Yuqori bosim bilan ishlov berishning energiya samaradorligini oshirish

Yuqori bosim bilan ishlov berish (HPP) oziq-ovqat sifatini saqlagan holda mikrobiologik xavfsizlikni taʼminlaydigan va saqlash muddatini uzaytiradigan noissiqlik usulidir, biroq unda qamalib qolgan havo va gaz tufayli yuzaga keladigan energiya samarasizligi bu usulni barqaror joriy etishda amaliy qiyinchiliklar tugʻdiradi. Bosimni uzatuvchi suyuqlik va suyuq oziq-ovqat mahsulotlarini ultratovush yordamida gazsizlantirish siqiluvchanlikni kamaytiradi, energiya yoʻqotishlarini minimallashtiradi va HPP jarayonining umumiy samaradorligini oshiradi.

Yuqori bosim bilan ishlov berish (HPP): energiya samaradorligiga oid qiyinchiliklar

Yuqori bosim bilan ishlov berish (HPP) oziq-ovqatni saqlashning yetakchi noissiqlik usullaridan biri boʻlib, suyuq va qattiq oziq-ovqat mahsulotlarida mikroorganizmlarni inaktivatsiya qilish va sifatni saqlab qolishni birlashtiradi. HPP texnologiyasi oziq-ovqatning organoleptik xususiyatlari yoki oziqaviy qiymatiga putur yetkazmagan holda uning xavfsizligini taʼminlaydi va saqlash muddatini uzaytiradi, bu esa isteʼmolchilarning minimal ishlov berilgan mahsulotlarga boʻlgan tobora ortib borayotgan talabiga mos keladi. Biroq HPPning energiyaga boʻlgan talabi, ayniqsa jarayonda qamalib qolgan havo va gaz tufayli yuzaga keladigan samarasizlik sababli, jiddiy amaliy qiyinchiliklar tugʻdiradi. Bu qiyinchiliklarni bartaraf etish uning barqaror oziq-ovqat ishlab chiqarishdagi imkoniyatlarini toʻliq roʻyobga chiqarishning kalitidir.

Umumiy maʼlumot: HPP va uning energiyaga oid qiyinchiliklari

HPP taʼrifi	Qiyinchiliklar	Yechim
Oziq-ovqat sifatini saqlagan holda mikrobiologik xavfsizlikni taʼminlaydigan va saqlash muddatini uzaytiradigan noissiqlik saqlash usuli.	Qamalib qolgan havo va gaz tufayli yuzaga keladigan, foydalanish xarajatlarini oshiradigan energiya samarasizligi.	Ultratovush yordamida gazsizlantirish siqiluvchanlikni kamaytiradi, energiya yoʻqotishlarini minimallashtiradi va HPP samaradorligini oshiradi.

Yechim: HPP suyuqliklarini ultratovush yordamida gazsizlantirish

Ultratovush yordamida gazsizlantirish bosimni uzatuvchi suyuqlikdan ham, suyuq oziq-ovqat mahsulotlaridan ham qamalib qolgan havo va gazni chiqarish orqali yuqori bosim bilan ishlov berishning (HPP) energiya samaradorligini oshirish uchun samarali yechim taklif etadi. Yuqori quvvatli ultratovush qoʻllanganda ultratovushli kavitatsiya gaz pufakchalarining tez birlashishi va ajralib chiqishiga yordam beradi, siqiluvchanlikni kamaytiradi va siqish paytidagi energiya yoʻqotishlarini minimallashtiradi. Bu optimallashtirish nafaqat foydalanish xarajatlarini kamaytiradi, balki jarayon barqarorligini ham oshiradi va HPPni oziq-ovqatni saqlash uchun yanada barqaror va samarali qiladi.

Suvni ultratovush yordamida gazsizlantirish

HPP qanday ishlaydi

Yuqori bosim bilan ishlov berish (HPP) odatda egiluvchan va suv oʻtkazmaydigan qadoqdagi oziq-ovqat mahsulotlariga 6 000 bar (600 MPa) gacha boʻlgan nihoyatda yuqori bosim bilan taʼsir qilish orqali amalga oshiriladi. Jarayon suv bilan toʻldirilgan yuqori bosimli idishda quyidagi sodda ketma-ketlikda kechadi:

Yuklash: Qadoqlangan mahsulotlar plastik savatlarga joylashtiriladi va yuqori bosimli idishga uzatiladi.
Bosim hosil qilish: idishga suv quyiladi va u bosimni uzatuvchi muhit vazifasini bajaradi. Soʻng tizimdagi bosim kerakli darajagacha oshiriladi va odatda bir necha daqiqa davomida shu darajada ushlab turiladi.
Izostatik taʼsir: Mahsulotning oʻlchami, shakli yoki tarkibidan qatʼi nazar, bosim uning barcha qismlariga bir tekis va bir zumda taʼsir qiladi. Bu izostatik bosim mahsulotni ezmasdan yoki deformatsiyalamagan holda oziq-ovqat orqali yuqadigan mikroorganizmlar va buzilishga sabab boʻluvchi fermentlarni inaktivatsiya qiladi.
Bosimni tushirish va boʻshatish: Idishdagi bosim tushiriladi, suv chiqarib yuboriladi va ishlov berilgan mahsulotlar isteʼmol qilish yoki keyingi ishlov berishga tayyor holda tashqariga uzatiladi.

Yuqori bosim bilan ishlov berish oziq-ovqatga ishlov berish paytidagi energiya yoʻqotishlari tufayli nihoyatda yuqori energiya talabiga oid jiddiy qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi

Yuqori bosim bilan ishlov berish (HPP)
© Balakrishna et al., 2020

HPP usuli taʼm, tekstura va oziq moddalar tarkibini saqlagan holda oziq-ovqat xavfsizligini taʼminlaydi. Biroq bu jarayon katta miqdorda energiya sarflashni talab qiladi va bu sarfga bir qator amaliy samarasizliklar taʼsir qiladi.

HPPda yuqori energiya isteʼmoli bilan bogʻliq qiyinchiliklar

HPPning asosiy kamchiliklaridan biri uning yuqori energiya isteʼmolidir. Jarayonning koʻp energiya talab qilishi quyidagi omillardan kelib chiqadi:

Suvda (bosimni uzatuvchi suyuqlikda) bosim hosil qilish: Izostatik bosimni uzatish uchun ishlatiladigan suvni siqish va belgilangan bosimni saqlab turish katta miqdorda energiya talab qiladi.
Bosimni uzatuvchi suyuqlikda qamalib qolgan havo va gaz: Suvdagi havo pufakchalari bosim uzatish samaradorligini pasaytirib, energiyaga boʻlgan talabni oshiradi. Bu pufakchalar bosim hosil qilish paytida siqilib, aks holda oziq-ovqat mahsulotiga ishlov berishga sarflanishi mumkin boʻlgan energiyani yutadi.
Qadoqlangan mahsulotlardagi gaz: Qadoqlangan oziq-ovqat mahsulotlarida (masalan, konservalangan yoki yarim qattiq mahsulotlarda) qamalib qolgan havo yoki gaz ham xuddi shunday energiya yoʻqotilishiga sabab boʻladi. Ichki gaz boʻshliqlarini siqish qoʻshimcha energiya talab qiladi va bosimning bir tekisligiga xalaqit berishi mumkin.
Issiqlik energiyasi yoʻqotishlari: HPP noissiqlik jarayoni deb hisoblansa-da, suvning siqilishi va uskunadagi ishqalanish tufayli energiyaning bir qismi issiqlik sifatida tarqaladi. Bu foydalanish xarajatlari va sovitishga boʻlgan talabni oshiradi.

Qamalib qolgan havo va gazning HPP energiya talabiga taʼsiri

Havo va gazning mavjudligi HPP samaradorligiga sezilarli taʼsir qiladi:

Bosim uzatish samaradorligining pasayishi: Havo va gaz suyuqliklarga qaraganda osonroq siqiladi, demak, idishda bir xil bosimga erishish uchun qoʻshimcha energiya talab qilinadi.
Ishlov berish vaqtining uzayishi: Qamalib qolgan havo va gaz izostatik bosimning barqarorlashishini kechiktirib, sikl davomiyligini uzaytiradi.
Energiya isrofi: Siqilgan gaz boʻshliqlari bosim tushirilganda energiya chiqaradi; bu energiyani qayta tiklab boʻlmaydi va bu umumiy samarasizlikka hissa qoʻshadi.

Bu taʼsirlar tabiatan havo miqdori yuqori boʻlgan oziq-ovqat mahsulotlariga yoki mahsulot ustidagi boʻshliqdagi gazni qamab qoladigan qadoqlardagi, masalan, konservalangan yoki vakuumda qadoqlangan mahsulotlarga ishlov berishda ayniqsa yaqqol namoyon boʻladi.

HPPdagi energiyaga oid qiyinchiliklarni bartaraf etish strategiyalari

HPPning energiya samaradorligini oshirishga qaratilgan saʼy-harakatlar tizim ichidagi havo va gaz taʼsirini kamaytirishga yoʻnaltirilgan:
Dastlabki ishlov berish – ultratovush yordamida gazsizlantirish:
Bosimni uzatuvchi suyuqlik va oziq-ovqat mahsulotlaridan erigan havo va gazni chiqarish uchun ultratovush qoʻllash energiya isrofini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Ultratovushli kavitatsiya gaz pufakchalarini samarali parchalaydi va ularning bosim hosil qilinishidan oldin chiqib ketishiga imkon beradi.
Bundan tashqari, mahsulotlar, ayniqsa konservalangan yoki germetik yopilgan mahsulotlar, vakuum ostida ultratovush yordamida gazsizlantirilgandan soʻng qotishi mumkin.

24kHz chastotada ultratovush yordamida gazsizlantirish yuqoriroq chastotalarda ultratovush bilan ishlov berishga qaraganda samaraliroq ekanligi koʻrsatilgan. (qarang: Rognerud et al. 2020)

Erigan kislorod miqdorining vaqt oʻtishi bilan 100 %, 80 %, 60 %, 40% va 20 % amplitudalarda UP400ST ultratovush qurilmasidan foydalangan holda kamayishi.
Tadqiqot: ©Rognerud et al., 2020.

Ultratovush bilan ishlov berish – barqaror HPP uchun muqobil usul

Yuqori unumli ultratovushni moʻtadil issiqlik bilan (termoultratovush bilan ishlov berish) yoki oshirilgan bosim va moʻtadil issiqlik bilan (manotermoultratovush bilan ishlov berish) birlashtiradigan gibrid HPP tizimlari yumshoq sharoitlarda va kam energiya sarfi bilan ishonchli gomogenizatsiya hamda pasterizatsiyani taʼminlaydigan istiqbolli muqobil usullardir. Ultratovushli pasterizatsiya oqimdagi jarayon boʻlgani uchun hatto katta hajmlarga ham yuqori xarajat samaradorligi bilan ishlov berish mumkin.
Suyuq oziq-ovqat mahsulotlarini oqimda pasterizatsiya qilish uchun Hielscher ultratovush qurilmalari haqida koʻproq bilib oling!

HPP oziq-ovqatga ishlov berishda keng qoʻllanilsa-da, uning koʻp energiya talab qilishi, qamalib qolgan havo va gaz tufayli yuzaga keladigan samarasizlik bilan birga, jiddiy qiyinchilik tugʻdiradi. Ultratovush yordamida gazsizlantirish kabi strategiyalarni joriy etish orqali oziq-ovqat sanoati HPPning barqarorligi va iqtisodiy samaradorligini oshirishi mumkin.
Hielscher Ultrasonics HPPni optimallashtirishdagi texnologik yechimlar boʻyicha ishonchli hamkor boʻlib, energiya samaradorligi va jarayon ishonchliligini oshirish uchun ilgʻor ultratovush texnologiyasini taklif etadi. Bundan tashqari, Hielscher ultratovush koʻmagida oziq-ovqatni sinergik pasterizatsiya qilish uchun innovatsion yechimlarni taqdim etib, yuqori sifatli va xavfsiz oziq-ovqat mahsulotlarini taʼminlaydi.

Ushbu videoda qovushqoq moyni (40cP) samarali gazsizlantirish namoyish etilgan. Ultratovush bilan ishlov berish suyuqlikdagi mayda muallaq gaz pufakchalarini yo‘qotadi va erigan gaz miqdorini tabiiy muvozanat darajasidan pastga tushiradi.

Tegishli mavzular

Adabiyotlar / Manbalar

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.

Koʻp beriladigan savollar

Bosimni uzatuvchi suyuqliklarni gazsizlantirish nima?

Gazsizlantirish – energiya samaradorligi va jarayon barqarorligini oshirish uchun yuqori bosim bilan ishlov berishda (HPP) ishlatiladigan suyuqlikdan erigan va qamalib qolgan gazlarni chiqarishdir. Siqiluvchan gazlarni yoʻqotish orqali gazsizlantirish bosim yoʻqotilishini kamaytiradi, bosimning bir tekis taqsimlanishini yaxshilaydi va HPP tizimlarida kavitatsiya bilan bogʻliq yeyilishni minimallashtiradi.

Yuqori bosim bilan ishlov berish – HPP nima?

HPP – organoleptik xususiyatlar va oziqaviy qiymatni saqlagan holda mikroorganizmlarni inaktivatsiya qilish uchun 600 MPa gacha boʻlgan gidrostatik bosim qoʻllaniladigan oziq-ovqatni saqlashning noissiqlik usulidir. U issiqlikdan foydalanmasdan saqlash muddatini uzaytiradi, oziq-ovqat xavfsizligini taʼminlaydi va biofaol birikmalarni saqlab qoladi, shu sababli yangi va minimal ishlov berilgan oziq-ovqat mahsulotlari uchun mos keladi.

Yuqori bosim bilan ishlov berish – HPPdan foydalanishdagi muammo nimada?

HPPning asosiy qiyinchiliklari yuqori energiya isteʼmoli, bosimni uzatuvchi suyuqliklarda qamalib qolgan havo tufayli jarayonning samarasizligi va uskuna xarajatlarining yuqoriligini oʻz ichiga oladi. Bundan tashqari, HPP aksariyat vegetativ holatdagi patogenlarga qarshi samarali boʻlsa-da, moʻtadil isitish (bosim yordamida issiqlik bilan ishlov berish, PATP) kabi qoʻshimcha toʻsiq omillarisiz bakteriya sporalarini inaktivatsiya qilmaydi.

Pasterizatsiya va HPP oʻrtasidagi farq nima?

Pasterizatsiya – issiqlik orqali (odatda 60–85°C) mikroorganizmlarni inaktivatsiya qiladigan issiqlik jarayoni boʻlib, oziq-ovqatning teksturasi va oziqaviy tarkibini oʻzgartirishi mumkin. HPP esa bosim orqali mikroorganizmlarni inaktivatsiya qiladigan noissiqlik usuli boʻlib, saqlash muddatini uzaytirish bilan birga oziq-ovqatning asl taʼmi, teksturasi va oziq moddalarini saqlab qoladi.