अल्ट्रासोनिक खाद्य प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

अल्ट्रासोनिक खाद्य प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

आवेदन

उपभोक्ता मांग में वृद्धि और खाद्य और पर्यावरण नियमों के कड़े होने के साथ, पारंपरिक खाद्य प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों ने अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन खो दिया है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर उभरती हुई प्रौद्योगिकियां हैं। अल्ट्रासाउंड एक तेज, बहुउद्देश्यीय, उभरती और आशाजनक हरी गैर-विनाशकारी तकनीक है जिसे हाल के वर्षों में खाद्य उद्योग में लागू किया गया है। अल्ट्रासाउंड का उपयोग खाद्य प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है, जैसे क्रिस्टलीकरण, फ्रीजिंग, ब्लीचिंग, डिगैसिंग, निष्कर्षण, सुखाने, निस्पंदन, पायसीकरण, नसबंदी, काटने, आदि। एक प्रभावी संरक्षण उपकरण के रूप में, अल्ट्रासाउंड का व्यापक रूप से खाद्य प्रसंस्करण क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जैसे कि फल और सब्जियां, अनाज, शहद, जैल, प्रोटीन, एंजाइम, माइक्रोबियल निष्क्रियता, अनाज प्रौद्योगिकी, जल उपचार और दूध प्रौद्योगिकी के रूप में।

परिचय

पिछले कुछ वर्षों में, खाद्य उद्योग की प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों की न्यूनतम मांग ने प्रसंस्करण विधियों में बड़े बदलाव किए हैं, क्योंकि महत्वपूर्ण परिस्थितियों में, कुछ प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियां भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों को प्रेरित करके उनके पोषण स्तर और जैव उपलब्धता को कम कर देती हैं, जिससे संवेदी स्वीकृति सेक्स कम हो जाती है। इसलिए, पोषण, गैर-पोषक (जैविक गतिविधि) और संवेदी गुणों को बनाए रखने के लिए, खाद्य उद्योग ने इन प्रौद्योगिकियों को बदलने के लिए नई कोमल प्रसंस्करण विधियों को डिजाइन किया है। अल्ट्रासोनिक विधि तेजी से विकसित होने वाली तकनीकों में से एक है जिसका उद्देश्य प्रसंस्करण को कम करना, गुणवत्ता में सुधार करना और खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करना है। खाद्य उद्योग में अनुसंधान और विकास के एक प्रमुख क्षेत्र के रूप में अल्ट्रासाउंड तकनीक, मानव श्रवण की सीमा (जीजी जीटी; 16khz) से अधिक आवृत्ति वाली यांत्रिक तरंगों पर आधारित है, जिसे दो आवृत्ति श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: कम ऊर्जा और उच्च ऊर्जा। कम-ऊर्जा (कम-शक्ति, कम-तीव्रता) अल्ट्रासाउंड 1 Wcm-2 से कम आवृत्तियों पर 100 kHz से अधिक है, और उच्च-ऊर्जा (उच्च-शक्ति, उच्च-तीव्रता) अल्ट्रासाउंड 20 और 500 kHz के बीच आवृत्तियों पर 1 से अधिक है डब्ल्यूसीएम-2.

अल्ट्रासोनिक तकनीक में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली आवृत्तियों की प्रतिनिधि सीमा 20 kHz और 60 kHz के बीच होती है। एक विश्लेषणात्मक तकनीक के रूप में, उच्च आवृत्ति वाले अल्ट्रासाउंड का उपयोग भोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों जैसे अम्लता, कठोरता, चीनी सामग्री और परिपक्वता के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। कम-आवृत्ति वाले अल्ट्रासाउंड भोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों को बदल देते हैं, इसके द्वारा प्रचारित माध्यम में दबाव, कतरनी और तापमान अंतर को प्रेरित करते हैं, और रिक्तिकाएं पैदा करते हैं, जिससे भोजन में सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय कर दिया जाता है। अल्ट्रासोनिक उपचार फसल से पहले और बाद में ताजी सब्जियों और फलों के गुणवत्ता नियंत्रण के लिए उपयुक्त है, पनीर प्रसंस्करण, वाणिज्यिक खाद्य तेल, ब्रेड और अनाज उत्पादों, थोक और इमल्सीफाइड वसा वाले खाद्य पदार्थ, खाद्य जैल, वातित खाद्य पदार्थ और जमे हुए खाद्य पदार्थों के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है। अन्य अनुप्रयोगों में शहद में मिलावट का पता लगाना और एकत्रीकरण की स्थिति, आकार और प्रोटीन प्रकार का आकलन शामिल है। कम आवृत्ति वाले अल्ट्रासाउंड की आवृत्ति रेंज और स्पेक्ट्रम, साथ ही परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर), वर्तमान में सबसे लोकप्रिय, व्यावहारिक और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले गैर-विनाशकारी विश्लेषण विधियां हैं। पिछले कुछ वर्षों में, तरल खाद्य पदार्थों के भौतिक रासायनिक और संरचनात्मक गुणों का अध्ययन करने के लिए कम आवृत्ति वाले अल्ट्रासाउंड का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

तंत्र

तरल प्रणालियों में अल्ट्रासोनिक तरंगों के अनुप्रयोग से ध्वनिक गुहिकायन हो सकता है, अर्थात बुलबुले का निर्माण, विकास और अंततः टूटना। जब अल्ट्रासोनिक तरंगें फैलती हैं, तो बुलबुले दोलन करते हैं और फट जाते हैं, जिससे थर्मल, मैकेनिकल और रासायनिक प्रभाव पैदा होते हैं। यांत्रिक प्रभावों में पतन दबाव, अशांति और कतरनी तनाव शामिल हैं, जबकि रासायनिक प्रभावों का मुक्त कणों की पीढ़ी से कोई लेना-देना नहीं है। गुहिकायन क्षेत्र अत्यधिक उच्च तापमान (5000 K) और दबाव (1000 atm) उत्पन्न करता है। अल्ट्रासाउंड की आवृत्ति के आधार पर, स्थानीय रूप से उत्पन्न होने वाले वैकल्पिक सकारात्मक और नकारात्मक दबाव से सामग्री का विस्तार या संपीड़न हो सकता है, जिससे सेल टूटना हो सकता है। अल्ट्रासाउंड दोलन करने वाले बुलबुले में पानी को एच+ और ओएच-मुक्त रेडिकल्स बनाने के लिए हाइड्रोलाइज कर सकता है। इन मुक्त कणों को कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कैद किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मुक्त कण संरचनात्मक स्थिरीकरण, सब्सट्रेट बाइंडिंग या एंजाइमों के उत्प्रेरक कार्य में शामिल हो सकते हैं। अमीनो एसिड साफ हो जाता है। यह अल्ट्रासोनिक ब्रेकिंग प्रभाव सजातीय तरल द्वारा काफी दबा दिया जाता है।

अल्ट्रासोनिक उपचार के दौरान उत्पन्न बुलबुले को उनकी संरचना के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

दबाव चक्र के दौरान संतुलन आकार के साथ एक बड़े गैर-रेखीय बुलबुला बादल के गठन को स्थिर गुहिकायन बुलबुला कहा जाता है।

अस्थिर, तेजी से पतन और छोटे बुलबुले में विघटन को आंतरिक (क्षणिक) गुहिकायन बुलबुले कहा जाता है।

ये छोटे बुलबुले जल्दी से घुल जाते हैं, लेकिन बबल स्ट्रेचिंग प्रक्रिया के दौरान, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण सीमा परत पतली होती है और बुलबुला फटने पर इंटरफ़ेस क्षेत्र इंटरफ़ेस क्षेत्र से बड़ा होता है। इसका मतलब यह है कि स्ट्रेचिंग स्टेज के दौरान बुलबुले में प्रवेश करने वाली हवा फटने की अवस्था के दौरान बहने वाली हवा से बड़ी होती है।