डॉ. अमित झांबरे
औष्णिक तंत्रज्ञानामध्ये ओहमिक हीटिंग आणि इन्फ्रा-रेड हीटिंग यासारख्या आधुनिक तंत्रांचा वापर अन्नप्रक्रिया उद्योगामध्ये हळूहळू वाढत आहे. प्रत्येक तंत्रज्ञानाचे काही फायदे, तर काही मर्यादा आहेत. त्या ओळखून त्यांचा योग्य वापर केल्यास अन्नपदार्थांची अत्युच्च गुणवत्ता मिळवणे शक्य आहे.
ओहमिक उष्णता प्रक्रिया ः
ओहमिक उष्णता प्रक्रियेलाच इलेक्ट्रो-हीटिंग किंवा इलेक्ट्रो-कंडक्टिव्ह हीटिंग असेही म्हटले जाते. ही एक प्रगत औष्णिक अन्नप्रक्रिया असून, त्यामध्ये अन्नातून विद्युत प्रवाह पाठवला जातो. या प्रवाहाला अन्न पदार्थांकडून विद्युतीय प्रतिकारामुळे त्यात उष्णता निर्माण होते. मायक्रोवेव्ह आणि रेडिओ फ्रिक्वेंसी हीटिंगच्या तुलनेत ओहमिक उपचारांमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या प्रवेशास अन्नपदार्थाच्या खोलीची मर्यादा नसते. फक्त ओहमिक हीटिंगमधील इलेक्ट्रोड्स पुरेसे द्रव असलेल्या अन्नाच्या संपर्कात आल्यानंतर ऊर्जेचे समायोजन चांगल्या प्रकारे करू शकतात. पारंपरिक औष्णिक प्रक्रियेच्या तुलनेमध्ये ओहमिक उष्णतेमध्ये अन्नपदार्थांच्या संपूर्ण वस्तुमानाला समान रीतीने गरम करण्याची क्षमता आहे. त्यामुळे अन्नपदार्थाच्या पोषक तत्त्वांमध्ये जवळजवळ कोणताही बिघाड होत नाही.
ओहमिक उष्णता प्रक्रियेमध्ये अन्नपदार्थाला एकाज जागी अधिक उष्णता लागत नाहीत. त्यामुळे पदार्थ करपण्याची शक्यता कमी होते. त्यातील जवळ जवळ सर्व पोषक घटकांचे संरक्षण होण्यास मदत होते. या तंत्रामुळे मोठ्या कणांचे (२.५४ सें.मी.पर्यंत) पदार्थही समान दराने गरम करता येतात. अशा प्रकारे ते उच्च तापमान कमी वेळेत (HTST) आणि अति-उच्च तापमान (UHT) तंत्र म्हणूनही त्याचा वापर करता येतो. फक्त घन पदार्थांना उष्णता देण्यासाठी ते वापरता येत नाहीत. पण थोड्या मोठ्या आकाराचे घनपदार्थ असलेल्या द्रव पदार्थांना उष्णता देण्यासाठी त्यांचा वापर करता येतो. उदा. सूप, सिरप आणि सॉसमधील फळांचे तुकडे इ. विशेषतः उष्णता संवेदनशील द्रव पदार्थांसाठी ओहमिक हीटिंगचे तंत्र सर्वाधिक योग्य मानले जाते.
ओहमिक उष्णता तंत्रज्ञानामुळे अन्न प्रक्रिया उद्योगामध्ये आवश्यक निष्कर्षण, किण्वन, विरघळणे, निर्जंतुकीकरण, पाश्चरायझेशन, निर्जलीकरण, ब्लांचिंग, सोलणे, बाष्पीभवन, पॅकेजिंग, स्टार्च जिलेटिनायझेशन आणि सर्व्हिंग तापमानापर्यंत अन्न गरम करणे अशा अनेक प्रक्रिया उत्तम प्रकारे पार पाडता येतात. त्यातून उच्च दर्जाची, मूल्यवर्धित उत्पादने विकसित करता येतात. गरम करण्याव्यतिरिक्त ओहमिक हीटिंग प्रक्रियेचा उपयोग अन्नपदार्थातील सूक्ष्मजीव निष्क्रिय करण्यासाठीही करता येतो. मात्र त्यासाठी अन्नपदार्थांचे योग्य तापमान आणि विद्युत क्षेत्राच्या एकत्रित परिणामाविषयी अधिक ज्ञान असणे आवश्यक आहे. अन्यथा, पदार्थांचे पेशीय पातळीवर काहीसे नुकसान होऊ शकते. हे तंत्रज्ञान पर्यावरणदृष्ट्या अनुकूल असून, त्याचा वापर काही नवीन उपकरणांचा समावेश करून विद्यमान उपकरणे आणि प्रक्रिया प्रणालींमध्ये एकत्रितरीत्‍या करता येऊ शकतो. व्यापक व्यावसायिक तत्त्वावर ओहमिक हीटिंग पद्धतीचा अवलंब करण्यासाठी अन्न व औषध प्रशासन नियामक मान्यता मिळू शकते.
फायदे ः
- द्रवामध्ये काही प्रमाणात घन पदार्थ असलेल्या (सस्पेंडेड) अन्नपदार्थांवर ‘उच्च तापमान कमी वेळ’ (HTST) आणि ‘अतिउच्च तापमान’ (UHT) तंत्रांचा वापर करण्यासाठी ओहमिक पद्धती उपयोगी ठरू शकते.
- ऊर्जा कार्यक्षम प्रक्रिया.
- व्हॉल्यूमेट्रिक आणि एकसमान उष्णता देता येते.
- बॅच आणि सलग प्रवाही उत्पादन प्रणालीमध्येही समान रीतीने उष्णता देणे शक्य.
मर्यादा ः
- विविध सूक्ष्मजीव आणि खाद्यपदार्थ (आण्विक आणि पेशीय पातळीवर) लागू केलेल्या विद्युत क्षेत्राचे परिणाम, प्रवाह आणि वारंवारिता या संबंधी अधिक ज्ञान आवश्यक आहे.
- गुंतागुंतीच्या खाद्यपदार्थांवरील प्रक्रियेदरम्यान त्यातील कच्चे भाग (शीत ठिपके) राहू शकतात. मात्र असे भाग ओळखणे आणि त्याचे मोजमाप करण्यासाठीही हे तंत्रज्ञान उपयोगी ठरू शकते.
- इलेक्ट्रोपोरेशन यंत्रणे किण्वनाच्या प्रक्रियेमध्ये बाधा येऊन उत्पादकता कमी होऊ शकते.
- घन अन्न उत्पादनांसाठी योग्य नाही.
- उपचार करायच्या सामग्रीमध्ये पुरेसे पाणी आणि विद्युत वाहकता (इलेक्ट्रोलाइट्स) असणे आवश्यक आहे.
व्यावसायिक उपयोग ः
- द्रव आणि काही प्रमाणात घन कण असलेल्या द्रवपदार्थांसाठी उपयोगी आहे.
- ब्लांचिंग, बाष्पीभवन, निष्कर्षण, निर्जलीकरण, किण्वन, निर्जंतुकीकरण, पाश्चरायझेशन आणि सर्व्हिंग तापमानापर्यंत अन्न गरम करणे.
- किण्वनाचा अंतराळ टप्पा कमी करते.
- सूक्ष्मजीवांवर औष्णिक आणि नॉन औष्णिक प्राणघातक परिणाम करता येतो.
- लष्करी किंवा दीर्घ कालावधीच्या अंतराळ मोहिमांमध्ये या तंत्राचा वापर केला जातो.
- कण आणि उच्च स्निग्धता असलेल्या द्रवपदार्थांतील जिवाणू नष्ट करण्याच्या प्रक्रियेसाठी सर्वांत आशादायक प्रक्रिया मानली जाते.
इन्फ्रा-रेड हीटिंग
इन्फ्रारेड (अवरक्त) किरणे ही अतिनील (अल्ट्राव्हायोलेट) आणि मायक्रोवेव्ह ऊर्जा क्षेत्रामधील विद्युत चुंबकीय किरणे (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन) आहेत. त्यांच्या वर्णक्रमीय श्रेणीनुसार इन्फ्रारेड किरणांचे समीप अवरक्त (७००-१४०० nm), मध्य-अवरक्त (१४००-३००० nm) आणि दूर अवरक्त (३०००-१०००० nm) किरणे असे तीन प्रकार पडतात. त्यातील दूर-अवरक्त इन्फ्रारेड किरणांचा वापर अन्न प्रक्रियेसाठी सर्वांत योग्य मानला जातो. कारण बहुतेक अन्न घटक दूर-अवरक्त प्रदेशातील किरणे शोषतात. इन्फ्रारेड हीटिंग ही हीटिंगची एक अप्रत्यक्ष पद्धत असून, अन्नामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ऊर्जा प्रवेश करतेवेळी पृष्ठभागावर शोषली जाते आणि नंतर उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते. अन्नाच्या पृष्ठभागावर शोषली जाणारी उष्णता ही मुख्यतः किरणांमुळे असते. मात्र या उष्णतेचे संवहन आणि वहन कमी प्रमाणात होते.
इन्फ्रारेड ऊर्जेचे परिमाण अन्न पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांवर तसेच अन्नपदार्थाच्या रंगावर अवलंबून असते. इन्फ्रारेड रेडिएशनचा वापर सामान्यत: खाद्यपदार्थांची चव, सुगंध आणि पृष्ठभागाचा रंग बदलून अन्नपदार्थांची गुणवत्ता वाढविण्यासाठी केला जातो. ही किरणे जलद आणि समान रीतीने उत्पादन गरम करतात. वेगाने गरम होत असल्यामुळे पदार्थ जास्त काळ गरम राहिल्यामुळे होणारे नुकसान टाळता येते. प्रक्रियेसाठी वेळ आणि ऊर्जाही कमी लागते. इन्फ्रारेड किरणांमुळे हवा गरम होत नाही, त्यामुळे उपकरणामधील हवेचे तापमान स्थिर राहते.
याची उपकरणे आकाराने लहान, तुलनेने अधिक सुरक्षित आणि उच्च नियंत्रणक्षमतायुक्त असतात. त्यामुळे अन्नप्रक्रिया उद्योगामध्ये इन्फ्रारेड हीटिंगचा स्वयंपाक, तळणे, सुकवणे, निर्जलीकरण, भाजणे, बेकिंग, सोलणे, ब्लांचिंग आणि कृषी खाद्य उत्पादनांचे पाश्चरायझेशन यासाठी मोठ्या प्रमाणावर उपयोग केला जातो. विशेषतः फळे आणि भाजीपाला खराब करण्यासाठी कारणीभूत असलेली वेगवेगळी विकरे (एन्झायम्स - lipooxygenase, lipases, amylases) निष्क्रिय करण्यासाठी इन्फ्रारेड हीटिंगचा यशस्वीपणे वापरले जाते.
या तंत्रज्ञानात अन्नपदार्थांच्या पृष्ठभागाच्या खाली फक्त काही मिलिमीटरपर्यंत उष्णता आत प्रवेश करू शकते. म्हणून अन्न उत्पादन थोड्या प्रमाणात (पृष्ठभागालगत) गरम करण्यासाठी त्याचा वापर मर्यादित आहे. मात्र पारंपरिक उष्णता तंत्रासह या इन्फ्रारेड तंत्रज्ञानाचा वापर अन्न प्रक्रिया उद्योगामध्ये वाळवणे, सुकवणे, शिजवणे आणि भाजणे यासाठी केला जाऊ शकतो.
फायदे
- या तंत्रामध्ये उष्णतेचा दर अधिक आणि कमी प्रतिसाद वेळेत मिळतो.
- एकसमान कोरडे तापमान.
- उच्च दर्जाचे प्रक्रिया नियंत्रण.
- निवडक गरम होण्याची शक्यता.
- सुकण्याच्या वेळेत घट.
- अधिक ऊर्जा कार्यक्षमता.
- उत्तम दर्जाची तयार उत्पादने
- कामाचे स्वच्छ वातावरण
- पारंपारिक संवहनी हीटिंगसह एकत्रित वापर शक्य.
मर्यादा
- अन्न पदार्थ पृष्ठभागालगत जलद गरम करू शकते. (अन्नपदार्थातील कमी प्रवेश शक्ती.)
- जैविक पदार्थांच्या दीर्घकाळापर्यंतच्या प्रदर्शनामुळे एकसंधता भंग होऊ शकते.
- अन्नाच्या आत इन्फ्रारेड उष्णता हस्तांतराचे मॉडेलिंग करणे अवघड आहे.
- ओल्या पृष्ठभागाच्या अन्नपदार्थावर पडणारी ऊर्जा पाण्याच्या प्रमाणामुळे शोषली जाऊ शकते. प्रत्यक्ष पदार्थ कमी गरम होऊ शकतो.
व्यावसायिक उपयोग ः
- फळे आणि भाजीपाला उत्पादने वाळवणे आणि निर्जलीकरणासाठी.
- भाज्या, मासे आणि पास्ता वाळवण्यासाठी.
- द्रव आणि घन पदार्थांमधील जिवाणू, यीस्ट आणि वेगवेगळे बीजाणू निष्क्रिय करण्यासाठी.
- पदार्थ भाजणे, तळणे, उकळणे, गरम करण्यासाठी.
- मांस आणि मांस उत्पादने, सोयाबीन, तृणधान्ये, कोको बीन्स आणि सुका मेवा शिजवण्यासाठी.
---------------------------------------------------------
Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.
ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.