Food Processing : प्रक्रियेसाठी रेडिओ फ्रिक्वेन्सी, मायक्रोवेव्ह उष्णता तंत्रज्ञान

Microwave Heat Technology : पारंपरिक औष्णिक प्रक्रियांच्या तुलनेमध्ये आधुनिक औष्णिक प्रक्रिया अधिक कार्यक्षम असून, त्या द्वारे तयार केलेल्या पदार्थाचा दर्जाही उत्तम मिळतो. या नव्या तंत्रज्ञानातील रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (आरएफ) हीटिंग आणि मायक्रोवेव्ह हीटिंग या पद्धतीची या लेखामध्ये माहिती घेऊ.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी हीटिंग
रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF) हीटिंग किंवा डायलेक्ट्रिक हीटिंग या औष्णिक प्रक्रियेमध्ये रेडिओ फ्रिक्वेन्सी जनरेटरद्वारे तयार केलेल्या लहरींचा वापर पदार्थाला उष्णता देण्यासाठी केला जातो. या लहरी पदार्थांच्या आतपर्यंत जाऊन केंद्रस्थानी उष्णता निर्माण केली जाते. परिणामी, ही उष्णता त्वरित, एकसमान अशी सर्व बाजूंनी किंवा निवडकपणे देता येते. पदार्थामधील ओलावा किंवा आर्द्रतेमुळे असलेल्या पाण्याच्या रेणूंमध्ये आण्विक घर्षणाचा परिणाम होऊन रेडिओ फ्रिक्वेन्सी हीटिंगवर अंशतः प्रभाव पडतो. प्रत्येक अन्नपदार्थामध्ये काही विशिष्ट डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात. आणि हे गुणधर्म पदार्थाची स्निग्धता, पाण्याचे प्रमाण, रासायनिक रचना, तापमान आणि अन्य भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवर अवलंबून असतात. हे तंत्रज्ञान सलग आणि बॅचमध्ये पदार्थांना उष्णता देण्यासाठी वापरता येते. अर्थात, एकसलग पाश्‍चरायझेशन किंवा निर्जंतुकीकरणाच्या प्रक्रियेसाठी या प्रक्रियेचा वापर करण्यासंदर्भात अद्याप फारसे प्रयोग झालेले नाहीत. पारंपारिक औष्णिक प्रक्रियेच्या तुलनेमध्ये फारच कमी उष्णतेमध्ये हे तंत्रज्ञान काम करते. मोठ्या आकाराच्या अन्नकणांमध्येही रेडिओ लहरी खोलवर, वेगाने आणि समानतेने प्रवेश करतात. त्यामुळे पदार्थाला एकसमान उष्णता देणे शक्य आहे. त्यामुळे पदार्थ न करपता योग्य पद्धतीने भाजला, शिजवला जातो.

अन्न उद्योगामध्ये रेडिओ फ्रिक्वेन्सी हीटिंग तंत्रज्ञानाचा पहिला व्यावसायिक वापर हा बिस्किटे आणि न्याहारीतील तृणधान्ये बेकिंगनंतर कोरडे करण्याकरिता केला गेला. अशा पदार्थांची पूर्ण बेकिंग प्रक्रियाही पारंपरिक उष्णता तंत्रज्ञानाशिवाय केली जाते. यासाठी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींचा वापर केला जातो.

फायदे ः
• अधिक ऊर्जा कार्यक्षम आणि पर्यावरणपूरक तंत्रज्ञान.
• लवकर सुरू होणाऱ्या प्रक्रिया व त्यांची छोटी साखशी.
• प्रत्यक्ष पदार्थाला उष्णता दिली जात नाही. संपर्करहित हीटिंग
• पदार्थांच्या आतपर्यंत शिरण्याची क्षमता.
• हे तंत्रज्ञान स्वतंत्र किंवा पारंपरिक उष्णता प्रक्रियेसोबत वापरता येते.
• अन्नाच्या संवेदनशील, पौष्टिक आणि कार्यात्मक मूल्यांवर कमी परिणाम होतो.

मर्यादा ः
• उपकरणे आणि वापराचा खर्च अधिक.
• ऊर्जा घनता तुलनेने कमी असते.
• ताजे उत्पादन आणि प्रथिने यांसाठी फारसा उपयोग नाही. उदा. मांस.
• सूक्ष्मजीवांचा वापर असलेल्या (प्रोबायोटिक) अन्नावर प्रक्रिया करता येत नाही.
• पारंपरिक वाळवणी तंत्रांच्या तुलनेत हे तंत्रज्ञान गुंतागुंतीचे आहे. त्यासाठी कुशल माणसांची आवश्यकता भासते.
अशा कारणामुळे सध्या हे तंत्रज्ञान प्रामुख्याने केवळ फळे आणि भाज्यांच्या लहान श्रेणींपुरते वापरले जाते.

व्यावसायिक उपयोग ः
• तापमानासाठी संवेदनशील असलेल्या अन्न घटकांच्या प्रक्रियेसाठी उपयोगी.
• बेकिंगनंतर बिस्किटे आणि बेकरी उत्पादने कोरडे करणे. (या प्रक्रियेसाठी हे तंत्रज्ञान सर्वाधिक वापरले जाते. )
• मासे आणि मांस गोठवणीतून बाहेर काढण्याची (डीफ्रॉस्टिंग) प्रक्रिया.
• खारवून वाळवलेले डुकराचे मांस आणि भाज्या ब्लांचिंग केल्यानंतरच्या पाककृती.
• बीफ (गोमांस), बटर ब्लॉक्स यांसारख्या गोठवलेल्या पदार्थ सामान्य स्थितीमध्ये आणण्याची प्रक्रियेसाठी (टेम्परिंग).
• काजू, बियाणे, मसाले, कोरडे पदार्थ, पाळीव प्राण्यांच्या खाद्यपदार्थांची ऊर्जा कार्यक्षम प्रक्रिया.
• शेती, लाकूड आणि सांडपाणी यातील अनेक उपचारांसाठी उपयोगी.
• रसायनांशिवाय अन्न उत्पादने निर्जंतुक करण्याच्या उद्देशाने. उदा. ब्रेड, धान्य, बिया, शेंगा आणि सुका मेवा यासारख्या कोरड्या अन्नपदार्थांचे निर्जंतुकीकरणामध्ये उपयोगी. घन किंवा चिकट द्रव अन्नपदार्थांच्या पॅकेज्ड स्वरूपामध्ये निर्जंतुकीकरणासाठी उपयुक्त ठरू शकते.
• धान्य आणि बियांमधील उगवण नियंत्रित करून साठवण गुणवत्ता वाढविण्यासाठी.

मायक्रोवेव्ह हीटिंग
या उष्णता देण्याच्या तंत्रज्ञानामध्ये मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन (१-१०० GHz) किंवा उच्च-फ्रिक्वेंसी अल्टरनेटिंग इलेक्ट्रिक फील्डचा समावेश असतो. यामध्ये वेगाने बदलणाऱ्या विद्युत चुंबकीय क्षेत्रामुळे उष्णता निर्माण होतो. या किरणांच्या संपर्कात आलेले कोणतेही अन्न पदार्थ गरम होतात. मायक्रोवेव्ह हीटिंगमध्ये सर्वात प्रभावी वारंवारिता श्रेणीच्या (०.९१५ आणि २.४५ GHz दरम्यान) विद्यूत चुंबकीय लहरींचा मारा पदार्थांवर केला जातो. या मायक्रोवेव्ह ऊर्जेचे शोषण हे त्या अन्नपदार्थाच्या विद्यूत (म्हणजेच) डायलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय गुणधर्मांवर अवलंबून असते. द्रव अन्नपदार्थ हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ऊर्जा अतिशय वेगाने शोषतात, त्यामुळे त्यावरील प्रक्रिया मायक्रोवेव्ह उपयोगी ठरते. पदार्थाचे विद्युत शोषणाच्या गुणधर्मांमध्ये होणारा किंचित बदलही अंतिम उत्पादनावर लक्षणीय परिणाम करू शकतो. कारण त्या अन्न उत्पादनांतून प्रवास करताना मायक्रोवेव्हची तीव्रता कमी होते. अशा पदार्थाचा बाह्य पृष्ठभागच अधिक ऊर्जा शोषून घेऊन आतील भागापेक्षा अधिक वेगाने गरम होतो. परिणामी, पदार्थाच्या पृष्ठभागावर उच्च तापमानाचे काही विपरीत परिणाम दिसू शकतात.
- घरगुती आणि औद्योगिक अन्न प्रक्रियेमध्ये मायक्रोवेव्हचा वापर झपाट्याने वाढत आहे. जलद आणि एकसमान ऊर्जा हस्तांतर, निवडक आणि व्हॉल्यूमेट्रिक हीटिंग, सहज नियंत्रण करण्यायोग्य आणि वापराच्या ठिकाणी स्वच्छ वातावरणामुळे अन्न उद्योगाने हे तंत्र स्वीकारले आहे.
- अन्न उद्योगामध्ये खाद्यपदार्थ सुकवणे, बिस्किटे आणि ब्रेड बेकिंग, तृणधान्ये, मांस आणि मांस उत्पादनांवरील पूर्व प्रक्रिया आणि शिजवणे, गोठवलेल्या अन्नपदार्थांचे विरघळणे, भाजीपाला ब्लांच करणे, अन्नपदार्थाचे निर्जंतुकीकरण यासाठी मायक्रोवेव्ह हीटिंगचा वापर वेगाने वाढत आहे.

- द्रव आणि पॅक केलेल्या अन्न उत्पादनांसाठी उच्च-तापमान कमी कालावधी (HTST) प्रक्रियेसाठी मायक्रोवेव्ह हीटिंगला प्राधान्य दिले जाते.
- मायक्रोवेव्ह हीटिंगद्वारे केलेले पाश्चरायझेशन आणि निर्जंतुकीकरण केवळ हानिकारक जिवाणूंची वाढ कमी करत नाही, तर अन्नातील इच्छित घटकांचे ऱ्हासदेखील कमी करते.
-बेकरी उद्योगामध्ये मायक्रोवेव्ह हीटिंग तंत्रज्ञानामुळे पदार्थांची विशिष्ट चव, रंग आणि पोत टिकवून ठेवण्यास मदत होते. बेकरी त्पादनातील क्रॅकिंग कमी होते.
- डायलेक्ट्रिक आणि कंडक्शन या दोन्ही प्रकारच्या हीटिंगचे फायदे मिळविण्यासाठी मायक्रोवेव्ह हीटिंग सोबतच आरएफ हीटिंग तंत्रज्ञानाचा बॅच आणि सलग साखळी स्वरूपामध्ये एकत्रित वापर गेला जातो. अशा प्रकारे एकत्रित वापरलेल्या दोन्ही तंत्रज्ञानामुळे केवळ मायक्रोवेव्ह हीटिंगपेक्षा अधिक फायदा होतो. कारण त्यात मायक्रोवेव्हपेक्षा जास्त तरंगलांबी वापरली जात असल्याने केवळ पृष्ठभाग गरम न होता आतपर्यंत उष्णतेचा शिरकाव होतो. विशेषतः ज्या वेळी एकापेक्षा जास्त घटक पदार्थांच्या मिश्रणातून काही पदार्थ तयार करावयाचे आहेत, तिथे याचा अधिक उपयोग होते.
मर्यादा ः
- काही मिश्रण स्वरूपातील (बायफेजिक) अन्न प्रणालीच्या बाबतीत संपूर्ण प्रक्रियेपूर्वी अनुकूलित असल्याची खात्री करणे आवश्यक असते.
-मायक्रोवेव्ह हीटिंग तंत्रज्ञान व्यावसायिक पातळीवर वापरण्याचा प्रारंभिक खर्च मोठा आहे. परिणामी, या तंत्रज्ञानाचा वापर तुलनेने मर्यादीत आहे.
- पारंपरिक वाळवणी तंत्राच्या तुलनेत मायक्रोवेव्ह तंत्रज्ञान कमी ऊर्जेत अधिक कार्यक्षमता देते. मात्र त्या संबंधीची व्यावसायिक मायक्रोवेव्ह उपकरणे फारशी उपलब्ध नाहीत. तसेच ती आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य होण्यासाठी त्यात ऊर्जा संवर्धन वैशिष्ट्यांचा समावेश करण्याची आवश्यकता आहे.