96. आकार न्यूनीकरण (साइज़ रिडक्शन) एवं वाष्पीकरण तकनीकें: रिटिंगर, किक व बॉन्ड के नियम, हैमर मिल एवं बहु-प्रभावी वाष्पित्र (CHAPTER 19 & 20: SIZE REDUCTION LAWS, CRUSHING MILLS & MULTIPLE EFFECT EVAPORATORS IN FOOD PROCESSING)

आकार न्यूनीकरण के सिद्धांत एवं ऊर्जा नियम (Laws of Size Reduction)

आकार न्यूनीकरण (Size Reduction): ठोस खाद्य पदार्थों को यांत्रिक बलों (दाब, संघात, अपरूपण, घर्षण) द्वारा छोटे कणों, चूर्ण या पेस्ट में बदलने की प्रक्रिया (जैसे आटा पिसाई, मसाला चूर्ण, टमाटर प्यूरी)।

आकार न्यूनीकरण के 3 आधारभूत ऊर्जा नियम:

1. 1. रिटिंगर का नियम (Rittinger's Law - अति-बारीक पिसाई हेतु):
   • ऊर्जा की खपत उत्पन्न नए पृष्ठीय क्षेत्रफल के समानुपाती होती है:
   $$E = K_R \left(\frac{1}{d_2} - \frac{1}{d_1}\right)$$
   (जहाँ $E$ आवश्यक ऊर्जा, $d_1$ प्रारंभिक व्यास तथा $d_2$ अंतिम कण व्यास है)।
2. 2. किक का नियम (Kick's Law - बड़े टुकड़ों के संदलन हेतु):
   • ऊर्जा की खपत आकार में हुए सापेक्षिक अनुपात के समानुपाती होती है:
   $$E = K_K \ln\left(\frac{d_1}{d_2}\right)$$
3. 3. बॉन्ड का नियम एवं कार्य सूचकांक (Bond's Law & Work Index - मध्यम पिसाई):
   • ऊर्जा की खपत दरारों की लंबाई के समानुपाती होती है:
   $$E = K_B \left(\frac{1}{\sqrt{d_2}} - \frac{1}{\sqrt{d_1}}\right)$$

प्रमुख आकार न्यूनीकरण मशीनें (Size Reduction Machinery)

• हैमर मिल (Hammer Mill): उच्च गति ($1500 - 4000\text{ RPM}$) पर घूमने वाले हथौड़ों के संघात (Impact) द्वारा मसालों, अनाजों व चोकर की तीव्र पिसाई।
• रोलर मिल (Roller Mill): दो विपरीत दिशा में घूमने वाले रोलर्स के बीच संदलन (Crushing & Shearing) द्वारा गेहूं का आटा व मैदा बनाना।
• बॉल मिल (Ball Mill): घूमते हुए सिलेंडर में स्टील या चीनी मिट्टी की गेंदों के संघात व घर्षण द्वारा अति-बारीक कोको पाउडर व रंगद्रव्य बनाना।
• कोलॉइड मिल (Colloid Mill): तरल पदार्थों में अति-सूक्ष्म निलंबन (सॉस, केचप, मेयोनेज इमल्शन) तैयार करना।

खाद्य प्रसंस्करण में वाष्पीकरण तकनीकें (Evaporators in Food Processing)

वाष्पीकरण (Evaporation): फलों के रस, टमाटर पल्प, दूध एवं शर्करा के घोल से विलायक (पानी) को उबालकर सांद्रित गाढ़ा उत्पाद (Concentrate / Paste) प्राप्त करना।

• बहु-प्रभावी वाष्पित्र (Multiple Effect Evaporators - MEE):
  • प्रथम प्रभाव से उत्पन्न वाष्प का उपयोग द्वितीय प्रभाव को गर्म करने हेतु किया जाता है।
  • $N$-प्रभावी वाष्पित्र में $1\text{ kg}$ भाप (Steam) से लगभग $N\text{ kg}$ पानी वाष्पीकृत होता है, जिससे भाप ऊर्जा में $60 - 80\%$ की भारी बचत होती है।
• फॉलिंग फिल्म वाष्पित्र (Falling Film Evaporator): नलिकाओं के भीतर रस की पतली फिल्म नीचे गिरते हुए सेकंडों में वाष्पीकृत होती है (ऊष्मा-संवेदनशील फलों के रस हेतु सर्वोत्तम)।
• एजिटेटेड थिन फिल्म वाष्पित्र (Agitated Thin Film Evaporator - ATFE): अत्यधिक गाढ़े, चिपचिपे उत्पादों (जैसे टमाटर पेस्ट, जैम, रबड़ी) को बिना जलाए सांद्रित करना।

समीक्षा प्रश्न / वस्तुनिष्ठ प्रश्न (Review Questions / MCQs)

1. अति-बारीक पिसाई में ऊर्जा खपत नए पृष्ठीय क्षेत्रफल के समानुपाती होने का प्रतिपादन किसने किया था?
   (a) रिटिंगर का नियम (Rittinger's Law - सही उत्तर)
   (b) किक का नियम
   (c) बॉन्ड का नियम
   (d) न्यूटन का नियम
2. $N$-प्रभावी वाष्पित्र (Multiple Effect Evaporator) का मुख्य औद्योगिक लाभ क्या है?
   (a) भाप ऊर्जा की भारी बचत ($1\text{ kg}$ भाप से लगभग $N\text{ kg}$ पानी वाष्पीकरण - सही उत्तर)
   (b) अधिक पानी बर्बाद करना
   (c) ठंडा करना
   (d) रंग उड़ाना
3. मसालों एवं अनाजों की तीव्र पिसाई हेतु खाद्य उद्योग में सर्वाधिक प्रयुक्त मिल कौन सी है?
   (a) हैमर मिल (Hammer Mill - सही उत्तर)
   (b) बॉल मिल
   (c) जबड़ा क्रशर
   (d) रोलर
4. ऊष्मा-संवेदनशील फलों के रस (सिट्रस जूस, सेब का रस) को कम तापमान पर सांद्रित करने हेतु कौन सा वाष्पित्र आदर्श है?
   (a) फॉलिंग फिल्म निर्वात वाष्पित्र (Falling Film Evaporator - सही उत्तर)
   (b) खुली कड़ाही
   (c) भट्ठी
   (d) सोलर कुकर
5. चटनी, केचप एवं मेयोनेज जैसे गाढ़े इमल्शन बनाने हेतु कौन सी मिल प्रयुक्त होती है?
   (a) कोलॉइड मिल (Colloid Mill - सही उत्तर)
   (b) हैमर मिल
   (c) जबड़ा क्रशर
   (d) विनोअर

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