ाइम होते हैं। एंज़ाइम ताप के प्रति संवेदनशील होते हैं और इसलिए शहद की गुणवत्ता तथा तापीय प्रसंस्करण की मात्रा के संकेतक के रूप में काम करते हैं। प्रमुख एंज़ाइमों में इनवर्टेज़ (α-glucosidase), डायस्टेज़ (α-amylase) और ग्लूकोज़ ऑक्सिडेज़ शामिल हैं। ये पोषण की दृष्टि से महत्वपूर्ण एंज़ाइम हैं। डायस्टेज़ कार्बोहाइड्रेट का जल-अपघटन करता है, जिससे वे आसानी से पचते हैं। इनवर्टेज़ सुक्रोज़ और माल्टोज़ का जल-अपघटन करके ग्लूकोज़ और फ्रक्टोज़ बनाता है। ग्लूकोज़ ऑक्सिडेज़ ग्लूकोज़ से ग्लूकोनिक अम्ल और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड बनने की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। शहद में कैटालेज़ और अम्लीय फॉस्फेटेज़ भी होते हैं। एंज़ाइम सक्रियता को सामान्यतः डायस्टेज़ सक्रियता के रूप में मापा जाता है और डायस्टेज़ संख्या (DN) में व्यक्त किया जाता है। शहद के मानक प्रसंस्कृत शहद में न्यूनतम डायस्टेज़ संख्या 8 निर्धारित करते हैं।
शहद में यीस्ट और सूक्ष्मजीव
निकाले गए शहद में यीस्ट (सामान्यतः परासरणप्रिय, शर्करा-सहिष्णु) और अन्य ताप-प्रतिरोधी सूक्ष्मजीव जैसे अवांछनीय पदार्थ होते हैं। ये भंडारण के दौरान शहद के खराब होने के लिए ज़िम्मेदार होते हैं। यीस्ट की अधिक संख्या से शहद का तेज़ी से किण्वन होता है। शहद के किण्वन की दर पानी/नमी की मात्रा से भी संबंधित होती है। यीस्ट की सक्रियता को धीमा करने के लिए 17% नमी की मात्रा को सुरक्षित स्तर माना जाता है। दूसरी ओर, नमी की मात्रा घटने के साथ क्रिस्टलीकरण की संभावना बढ़ती है। 500cfu/mL या उससे कम यीस्ट संख्या को व्यावसायिक रूप से स्वीकार्य स्तर माना जाता है।
शहद में क्रिस्टलीकरण / कणिकाकरण
शहद स्वाभाविक रूप से क्रिस्टलीकृत होता है, क्योंकि यह एक अतिसंतृप्त शर्करा विलयन है, जिसमें लगभग 18% पानी की मात्रा के सापेक्ष शर्करा की मात्रा 70% से अधिक होती है। ग्लूकोज़ पानी खोते हुए ग्लूकोज़ मोनोहाइड्रेट की अधिक स्थिर संतृप्त अवस्था में परिवर्तित होता है और इस दौरान अतिसंतृप्त अवस्था से स्वतः अवक्षेपित हो जाता है। इससे दो प्रावस्थाएँ बनती हैं – ऊपर एक तरल प्रावस्था और नीचे एक अधिक ठोस क्रिस्टलीय रूप। क्रिस्टल एक जालक बनाते हैं, जो निलंबन में मौजूद शहद के अन्य घटकों को स्थिर कर देता है, जिससे एक अर्धठोस अवस्था बनती है (National Honey Board, 2007)। क्रिस्टलीकरण या कणिकाकरण अवांछनीय है, क्योंकि यह शहद के प्रसंस्करण और विपणन में एक गंभीर समस्या है। क्रिस्टलीकरण भंडारण पात्रों से अप्रसंस्कृत शहद के बाहर निकलने के प्रवाह को भी सीमित करता है।
शहद प्रसंस्करण में तापीय उपचार
निष्कर्षण और निस्यंदन के बाद, नमी का स्तर कम करने और यीस्ट को नष्ट करने के लिए शहद का तापीय उपचार किया जाता है। गर्म करने से शहद में मौजूद क्रिस्टलों को द्रवीकृत करने में मदद मिलती है। यद्यपि तापीय उपचार प्रभावी रूप से नमी में होने वाली कमी को कम कर सकता है, क्रिस्टलीकरण को कम कर सकता है और उसमें देरी कर सकता है तथा यीस्ट कोशिकाओं को पूरी तरह नष्ट कर सकता है, फिर भी इससे उत्पाद की गुणवत्ता में गिरावट आती है। गर्म करने से हाइड्रॉक्सीमेथिलफुरफुरल (HMF) का स्तर काफी बढ़ जाता है। HMF का कानून द्वारा अनुमत अधिकतम स्तर 40mg/kg है। इसके अलावा, गर्म करने से एंज़ाइमों (जैसे डाइस्टेज़) की सक्रियता कम होती है, संवेदी गुण प्रभावित होते हैं और शहद की ताज़गी घटती है। तापीय प्रसंस्करण शहद के प्राकृतिक रंग को भी गहरा करता है (भूरापन)। विशेष रूप से 90°C से ऊपर गर्म करने से शर्करा का कैरमेलाइज़ेशन होता है। ताप के असमान संचरण और असमान तापीय संपर्क के कारण, तापीय उपचार ऊष्मा-प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों को नष्ट करने में अपर्याप्त रहता है।
तापीय उपचार की सीमाओं के कारण, अनुसंधान के प्रयास माइक्रोवेव विकिरण, अवरक्त तापन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और अल्ट्रासोनिकेशन जैसे गैर-तापीय विकल्पों पर केंद्रित हैं। एक गैर-तापीय उपचार के रूप में अल्ट्रासोनिकेशन, शहद प्रसंस्करण की वैकल्पिक तकनीकों की तुलना में बड़े लाभ प्रदान करता है।
Hielscher Ultrasonics उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनका आकार प्रयोगशाला स्तर से लेकर औद्योगिक स्तर तक होता है।