Development and Performance Evaluation of a Vacuum-Assisted Stirred Dehumidification Machine for Stingless Bee Honey
इस अध्ययन ने एक कॉम्पैक्ट वैक्यूम-असिस्टेड स्टर्ड डिह्यूमिडिफिकेशन मशीन विकसित और मूल्यांकित की है जो, 70°C, -80 kPa और 60 rpm की इष्टतम स्थितियों के तहत, स्टिंगलेस बी (stingless bee) के शहद के सुखाने के समय को 168 से घटाकर 9 घंटे कर देती है और साथ ही उच्च गुणवत्ता वाले, शेल्फ-स्टेबल शहद के उत्पादन के लिए तापीय दक्षता में सुधार करती है और ऊर्जा लागत को कम करती है।
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शहद प्रकृति का सबसे मीठा संरक्षक है, एक ऐसा पदार्थ जो चीनी से इतना सघन है कि बैक्टीरिया और यीस्ट इसके भीतर जीवित रहने के लिए संघर्ष करते हैं। फिर भी, डंक रहित मधुमक्खियों (स्टिंगलेस बीज़) द्वारा उत्पादित शहद, जो उष्णकटिबंधीय पारिस्थितिकी तंत्र के लिए महत्वपूर्ण छोटे कीट हैं, एक अनूठी चुनौती का सामना करता है। बड़ी और अधिक सामान्य मधुमक्खियों के शहद के विपरीत, डंक रहित मधुमक्खी के शहद की कटाई स्वाभाविक रूप से उच्च जल सामग्री के साथ की जाती है, जिसमें अक्सर तीस से पैंतीस प्रतिशत नमी होती है। पानी की यह प्रचुरता एक संभावित सुपरफूड को एक जल्दी खराब होने वाली वस्तु में बदल देती है; अतिरिक्त नमी किण्वन (फरमेंटेशन) को आमंत्रित करती है, जिससे शहद जल्दी खराब हो जाता है और इसकी शेल्फ लाइफ सीमित हो जाती है। इस प्रीमियम उत्पाद को बड़े पैमाने पर बेचने के लिए, उत्पादकों को शहद को पकाए बिना या इसके नाजुक पोषक तत्वों को नष्ट किए बिना इस अतिरिक्त पानी को निकालना होगा। पारंपरिक तरीके धीमे, ऊर्जा-गहन हैं, या महंगी औद्योगिक मशीनरी की आवश्यकता रखते हैं जो छोटे सामुदायिक फार्मों की पहुंच से बाहर है।
थाईलैंड में प्रिंसेस ऑफ नारधीवास विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक विशेष मशीन बनाकर और परीक्षण करके इस बाधा को दूर किया है, जिसे सामुदायिक स्तर पर शहद को कुशलतापूर्वक सुखाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनका कार्य एक ऐसी प्रक्रिया पर केंद्रित है जो तीन सरल भौतिक सिद्धांतों को जोड़ती है: ऊष्मा, कम दबाव, और गति। शहद को गर्म करके, पानी को आसानी से वाष्पित करने के लिए इसके आसपास हवा के दबाव को कम करके, और तरल को चलते रहने के लिए उसे हिलाकर, उन्होंने एक ऐसी प्रणाली बनाई जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग करते हुए तेजी से नमी निकालती है। लक्ष्य न केवल शहद को सुखाना था, बल्कि इसे इस तरह से करना था जो किफायती और स्थानीय उत्पादकों के लिए व्यावहारिक हो, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि अंतिम उत्पाद स्थिर और उच्च गुणवत्ता वाला बना रहे।
शोधकर्ताओं ने एक कॉम्पैक्ट, दस लीटर की मशीन बनाई जो एक बड़े जैकेटेड कंटेनर के अंदर रखे स्टेनलेस स्टील के बर्तन जैसी दिखती है। भीतरी बर्तन में शहद होता है, जबकि बाहरी जैकेट सामग्री को धीरे से गर्म करने के लिए गर्म पानी का संचार करता है ताकि वे जल न जाएं। एक वैक्यूम पंप ऊपर लगा होता है, जो सीलबंद पात्र से हवा को खींचने में सक्षम है ताकि कम दबाव का वातावरण बनाया जा सके। अंदर, एक मोटर चालित स्टिरर (हिलाने वाला यंत्र) गाढ़े तरल को धीरे-धीरे हिलाने के लिए घूमता है। यह परीक्षण करने के लिए कि यह प्रणाली कितनी अच्छी तरह काम करती है, टीम ने हर परीक्षण के लिए महंगी प्राकृतिक शहद का उपयोग नहीं किया; इसके बजाय, उन्होंने एक चीनी घोल तैयार किया जो ताजे डंक रहित मधुमक्खी के शहद की नमी और बनावट की नकल करता था। उन्होंने तीस-पांच प्रतिशत पानी वाले मिश्रण से शुरुआत की और लक्ष्य बीस प्रतिशत तक नमी कम करना था, जो स्थिर शहद के लिए मानक है।
टीम ने प्रयोगों की एक श्रृंखला चलाई ताकि यह देखा जा सके कि विभिन्न सेटिंग्स ने सुखाने की गति को कैसे प्रभावित किया। उन्होंने दो तापमान (पचास और सत्तर डिग्री सेल्सियस), दो दबाव स्तर (सामान्य वायु दाब और गहरा वैक्यूम), और दो स्टिरिंग गति (शून्य और साठ आरपीएम) का परीक्षण किया। परिणाम चौंकाने वाले थे। जब मशीन सामान्य वायु दाब पर कम तापमान पर बिना स्टिरिंग के संचालित हुई, तो मिश्रण को सुखाने में एक सौ अड़सठ घंटे का लंबा समय लगा। इसके बिल्कुल विपरीत, जब शोधकर्ताओं ने वैक्यूम लगाया, तापमान को सत्तर डिग्री तक बढ़ाया, और स्टिरर को चालू किया, तो उसी मात्रा में नमी को केवल नौ घंटों में निकाल दिया गया। वैक्यूम सबसे शक्तिशाली कारक था, क्योंकि दबाव कम करने से पानी बहुत कम तापमान पर उबलने और वाष्पित होने लगा, जिससे शहद को अत्यधिक गर्म होने से बचाते हुए प्रक्रिया तेज हो गई।
केवल गति के अलावा, मशीन ऊर्जा के मामले में भी उल्लेखनीय रूप से कुशल साबित हुई। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक किलोग्राम शहद को संसाधित करने के लिए आवश्यक बिजली की लागत की गणना की। सर्वोत्तम स्थितियों के तहत—उच्च ऊष्मा, गहरा वैक्यूम और स्टिरिंग—लागत शून्य दशमलव बारह से शून्य दशमलव चौदह अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम के बीच रही। यह सामान्य दबाव पर संचालित होने में लगने वाली लागत का एक छोटा सा हिस्सा था, जहाँ समान कार्य के लिए ऊर्जा बिल दस गुना से भी अधिक हो सकता था। वैक्यूम प्रणाली ने पानी को शहद से इतनी जल्दी बाहर निकाल दिया कि हीटिंग तत्वों और पंपों को कई दिनों तक चलाने की आवश्यकता नहीं पड़ी, जिससे काफी बिजली की बचत हुई। अध्ययन ने शहद की सांद्रता (कंसंट्रेशन) को भी ट्रैक किया; जैसे-जैसे पानी गायब हुआ, ब्रिक्स स्केल (मिठास और घनत्व का एक मानक माप) पर चीनी की मात्रा साठ-चार से बढ़कर सतहत्तर हो गई, जिससे पुष्टि हुई कि मशीन ने उत्पाद की गुणवत्ता को कम किए बिना इसे सफलतापूर्वक केंद्रित किया है।
भविers (उपयोगकर्ताओं) को यह अनुमान लगाने में मदद करने के लिए कि सुखाने की प्रक्रिया में कितना समय लगेगा, शोधकर्ताओं ने अपने डेटा के आधार पर एक गणितीय मॉडल विकसित किया। यह मॉडल उत्पादकों के लिए एक कैलकुलेटर के रूप la कार्य करता है, जिससे वे मशीन शुरू करने से पहले ही सुखाने के समय का अनुमान लगाने के लिए अपना वांछित तापमान, दबाव और स्टिरिंग गति दर्ज कर सकते हैं। मॉडल ने उनके प्रयोगात्मक परिणामों से उच्च सटीकता के साथ मेल खाया, जो बताता है कि यह योजना बनाने के लिए एक विश्वसनीय उपकरण है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि यह वैक्यूम-असिस्टेड, स्टिरर्ड दृष्टिकोण छोटे पैमाने के उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है। ऊष्मा, वैक्यूम और मंथन (एजिटेशन) को जोड़कर, उन्होंने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो एक कठिन, धीमी प्रक्रिया को एक प्रबंधनीय, ऊर्जा-कुशल संचालन में बदल देती है, जिससे डंक रहित मधुमक्खी के शहद के लिए व्यापक बाजारों तक पहुँचने का मार्ग प्रशस्त होता है जबकि इसकी प्राकृतिक गुणवत्ता बनी रहती है।
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