A nagynyomású feldolgozás jobb energiahatékonysága
A nagynyomású feldolgozás (HPP) egy nem termikus élelmiszer-tartósítási módszer, amely biztosítja a mikrobiális biztonságot és meghosszabbítja az eltarthatóságot, miközben megőrzi az élelmiszer minőségét, bár a csapdába esett levegő és gáz miatti energiahatékonysági hiányosságai működési kihívásokat jelentenek a fenntartható megvalósítás szempontjából. A nyomásáteresztő folyékony és folyékony élelmiszerek ultrahangos gáztalanítása csökkenti az összenyomhatóságot, minimalizálja az energiaveszteséget és javítja a HPP folyamat általános hatékonyságát.
Nagynyomású feldolgozás (HPP): energiahatékonysági kihívások
A nagynyomású feldolgozás (HPP) az egyik vezető nem termikus élelmiszer-tartósítási technika, amely a mikrobiális inaktiválás és a minőségmegőrzés kombinációját kínálja folyékony és szilárd élelmiszeripari termékekhez. A HPP technológia élelmiszer-biztonságot és hosszabb eltarthatóságot biztosít anélkül, hogy veszélyeztetné az élelmiszerek érzékszervi vagy táplálkozási tulajdonságait, összhangban a minimálisan feldolgozott termékek iránti növekvő fogyasztói preferenciával. A HPP energiaigénye azonban jelentős működési kihívásokat jelent, különösen a folyamaton belül csapdába esett levegő és gáz által okozott hatékonysági problémák miatt. E kihívások kezelése kulcsfontosságú a fenntartható élelmiszer-termelésben rejlő lehetőségek teljes körű kiaknázásához.
Áttekintés: A HPP és energetikai kihívásai
| HPP definíció | Kihívások | megoldás |
|---|---|---|
| Nem termikus élelmiszer-tartósítási módszer, amely biztosítja a mikrobiális biztonságot és meghosszabbítja az eltarthatóságot, miközben megőrzi az élelmiszer minőségét. | A csapdába esett levegő és gáz okozta energiahatékonysági problémák, amelyek növelik a működési költségeket. | Az ultrahangos gáztalanítás csökkenti az összenyomhatóságot, minimalizálja az energiaveszteséget és javítja a HPP hatékonyságát. |
A megoldás: HPP folyadékok ultrahangos gáztalanítása
Az ultrahangos gáztalanítás hatékony megoldást kínál a nagynyomású feldolgozás (HPP) energiahatékonyságának növelésére azáltal, hogy eltávolítja a csapdába esett levegőt és gázt mind a nyomásáteresztő folyékony, mind a folyékony élelmiszertermékekből. A teljesítmény ultrahang alkalmazásával az ultrahangos kavitáció elősegíti a gázbuborékok gyors összeolvadását és felszabadulását, csökkentve az összenyomhatóságot és minimalizálva az energiaveszteséget a tömörítés során. Ez az optimalizálás nemcsak a működési költségeket csökkenti, hanem javítja a folyamat stabilitását is, fenntarthatóbbá és hatékonyabbá téve a HPP-t az élelmiszerek tartósításában.
A víz ultrahangos gáztalanítása
Hogyan működik a HPP?
A nagynyomású feldolgozás (HPP) úgy működik, hogy az élelmiszereket, jellemzően rugalmas és vízálló csomagolásban, rendkívül magas, akár 6000 bar (600 MPa) nyomásnak teszi ki. A folyamat vízzel töltött nagynyomású edényben és egyszerű sorrendben történik:
- Berakás: A csomagolt termékeket műanyag kosarakba helyezik, és a nagynyomású edénybe szállítják.
- Nyomás: Vizet töltenek az edénybe, nyomásáteresztő közegként működve. A rendszert ezután nyomás alá helyezik a kívánt szintre, általában néhány percig fenntartják.
- Izosztatikus hatás: A nyomást egyenletesen és azonnal alkalmazzák a termékre, függetlenül annak méretétől, alakjától vagy összetételétől. Ez az izosztatikus nyomás inaktiválja az élelmiszer-eredetű mikroorganizmusokat és romlási enzimeket anélkül, hogy összetörné vagy deformálná a terméket.
- Nyomásmentesítés és kirakodás: Az edényt nyomásmentesítik, a vizet leeresztik, és a kezelt termékeket fogyasztásra vagy további feldolgozásra készen.
Nagynyomású feldolgozás (HPP)
© Balakrishna és mtsai, 2020
A HPP módszer biztosítja az élelmiszerbiztonságot, miközben megőrzi az ízt, az állagot és a tápanyagtartalmat. Ez a folyamat azonban jelentős energiabevitelt igényel, amelyet számos működési hatékonyság befolyásol.
A magas energiafogyasztás kihívásai a HPP-ben
A HPP egyik elsődleges hátránya a magas energiafogyasztás. A folyamat energiaigényes jellege a következőkből ered:
- Víz nyomás alá helyezése (kapcsoló folyadék): Az izosztatikus nyomás továbbítására használt víz jelentős energiát igényel a célnyomás összenyomásához és fenntartásához.
- A kapcsolófolyadékban csapdába esett levegő és gáz: A vízben lévő légbuborékok csökkentik a nyomásátvitel hatékonyságát, növelve az energiaigényt. Ezek a buborékok összenyomódnak a nyomás alatt, elnyelve az energiát, amelyet egyébként az élelmiszer kezelésére lehetne használni.
- Gáz csomagolt termékekben: A csomagolt élelmiszerekben (pl. konzervekben vagy félszilárd termékekben) csapdába esett levegő vagy gáz hasonlóképpen hozzájárul az energiaveszteséghez. A belső gázzsebek összenyomása további energiát igényel, és zavarhatja a nyomás egyenletességét.
- Hőenergia-veszteségek: Míg a HPP-t nem termikus folyamatnak tekintik, az energia egy része hőként eloszlik a víz kompressziója és a berendezés súrlódása miatt. Ez növeli az üzemeltetési költségeket és a hűtési igényeket.
Ultrahangos áramlási cella folyadékok gáztalanítására és élelmiszer pasztőrözésére.
A csapdába esett levegő és gáz hatása a HPP energiaigényére
A levegő és a gáz jelenléte jelentősen befolyásolja a HPP hatékonyságát:
- Csökkentett nyomásátviteli hatékonyság: A levegő és a gáz könnyebben összenyomódik, mint a folyadékok, ami azt jelenti, hogy további energiára van szükség ugyanazon nyomás eléréséhez az edényben.
- Hosszabb feldolgozási idő: A csapdába esett levegő és gáz késlelteti az izosztatikus nyomás stabilizálását, meghosszabbítva a ciklus időtartamát.
- Energiapazarlás: A sűrített gázzsebek nyomásmentesítéskor energiát szabadítanak fel, amelyet nem lehet visszanyerni, hozzájárulva az általános hatékonyság hiányához.
Ezek a hatások különösen hangsúlyosak a természetesen magas levegőtartalmú élelmiszerek vagy a fejtérgázt csapdába ejtő csomagolás, például konzervek vagy vákuumcsomagolt termékek feldolgozásakor.
Stratégiák a HPP energetikai kihívásainak kezelésére
A HPP energiahatékonyságának javítására irányuló erőfeszítések a levegő és a gáz rendszeren belüli hatásának csökkentésére összpontosítanak:
Előkezelés – Ultrahangos gáztalanítás:
Az ultrahang alkalmazása az oldott levegő és gáz eltávolítására a csatlakozó folyadékból és az élelmiszertermékekből jelentősen csökkentheti az energiapazarlást. Az ultrahangos kavitáció hatékonyan megzavarja a gázbuborékokat, lehetővé téve számukra, hogy a nyomás előtt távozzanak.
Ezenkívül a termékek vákuum alatt ultrahangos gáztalanítás után állíthatók be, különösen konzervek vagy lezárt termékek.
Az oldott oxigén csökkenése idővel az ultrahangos UP400ST használata 100%, 80%, 60%, 40% és 20% amplitúdóval.
Tanulmány: ©Rognerud et al., 2020.
Sonication, mint a fenntartható HPP alternatívája
A hibrid HPP rendszerek, amelyek kombinálják a nagy teljesítményű ultrahangot enyhe hővel (termoszonikáció) vagy magas nyomással és enyhe hővel (manothermosonication), ígéretes alternatív technikák, amelyek megbízható homogenizálást és pasztőrözést biztosítanak enyhe körülmények között és alacsony energiafogyasztás mellett. Mivel az ultrahangos pasztőrözés inline folyamat, még nagy mennyiségek is feldolgozhatók nagy költséghatékonysággal.
Tudjon meg többet a Hielscher szonikátorokról a folyékony élelmiszerek inline pasztőrözéséhez!
Míg a HPP-t széles körben használják az élelmiszer-feldolgozásban, energiaigényes jellege, amelyet a csapdába esett levegő és gáz hatékonysága súlyosbít, kritikus kihívást jelent. Az olyan stratégiák integrálásával, mint az ultrahangos gáztalanítás, az élelmiszeripar növelheti a HPP fenntarthatóságát és költséghatékonyságát.
A Hielscher Ultrasonics a HPP optimalizálásának megbízható partnere, amely fejlett ultrahangos technológiát kínál az energiahatékonyság és a folyamat megbízhatóságának javítása érdekében. Ezenkívül a Hielscher innovatív megoldásokat kínál a szinergikus ultrahanggal segített élelmiszer-pasztőrözéshez, biztosítva a kiváló minőségű és biztonságos élelmiszertermékeket.
Irodalom / Hivatkozások
- 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.
Gyakran Ismételt Kérdések
Mi a nyomásáteresztő folyadékok gáztalanítása?
A gáztalanítás az oldott és csapdába esett gázok eltávolítása a nagynyomású feldolgozásban (HPP) használt folyadékból az energiahatékonyság és a folyamatstabilitás javítása érdekében. Az összenyomható gázok kiküszöbölésével a gáztalanítás csökkenti a nyomásveszteséget, javítja az egyenletes nyomáseloszlást és minimalizálja a kavitációval kapcsolatos kopást a HPP rendszerekben.
Mi a nagynyomású HPP kezelés?
A HPP egy nem termikus élelmiszer-tartósítási módszer, amely akár 600 MPa hidrosztatikus nyomást alkalmaz a mikroorganizmusok inaktiválására, miközben megőrzi az érzékszervi és táplálkozási tulajdonságokat. Meghosszabbítja az eltarthatóságot, biztosítja az élelmiszerbiztonságot, és hő felhasználása nélkül megtartja a bioaktív vegyületeket, így alkalmas friss és minimálisan feldolgozott élelmiszerekhez.
Mi a probléma a HPP nagynyomású feldolgozásával?
A HPP elsődleges kihívásai közé tartozik a magas energiafogyasztás, a nyomásáteresztő folyadékokban csapdába esett levegő miatti folyamathatékonyság hiánya és a magas berendezésköltségek. Ezenkívül, bár hatékony a legtöbb vegetatív kórokozó ellen, a HPP nem inaktiválja a bakteriális spórákat további akadályok nélkül, mint például enyhe melegítés (nyomással segített hőkezelés, PATP).
Mi a különbség a pasztőrözés és a HPP között?
A pasztőrözés olyan termikus folyamat, amely hő hatására inaktiválja a mikroorganizmusokat (jellemzően 60–85 ° C), potenciálisan megváltoztatva az élelmiszer textúráját és tápanyag-összetételét. A HPP ezzel szemben egy nem termikus módszer, amely nyomás alatt mikrobiális inaktiválást ér el, megőrizve az élelmiszer eredeti ízét, textúráját és tápanyagait, miközben meghosszabbítja az eltarthatóságot.
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.