Բարձր ճնշման վերամշակման էներգաարդյունավետության բարելավում
Բարձր ճնշման վերամշակումը (ՀԷԿ) սննդամթերքի պահպանման ոչ ջերմային մեթոդ է, որն ապահովում է մանրէների անվտանգությունը և երկարացնում է պահպանման ժամկետը՝ միաժամանակ պահպանելով սննդի որակը, թեև դրա էներգաարդյունավետությունը փակ օդի և գազի պատճառով գործառնական մարտահրավեր է կայուն իրականացման համար: Ճնշում փոխանցող հեղուկ և հեղուկ մթերքների ուլտրաձայնային գազազերծումը նվազեցնում է սեղմելիությունը՝ նվազագույնի հասցնելով էներգիայի կորուստները և բարելավելով ՀԷԿ-ի գործընթացի ընդհանուր արդյունավետությունը:
Բարձր ճնշման վերամշակում (ՀԷԿ). Էներգաարդյունավետության մարտահրավերներ
Բարձր ճնշման վերամշակումը (ՀԷԿ) սննդամթերքի ոչ ջերմային պահպանման առաջատար տեխնիկաներից մեկն է, որն առաջարկում է հեղուկ և պինդ սննդամթերքի մանրէների ապաակտիվացման և որակի պահպանման համադրություն: ՀԷԿ-ի տեխնոլոգիան ապահովում է սննդամթերքի անվտանգություն և երկարաձգված պահպանման ժամկետ՝ չվնասելով սննդամթերքի զգայական կամ սննդային հատկությունները՝ համահունչ նվազագույն վերամշակված արտադրանքի նկատմամբ սպառողների աճող նախասիրություններին: Այնուամենայնիվ, ՀԷԿ-երի էներգիայի պահանջները զգալի գործառնական մարտահրավերներ են ստեղծում, մասնավորապես, գործընթացի ներսում փակված օդի և գազի պատճառով առաջացած անարդյունավետության պատճառով: Այս մարտահրավերներին դիմակայելը առանցքային է կայուն սննդի արտադրության համար դրա ողջ ներուժը բացելու համար:
Ընդհանուր պատկերացում. ՀԷԿ-ը և դրա էներգետիկ մարտահրավերները
| ՀԷԿ-ի սահմանում | Մարտահրավերներ | լուծում |
|---|---|---|
| Սննդի ոչ ջերմային պահպանման մեթոդ, որն ապահովում է մանրէների անվտանգությունը և երկարացնում է պահպանման ժամկետը՝ պահպանելով սննդի որակը: | Էներգետիկ անարդյունավետությունը՝ կապված օդի և գազի թակարդի հետ, մեծացնելով գործառնական ծախսերը: | Ուլտրաձայնային գազազերծումը նվազեցնում է սեղմելիությունը՝ նվազագույնի հասցնելով էներգիայի կորուստները և բարելավելով ՀԷԿ-երի արդյունավետությունը: |
Լուծում. ՀԷԿ-երի հեղուկների ուլտրաձայնային գազազերծում
Ուլտրաձայնային գազազերծումն առաջարկում է արդյունավետ լուծում Բարձր ճնշման վերամշակման (ՀԷԿ) էներգաարդյունավետությունը բարձրացնելու համար՝ հեռացնելով օդը և գազը ինչպես ճնշում հաղորդող հեղուկից, այնպես էլ հեղուկ սննդամթերքից: Ուլտրաձայնային ուլտրաձայնի կիրառմամբ՝ ուլտրաձայնային կավիտացիան նպաստում է գազի փուչիկների արագ միաձուլմանը և ազատմանը, նվազեցնելով սեղմելիությունը և նվազագույնի հասցնելով էներգիայի կորուստները սեղմման ընթացքում: Այս օպտիմալացումը ոչ միայն նվազեցնում է գործառնական ծախսերը, այլև բարձրացնում է գործընթացների կայունությունը՝ ՀԷԿ-ը դարձնելով ավելի կայուն և արդյունավետ սննդամթերքի պահպանման համար:
Ջրի ուլտրաձայնային գազազերծում
Ինչպես է աշխատում ՀԷԿ-ը
Բարձր ճնշման վերամշակումը (ՀԷԿ) աշխատում է՝ սննդամթերքը, սովորաբար ճկուն և անջրանցիկ փաթեթավորմամբ, ենթարկելով մինչև 6000 բար (600 ՄՊա) ծայրահեղ բարձր ճնշման: Գործընթացը տեղի է ունենում ջրով լցված բարձր ճնշման նավի մեջ և պարզ հաջորդականությամբ.
- Բեռնում: Փաթեթավորված ապրանքները տեղադրվում են պլաստիկ զամբյուղների մեջ և տեղափոխվում բարձր ճնշման անոթ:
- Ճնշում. Ջուրը լցվում է անոթի մեջ՝ հանդես գալով որպես ճնշում փոխանցող միջավայր: Այնուհետև համակարգը ճնշում է ցանկալի մակարդակին, որը սովորաբար պահպանվում է մի քանի րոպե:
- Իզոստատիկ ազդեցություն. Ճնշումը կիրառվում է միատեսակ և ակնթարթորեն արտադրանքի վրա՝ անկախ դրա չափից, ձևից կամ կազմից: Այս իզոստատիկ ճնշումն ապաակտիվացնում է սննդի միջոցով փոխանցվող միկրոօրգանիզմները և փչացնող ֆերմենտները՝ առանց արտադրանքը մանրացնելու կամ դեֆորմացնելու:
- Ճնշում և բեռնաթափում. Անոթը ճնշված է, ջուրը քամվում է, և մշակված արտադրանքը դուրս է բերվում՝ պատրաստ սպառման կամ հետագա վերամշակման:
Բարձր ճնշման վերամշակում (ՀԷԿ)
© Բալակրիշնա և այլք, 2020 թ
ՀԷԿ մեթոդը ապահովում է սննդի անվտանգությունը՝ պահպանելով համը, հյուսվածքը և սննդանյութերի պարունակությունը: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը պահանջում է զգալի էներգիայի ներդրում, մի գործոն, որը ազդում է մի քանի գործառնական անարդյունավետության վրա:
Բարձր էներգիայի սպառման մարտահրավերները ՀԷԿ-ում
ՀԷԿ-ի առաջնային թերություններից է էներգիայի մեծ սպառումը: Գործընթացի էներգիայի ինտենսիվ բնույթը բխում է.
- Ջրի ճնշումը (միացման հեղուկ). Իզոստատիկ ճնշումը փոխանցելու համար օգտագործվող ջուրը զգալի էներգիա է պահանջում՝ սեղմելու և նպատակային ճնշումը պահպանելու համար:
- Միացման հեղուկում փակված օդը և գազը. Ջրի ներսում օդային փուչիկները նվազեցնում են ճնշման փոխանցման արդյունավետությունը՝ ավելացնելով էներգիայի պահանջները: Այս փուչիկները սեղմվում են ճնշման ժամանակ՝ ներծծելով էներգիա, որը այլ կերպ կարող է օգտագործվել սննդամթերքի մշակման համար:
- Գազ փաթեթավորված արտադրանքներում. Օդը կամ գազը, որը թակարդված է փաթեթավորված սննդամթերքի մեջ (օրինակ՝ պահածոյացված կամ կիսապինդ արտադրանքներում) նույնպես նպաստում է էներգիայի կորստին: Ներքին գազի գրպանների սեղմումը պահանջում է լրացուցիչ էներգիա և կարող է խանգարել ճնշման միատեսակությանը:
- Ջերմային էներգիայի կորուստներ. Մինչ ՀԷԿ-ը համարվում է ոչ ջերմային պրոցես, որոշ էներգիա ցրվում է որպես ջերմություն ջրի սեղմման և սարքավորումների շփման պատճառով: Սա մեծացնում է գործառնական ծախսերը և հովացման պահանջները:
Ուլտրաձայնային հոսքի բջիջ հեղուկների գազազերծման և սննդի պաստերիզացման համար:
Փակված օդի և գազի ազդեցությունը ՀԷԿ-երի էներգիայի պահանջարկի վրա
Օդի և գազի առկայությունը զգալիորեն ազդում է ՀԷԿ-ի արդյունավետության վրա.
- Նվազեցված ճնշման փոխանցման արդյունավետություն. Օդը և գազը ավելի հեշտ են սեղմվում, քան հեղուկները, ինչը նշանակում է, որ նավի ներսում նույն ճնշման հասնելու համար լրացուցիչ էներգիա է պահանջվում:
- Ավելի երկար մշակման ժամանակներ. Խցանված օդը և գազը հետաձգում են իզոստատիկ ճնշման կայունացումը՝ երկարացնելով ցիկլի տևողությունը:
- Էներգիայի թափոններ. Սեղմված գազի գրպանները ճնշումից դուրս են թողնում էներգիա, որը հնարավոր չէ վերականգնել, ինչը նպաստում է ընդհանուր անարդյունավետությանը:
Այս ազդեցությունները հատկապես ընդգծված են, երբ վերամշակում են բնական օդի բարձր պարունակությամբ սննդամթերք կամ փաթեթավորում, որը փակում է գլխամասային գազը, օրինակ՝ պահածոյացված կամ վակուումային փաթեթավորված իրերը:
ՀԷԿ-ում էներգետիկ մարտահրավերներին դիմակայելու ռազմավարություն
ՀԷԿ-ի էներգաարդյունավետության բարելավմանն ուղղված ջանքերը կենտրոնացած են համակարգի ներսում օդի և գազի ազդեցության նվազեցման վրա.
Նախնական բուժում – Ուլտրաձայնային գազազերծում.
Ուլտրաձայնի կիրառումը միացնող հեղուկից և սննդամթերքից լուծված օդը և գազը հեռացնելու համար կարող է զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի թափոնները: Ուլտրաձայնային կավիտացիան արդյունավետորեն խաթարում է գազի փուչիկները՝ թույլ տալով նրանց փախչել մինչև ճնշումը:
Բացի այդ, արտադրանքը կարող է տեղադրվել վակուումի տակ ուլտրաձայնային գազազերծումից հետո, մասնավորապես՝ պահածոյացված կամ կնքված իրերը:
Ժամանակի ընթացքում լուծված թթվածնի նվազում օգտագործելով Sonicator UP400ST 100%, 80%, 60%, 40% և 20% ամպլիտուդներով.
Ուսումնասիրություն՝ ©Rognerud et al., 2020:
Sonication-ը որպես կայուն ՀԷԿ-ի այլընտրանք
Հիբրիդ ՀԷԿ համակարգերը, որոնք համատեղում են բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնը մեղմ ջերմության հետ (թերմոսոնիկացիա) կամ բարձր ճնշման և մեղմ ջերմության հետ (manothermosonication) խոստումնալից այլընտրանքային մեթոդներ են, որոնք ապահովում են հուսալի համասեռացում և պաստերիզացում մեղմ պայմաններում և էներգիայի ցածր սպառման դեպքում: Քանի որ ուլտրաձայնային պաստերիզացումը ներկառուցված գործընթաց է, նույնիսկ մեծ ծավալները կարող են մշակվել բարձր ծախսարդյունավետությամբ:
Իմացեք ավելին Hielscher sonicators-ի մասին հեղուկ մթերքների ներքին պաստերիզացման համար:
Թեև ՀԷԿ-ը լայնորեն օգտագործվում է սննդի վերամշակման համար, դրա էներգատար բնույթը, որը զուգորդվում է փակ օդի և գազի անարդյունավետությամբ, կրիտիկական մարտահրավեր է: Ինտեգրելով այնպիսի ռազմավարություններ, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային գազազերծումը, սննդի արդյունաբերությունը կարող է բարձրացնել ՀԷԿ-ի կայունությունն ու ծախսարդյունավետությունը:
Hielscher Ultrasonics-ը ՀԷԿ-երի օպտիմալացման գործընթացային լուծումների վստահելի գործընկերն է, որն առաջարկում է առաջադեմ ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա՝ էներգաարդյունավետությունը և գործընթացների հուսալիությունը բարելավելու համար: Բացի այդ, Hielscher-ը տրամադրում է նորարարական լուծումներ սիներգետիկ ուլտրաձայնային օգնությամբ սննդի պաստերիզացման համար՝ ապահովելով բարձրորակ և անվտանգ սննդամթերք:
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Հաճախակի տրվող հարցեր
Ի՞նչ է ճնշումը փոխանցող հեղուկների գազազերծումը:
Գազազերծումը լուծված և թակարդված գազերի հեռացումն է հեղուկից, որն օգտագործվում է Բարձր ճնշման վերամշակման (ՀԷԿ) մեջ՝ բարելավելու էներգաարդյունավետությունը և գործընթացների կայունությունը: Վերացնելով սեղմվող գազերը՝ գազազերծումը նվազեցնում է ճնշման կորուստը, ուժեղացնում է ճնշման միասնական բաշխումը և նվազագույնի է հասցնում կավիտացիայի հետ կապված մաշվածությունը ՀԷԿ-երի համակարգերում:
Ինչ է բարձր ճնշման վերամշակման ՀԷԿ-երի բուժումը:
ՀԷԿ-ը սննդամթերքի պահպանման ոչ ջերմային մեթոդ է, որը կիրառում է մինչև 600 ՄՊա հիդրոստատիկ ճնշում՝ միկրոօրգանիզմների ակտիվացման համար՝ միաժամանակ պահպանելով զգայական և սննդային հատկությունները: Այն երկարացնում է պահպանման ժամկետը, ապահովում է սննդի անվտանգությունը և պահպանում է կենսաակտիվ միացությունները՝ առանց ջերմության օգտագործման, ինչը հարմար է դարձնում թարմ և նվազագույն մշակված մթերքների համար:
Ո՞րն է Բարձր ճնշման վերամշակման ՀԷԿ-ի օգտագործման խնդիրը:
ՀԷԿ-ի առաջնային մարտահրավերները ներառում են էներգիայի բարձր սպառումը, գործընթացների անարդյունավետությունը ճնշում հաղորդող հեղուկներում օդի փակման պատճառով և սարքավորումների բարձր ծախսերը: Բացի այդ, թեև արդյունավետ է վեգետատիվ պաթոգենների մեծ մասի դեմ, ՀԷԿ-ը չի ապաակտիվացնում բակտերիաների սպորները՝ առանց լրացուցիչ խոչընդոտների, ինչպիսիք են մեղմ տաքացումը (ճնշման օգնությամբ ջերմային մշակում, PATP):
Ո՞րն է տարբերությունը պաստերիզացիայի և ՀԷԿ-ի միջև:
Pasteurization-ը ջերմային գործընթաց է, որն անակտիվացնում է միկրոօրգանիզմները ջերմության միջոցով (սովորաբար 60–85°C)՝ պոտենցիալ փոփոխելով սննդի կառուցվածքը և սննդային բաղադրությունը: ՀԷԿ-ը, ի հակադրություն, ոչ ջերմային մեթոդ է, որը մանրէների անակտիվացման է հասնում ճնշման միջոցով՝ պահպանելով սննդամթերքի նախնական համը, հյուսվածքը և սննդանյութերը՝ երկարացնելով պահպանման ժամկետը:
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.