Yüksek Basınçlı İşlemede Geliştirilmiş Enerji Verimliliği

Yüksek Basınçlı İşleme (HPP), mikrobiyal güvenliği sağlayan ve gıda kalitesini korurken raf ömrünü uzatan, termal olmayan bir gıda koruma yöntemidir, ancak sıkışan hava ve gazdan kaynaklanan enerji verimsizlikleri, sürdürülebilir uygulama için operasyonel zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Basınç ileten sıvı ve sıvı gıdaların ultrasonik gazdan arındırılması, sıkıştırılabilirliği azaltır, enerji kayıplarını en aza indirir ve HPP işleminin genel verimliliğini artırır.

Yüksek Basınçlı İşleme (HES): Enerji Verimliliği Zorlukları

Yüksek Basınçlı İşleme (HPP), sıvı ve katı gıda ürünleri için mikrobiyal inaktivasyon ve kalite korumanın bir kombinasyonunu sunan, önde gelen termal olmayan gıda koruma tekniklerinden biridir. HPP teknolojisi, gıdanın duyusal veya besinsel özelliklerinden ödün vermeden gıda güvenliği ve uzun raf ömrü sağlar ve minimum düzeyde işlenmiş ürünlere yönelik artan tüketici tercihiyle uyumludur. Bununla birlikte, HES'in enerji talepleri, özellikle süreç içinde sıkışan hava ve gazın neden olduğu verimsizlikler nedeniyle önemli operasyonel zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek, sürdürülebilir gıda üretimi için tam potansiyelini ortaya çıkarmanın anahtarıdır.

Genel Bakış: HES ve Enerji Zorlukları

Çözüm: HPP sıvılarının ultrasonik gazdan arındırılması

Ultrasonik gaz giderme, hem basınç ileten sıvı hem de sıvı gıda ürünlerinden sıkışmış hava ve gazı çıkararak Yüksek Basınçlı İşlemenin (HPP) enerji verimliliğini artırmak için etkili bir çözüm sunar. Güç ultrasonu uygulayarak, ultrasonik kavitasyon, gaz kabarcıklarının hızlı birleşmesini ve salınmasını teşvik eder, sıkıştırılabilirliği azaltır ve sıkıştırma sırasında enerji kayıplarını en aza indirir. Bu optimizasyon yalnızca operasyonel maliyetleri düşürmekle kalmaz, aynı zamanda proses stabilitesini de artırarak HPP'yi gıda muhafazası için daha sürdürülebilir ve etkili hale getirir.
 

Suyun Ultrasonik Gazdan Arındırılması

HPP Nasıl Çalışır?

Yüksek Basınçlı İşleme (HPP), tipik olarak esnek ve su geçirmez ambalajlardaki gıda ürünlerini 6.000 bar'a (600 MPa) kadar son derece yüksek basınçlara maruz bırakarak çalışır. İşlem, su dolu yüksek basınçlı bir kapta ve basit bir sırayla gerçekleşir:

1. Yükleme: Paketlenen ürünler plastik sepetlere yerleştirilir ve yüksek basınçlı kaba taşınır.
2. Basınçlandırma: Su, basınç ileten ortam olarak işlev görerek kabın içine doldurulur. Sistem daha sonra istenen seviyeye kadar basınçlandırılır ve tipik olarak birkaç dakika tutulur.
3. İzostatik Etki: Basınç, boyutu, şekli veya bileşiminden bağımsız olarak ürün boyunca eşit ve anında uygulanır. Bu izostatik basınç, ürünü ezmeden veya deforme etmeden gıda kaynaklı mikroorganizmaları ve bozulma enzimlerini etkisiz hale getirir.
4. Basınçsızlaştırma ve Boşaltma: Kap basınçsız hale getirilir, su boşaltılır ve arıtılmış ürünler dışarı taşınır, tüketime veya daha sonraki işlemlere hazır hale getirilir.

Yüksek Basınçlı İşleme (HPP)
© Balakrishna ve diğerleri, 2020

 
HPP yöntemi, tat, doku ve besin içeriğini korurken gıda güvenliğini sağlar. Bununla birlikte, bu süreç, çeşitli operasyonel verimsizliklerden etkilenen bir faktör olan önemli miktarda enerji girişi gerektirir.

HES'te Yüksek Enerji Tüketiminin Zorlukları

HES'in en önemli dezavantajlarından biri yüksek enerji tüketimidir. Sürecin enerji yoğun doğası şunlardan kaynaklanır:

• Suyun Basınçlandırılması (Birleştirme Sıvısı): İzostatik basıncı iletmek için kullanılan su, hedef basıncı sıkıştırmak ve korumak için önemli miktarda enerji gerektirir.
• Kaplin sıvısında sıkışan hava ve gaz: Sudaki hava kabarcıkları, basınç iletim verimliliğini azaltarak enerji gereksinimlerini artırır. Bu kabarcıklar, basınçlandırma sırasında sıkışır ve aksi takdirde gıda ürününü işlemek için kullanılabilecek enerjiyi emer.
• Ambalajlı Ürünlerde Gaz: Paketlenmiş gıdaların içinde sıkışan hava veya gaz (örneğin, konserve veya yarı katı ürünlerde) benzer şekilde enerji kaybına katkıda bulunur. Dahili gaz ceplerinin sıkıştırılması ek enerji gerektirir ve basınç homojenliğine müdahale edebilir.
• Isıl Enerji Kayıpları: HPP termal olmayan bir süreç olarak kabul edilirken, su sıkıştırması ve ekipman sürtünmesi nedeniyle enerjinin bir kısmı ısı olarak dağılır. Bu, işletme maliyetlerini ve soğutma gereksinimlerini artırır.

Sıkışan Hava ve Gazın HES Enerji Talebi Üzerindeki Etkileri

Hava ve gazın varlığı HES'in verimliliğini önemli ölçüde etkiler:

• Azaltılmış Basınç İletim Verimliliği: Hava ve gaz sıvılardan daha kolay sıkışır, bu da kap içinde aynı basıncı elde etmek için ek enerji gerektiği anlamına gelir.
• Daha Uzun İşlem Süreleri: Sıkışan hava ve gaz, izostatik basıncın stabilizasyonunu geciktirerek çevrim sürelerini uzatır.
• Enerji İsrafı: Sıkıştırılmış gaz cepleri, basınçsızlaştırma üzerine geri kazanılamayan enerjiyi serbest bırakır ve genel verimsizliğe katkıda bulunur.

Bu etkiler, özellikle doğal olarak yüksek hava içeriğine sahip gıda ürünleri veya konserve veya vakumla paketlenmiş ürünler gibi üst boşluk gazını hapseden ambalajlar işlenirken belirgindir.

HES'te Enerji Zorluklarını Ele Alma Stratejileri

HES'in enerji verimliliğini artırma çabaları, sistem içindeki hava ve gazın etkisini azaltmaya odaklanmaktadır:
Ön Arıtma – Ultrasonik Gaz Giderme:
Birleştirme sıvısından ve gıda ürünlerinden çözünmüş hava ve gazı uzaklaştırmak için ultrason uygulaması, enerji israfını önemli ölçüde azaltabilir. Ultrasonik kavitasyon, gaz kabarcıklarını etkili bir şekilde bozar ve basınçlandırmadan önce kaçmalarına izin verir.
Ek olarak, ürünler, özellikle konserve veya sızdırmaz ürünler olmak üzere, vakum altında ultrasonik gaz giderme işleminden sonra ayarlanabilir.

Çözünmüş oksijenin zamanla azalması 0, �, `, @ ve genliklerde UP400ST sonikatörün kullanılması.
Çalışma: ©Rognerud ve ark., 2020.

Sürdürülebilir HPP için Alternatif Olarak Sonication

Yüksek performanslı ultrasonu hafif ısı (termosonikasyon) veya yüksek basınç ve hafif ısı (manotermosonikasyon) ile birleştiren hibrit HPP sistemleri, hafif koşullar altında ve düşük enerji tüketiminde güvenilir homojenizasyon ve pastörizasyon sağlayan umut verici alternatif tekniklerdir. Ultrasonik pastörizasyon hat içi bir işlem olduğundan, büyük hacimler bile yüksek maliyet verimliliği ile işlenebilir.
Sıvı gıdaların satır içi pastörizasyonu için Hielscher sonicators hakkında daha fazla bilgi edinin!

HPP, gıda işleme için yaygın olarak kullanılsa da, sıkışan hava ve gazdan kaynaklanan verimsizliklerle birleşen enerji yoğun doğası kritik bir zorluk teşkil etmektedir. Ultrasonik gaz giderme gibi stratejileri entegre ederek, gıda endüstrisi HPP'nin sürdürülebilirliğini ve maliyet etkinliğini artırabilir.
Hielscher Ultrasonics, enerji verimliliğini ve proses güvenilirliğini artırmak için gelişmiş ultrasonik teknoloji sunan, HPP optimizasyonunda proses çözümleri için güvenilir bir ortaktır. Ek olarak, Hielscher sinerjik ultrason destekli gıda pastörizasyonu için yenilikçi çözümler sunarak yüksek kaliteli ve güvenli gıda ürünleri sağlar.