მაღალი წნევით დამუშავების ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესება
მაღალი წნევის დამუშავება (HPP) არა-თერმული საკვების შენახვის მეთოდია, რომელიც უზრუნველყოფს მიკრობულ უსაფრთხოებას და აგრძელებს ვარგისიანობის ვადას საკვების ხარისხის შენარჩუნების პარალელურად, თუმცა მისი ენერგოეფექტურობის პრობლემები, რომლებიც გამოწვეულია ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზების არსებობით, ქმნის ოპერაციულ სირთულეებს მდგრადი დანერგვისთვის. ულტრაბგერითი დეგაზირება წნევის გადამცემ სითხესა და თხევად საკვებ პროდუქტებში ამცირებს კუმშვადობას, მინიმუმამდე აყენებს ენერგიის დანაკარგებს და ზრდის HPP პროცესის ჯამურ ეფექტურობას.
მაღალი წნევის დამუშავება (HPP): ენერგოეფექტურობის სირთულეები
მაღალი წნევის დამუშავება (HPP) წამყვანი არა-თერმული საკვების შენახვის ტექნიკებიდან ერთ-ერთია, რომელიც სთავაზობს მიკროორგანიზმების ინაქტივაციისა და ხარისხის შენარჩუნების კომბინაციას თხევად და მყარ საკვებ პროდუქტებში. HPP ტექნოლოგია უზრუნველყოფს საკვების უსაფრთხოებასა და ვარგისიანობის გაზრდილ ვადას საკვების სენსორული ან კვებითი თვისებების შელახვის გარეშე, რაც შეესაბამება მინიმალურად დამუშავებული პროდუქტების მიმართ მომხმარებლის ზრდად პრეფერენციას. თუმცა, HPP-ის ენერგეტიკული მოთხოვნები მნიშვნელოვან ოპერაციულ სირთულეებს ქმნის, განსაკუთრებით პროცესში ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზების მიერ შემოტანილი ეფექტურობის დაქვეითების გამო. ამ სირთულეების გადაჭრა გადამწყვეტია მდგრადი საკვების წარმოებაში მისი სრული პოტენციალის გასახსნელად.
მიმოხილვა: HPP და მისი ენერგეტიკული სირთულეები
| HPP განმარტება | სირთულეები | გადაწყვეტა |
|---|---|---|
| არა-თერმული საკვების შენახვის მეთოდი, რომელიც უზრუნველყოფს მიკრობულ უსაფრთხოებას და აგრძელებს ვარგისიანობის ვადას საკვების ხარისხის შენარჩუნების პარალელურად. | ენერგოეფექტურობის დაქვეითება ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზების გამო, რაც ზრდის ოპერაციულ ხარჯებს. | ულტრაბგერითი დეგაზირება ამცირებს კუმშვადობას, მინიმუმამდე აყენებს ენერგიის დანაკარგებს და ზრდის HPP ეფექტურობას. |
გადაწყვეტა: HPP სითხეების ულტრაბგერითი დეგაზირება
ულტრაბგერითი დეგაზირება სთავაზობს ეფექტურ გადაწყვეტას მაღალი წნევის დამუშავების (HPP) ენერგოეფექტურობის გასაძლიერებლად, ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზების მოცილებით როგორც წნევის გადამცემი სითხიდან, ისე თხევადი საკვები პროდუქტებიდან. მძლავრი ულტრაბგერის გამოყენებით, ულტრაბგერითი კავიტაცია ხელს უწყობს გაზის ბუშტების სწრაფ კოალესცენციასა და გამოყოფას, ამცირებს კუმშვადობას და მინიმუმამდე აყენებს ენერგიის დანაკარგებს კუმშვის დროს. ეს ოპტიმიზაცია არა მხოლოდ ამცირებს ოპერაციულ ხარჯებს, არამედ ზრდის პროცესის სტაბილურობასაც, რაც HPP-ს უფრო მდგრადსა და ეფექტურს ხდის საკვების შენახვისთვის.
წყლის ულტრაბგერითი დეგაზირება
როგორ მუშაობს HPP
მაღალი წნევის დამუშავება (HPP) მუშაობს საკვები პროდუქტების, როგორც წესი, მოქნილ და წყალგაუმტარ შეფუთვაში, 6 000 bar-მდე (600 MPa) უკიდურესად მაღალი წნევის ქვეშ მოქცევით. პროცესი ხდება წყლით სავსე მაღალი წნევის ჭურჭელში და მარტივი თანმიმდევრობით:
- ჩატვირთვა: შეფუთული პროდუქტები თავსდება პლასტიკურ კალათებში და გადადის მაღალი წნევის ჭურჭელში.
- წნევის შექმნა: ჭურჭელში ივსება წყალი, რომელიც მოქმედებს როგორც წნევის გადამცემი გარემო. სისტემა შემდეგ იწნევა სასურველ დონემდე, რომელიც, როგორც წესი, რამდენიმე წუთის განმავლობაში შენარჩუნდება.
- იზოსტატიკური ეფექტი: წნევა ერთგვაროვნად და მყისიერად ვრცელდება პროდუქტზე, მისი ზომის, ფორმის ან შემადგენლობის მიუხედავად. ეს იზოსტატიკური წნევა აინაქტივებს საკვებით გადამტან მიკროორგანიზმებსა და გაფუჭების გამომწვევ ფერმენტებს პროდუქტის დაჭყლეტის ან დეფორმაციის გარეშე.
- წნევის მოხსნა და გადმოტვირთვა: ჭურჭელში წნევა მცირდება, წყალი იწრიტება და დამუშავებული პროდუქტები გადაადგილდება გარეთ, მოხმარებისთვის ან შემდგომი დამუშავებისთვის მზად.
მაღალი წნევის დამუშავება (HPP)
© Balakrishna et al., 2020
HPP მეთოდი უზრუნველყოფს საკვების უსაფრთხოებას გემოს, ტექსტურისა და კვებითი შემცველობის შენარჩუნების პარალელურად. თუმცა, ეს პროცესი მოითხოვს მნიშვნელოვან ენერგეტიკულ რესურს, რაც რამდენიმე ოპერაციული ეფექტურობის დაქვეითების ფაქტორით არის განპირობებული.
HPP-ში მაღალი ენერგომოხმარების სირთულეები
HPP-ის ერთ-ერთი მთავარი უარყოფითი მხარე მისი მაღალი ენერგომოხმარებაა. პროცესის ენერგოინტენსიური ბუნება გამოწვეულია:
- წყლის დაწნევა (შემაერთებელი სითხე): წყალი, რომელიც გამოიყენება იზოსტატიკური წნევის გასადამცემად, მოითხოვს მნიშვნელოვან ენერგიას სამიზნე წნევის შესაკუმშად და შესანარჩუნებლად.
- ჩაკეტილი ჰაერი და გაზი შემაერთებელ სითხეში: წყალში არსებული ჰაერის ბუშტები ამცირებს წნევის გადაცემის ეფექტურობას, რაც ზრდის ენერგეტიკულ მოთხოვნებს. ეს ბუშტები იკუმშება წნევის შექმნის დროს და შთანთქავს ენერგიას, რომელიც სხვა შემთხვევაში საკვები პროდუქტის დამუშავებაზე დაიხარჯებოდა.
- გაზი შეფუთულ პროდუქტებში: შეფუთულ საკვებში (მაგ., კონსერვებულ ან ნახევრად მყარ პროდუქტებში) ჩაკეტილი ჰაერი ან გაზი ასევე იწვევს ენერგიის დანაკარგს. შიდა გაზის ჯიბეების კუმშვა მოითხოვს დამატებით ენერგიას და შეიძლება ჩაერეოს წნევის ერთგვაროვნებაში.
- თერმული ენერგიის დანაკარგები: მიუხედავად იმისა, რომ HPP განიხილება როგორც არა-თერმული პროცესი, გარკვეული ენერგია იფრქვევა სითბოს სახით წყლის კუმშვისა და აპარატურის ხახუნის გამო. ეს ზრდის ოპერაციულ ხარჯებსა და გაგრილების მოთხოვნებს.
ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრა სითხეების დეგაზირებისა და საკვების პასტერიზაციისთვის.
ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზის გავლენა HPP ენერგეტიკულ მოთხოვნებზე
ჰაერისა და გაზის არსებობა მნიშვნელოვნად მოქმედებს HPP ეფექტურობაზე:
- წნევის გადამცემის ეფექტურობის დაქვეითება: ჰაერი და გაზი უფრო მარტივად იკუმშება ვიდრე სითხეები, რაც ნიშნავს, რომ ჭურჭელში იგივე წნევის მისაღწევად დამატებითი ენერგიაა საჭირო.
- დამუშავების უფრო გრძელი დრო: ჩაკეტილი ჰაერი და გაზი ანელებს იზოსტატიკური წნევის სტაბილიზაციას, რაც ზრდის ციკლის ხანგრძლივობას.
- ენერგიის დანაკარგი: შეკუმშული გაზის ჯიბეები წნევის მოხსნისას გამოყოფენ ენერგიას, რომლის აღდგენაც შეუძლებელია, რაც საერთო არაეფექტურობას უწყობს ხელს.
ეს ეფექტები განსაკუთრებით გამოხატულია მაშინ, როდესაც მუშავდება საკვები პროდუქტები ბუნებრივად მაღალი ჰაერის შემცველობით ან შეფუთვა, რომელიც იჭერს თავისუფალი სივრცის გაზს, როგორიცაა კონსერვები ან ვაკუუმით შეფუთული ნივთები.
სტრატეგიები HPP ენერგეტიკული სირთულეების გადასაჭრელად
HPP ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებისკენ მიმართული ზომები ფოკუსირებულია სისტემაში ჰაერისა და გაზის გავლენის შემცირებაზე:
წინასწარი დამუშავება – ულტრაბგერითი დეგაზირება:
ულტრაბგერის გამოყენება შემაერთებელი სითხიდან და საკვები პროდუქტებიდან გახსნილი ჰაერისა და გაზების მოსაცილებლად შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს ენერგიის დანაკარგი. ულტრაბგერითი კავიტაცია ეფექტურად არღვევს გაზის ბუშტებს, რაც მათ წნევის შექმნამდე გაქცევის საშუალებას აძლევს.
გარდა ამისა, პროდუქტები, განსაკუთრებით კონსერვებული ან დახურული ნივთები, შეიძლება მოთავსდეს ვაკუუმში ულტრაბგერითი დეგაზირების შემდეგ.
გახსნილი ჟანგბადის შემცირება დროში სონიკატორის UP400ST გამოყენებით 100 %, 80 %, 60 %, 40% და 20 % ამპლიტუდებზე.
კვლევა: ©Rognerud et al., 2020.
ულტრაბგერითი დამუშავება როგორც ალტერნატივა მდგრადი HPP-ისთვის
ჰიბრიდული HPP სისტემები, რომლებიც აერთიანებენ მაღალი წარმადობის ულტრაბგერას რბილ სითბოსთან (თერმოსონიკაცია) ან მომატებულ წნევასა და რბილ სითბოსთან (მანოთერმოსონიკაცია), პერსპექტიული ალტერნატიული ტექნიკებია, რომლებიც უზრუნველყოფენ საიმედო ჰომოგენიზაციასა და პასტერიზაციას რბილ პირობებში და დაბალი ენერგომოხმარებით. ვინაიდან ულტრაბგერითი პასტერიზაცია ინლაინ პროცესია, დიდი მოცულობების დამუშავებაც კი შესაძლებელია მაღალი ეკონომიკური ეფექტურობით.
გაიგეთ მეტი თხევადი საკვების ინლაინ პასტერიზაციისთვის განკუთვნილი Hielscher სონიკატორების შესახებ!
მიუხედავად იმისა, რომ HPP ფართოდ გამოიყენება საკვების დამუშავებისთვის, მისი ენერგოინტენსიური ბუნება, რომელიც გართულებულია ჩაკეტილი ჰაერისა და გაზების ეფექტურობის დაქვეითებით, კრიტიკულ სირთულეს ქმნის. ისეთი სტრატეგიების ინტეგრაციით, როგორიცაა ულტრაბგერითი დეგაზირება, საკვების მრეწველობამ შეიძლება გააუმჯობესოს HPP მდგრადობა და ეკონომიკური ეფექტურობა.
Hielscher Ultrasonics არის სანდო პარტნიორი HPP ოპტიმიზაციის პროცესული გადაწყვეტებისთვის, რომელიც სთავაზობს თანამედროვე ულტრაბგერით ტექნოლოგიას ენერგოეფექტურობისა და პროცესის სანდოობის გასაუმჯობესებლად. გარდა ამისა, Hielscher სთავაზობს ინოვაციურ გადაწყვეტებს სინერგისტული ულტრაბგერითი დახმარებით საკვების პასტერიზაციისთვის, რაც უზრუნველყოფს მაღალი ხარისხისა და უსაფრთხო საკვებ პროდუქტებს.
ლიტერატურა / რეფერენციები
- 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.
ხშირად დასმული კითხვები
რა არის წნევის გადამცემი სითხეების დეგაზირება?
დეგაზირება არის გახსნილი და ჩაკეტილი გაზების მოცილება სითხიდან, რომელიც გამოიყენება მაღალი წნევის დამუშავებაში (HPP) ენერგოეფექტურობისა და პროცესის სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად. კუმშვადი გაზების მოცილებით, დეგაზირება ამცირებს წნევის დანაკარგს, აუმჯობესებს წნევის ერთგვაროვან განაწილებას და მინიმუმამდე აყენებს კავიტაციასთან დაკავშირებულ ცვეთას HPP სისტემებში.
რა არის მაღალი წნევის დამუშავების HPP დამუშავება?
HPP არის არა-თერმული საკვების შენახვის მეთოდი, რომელიც ახდენს ჰიდროსტატიკური წნევის გამოყენებას 600 MPa მდე მიკროორგანიზმების ინაქტივაციისთვის სენსორული და კვებითი თვისებების შენარჩუნების პარალელურად. ის აგრძელებს ვარგისიანობის ვადას, უზრუნველყოფს საკვების უსაფრთხოებას და ინარჩუნებს ბიოაქტიურ კომპონენტებს სითბოს გამოყენების გარეშე, რაც მას შესაფერისს ხდის ახალი და მინიმალურად დამუშავებული საკვებისთვის.
რა არის პრობლემა მაღალი წნევის დამუშავების HPP გამოყენებაში?
HPP-ის მთავარი სირთულეები მოიცავს მაღალ ენერგომოხმარებას, პროცესის ეფექტურობის დაქვეითებას წნევის გადამცემ სითხეებში ჩაკეტილი ჰაერის გამო და აპარატურის მაღალ ღირებულებას. გარდა ამისა, მიუხედავად იმისა, რომ ის ეფექტურია ვეგეტატიური პათოგენების უმეტესობის წინააღმდეგ, HPP არ აინაქტივებს ბაქტერიულ სპორებს დამატებითი ბარიერების გარეშე, როგორიცაა ზომიერი გაცხელება (წნევის დახმარებით თერმული დამუშავება, PATP).
რა განსხვავებაა პასტერიზაციასა და HPP-ს შორის?
პასტერიზაცია არის თერმული პროცესი, რომელიც აინაქტივებს მიკროორგანიზმებს სითბოს მეშვეობით (ჩვეულებრივ 60–85°C), რამაც შესაძლოა შეცვალოს საკვების ტექსტურა და კვებითი შემადგენლობა. HPP, პირიქით, არის არათერმული მეთოდი, რომელიც ახდენს მიკროორგანიზმების ინაქტივაციას წნევის მეშვეობით, ინარჩუნებს საკვების ორიგინალ გემოს, ტექსტურასა და ნუტრიენტებს ვარგისიანობის ვადის გაზრდის პარალელურად.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.