Qovoq mag‘zini quritish jarayonini ultratovush ta’sirida jadallashtirishning nazariy asoslari

Kirish. Hozirgi vaqtda oziq-ovqat sanoatining rivojlanishi, ayniqsa mahalliy xomashyo bazasini samarali ishlatish va eksport salohiyatini oshirish, ko‘plab mamlakatlarda ustuvor yo‘nalish hisoblanadi. O‘zbekiston Respublikasida ham qishloq xo‘jaligi mahsulotlarini chuqur qayta ishlash, sifatli va raqobatbardosh mahsulotlar ishlab chiqarish masalalari davlat siyosatining muhim qismini tashkil etadi. Ushbu kontekstda mahalliy xomashyo asosida qo‘shimcha qiymatli mahsulotlar olish, zamonaviy texnologiyalarni joriy etish va energiya tejamkor usullarni ishlab chiqish alohida ahamiyat kasb etmoqda. Qovoq (Cucurbita pepo L.) O‘zbekistonning iqlim-geografik sharoitlariga yaxshi moslashgan, yuqori hosildor va ko‘p maqsadli ekin hisoblanadi. Mamlakat hududida har yili o‘rtacha 180-220 ming tonna qovoq yetishtiriladi, bunda asosiy ishlab chiqarish hududlari Samarqand, Qashqadaryo, Surxondaryo va Farg‘ona viloyatlarida joylashgan. Davlat statistika qo‘mitasi ma’lumotlariga ko‘ra, 2023-yilda respublika bo‘yicha 200 ming tonnaga yaqin qovoq yetishtirilgan bo‘lib, undagi asosiy qism ichki bozorda to‘g‘ridan-to‘g‘ri iste’mol qilinadi, qolgani esa qayta ishlash va eksport uchun mo‘ljallanadi. Qovoq mag‘zi nafaqat oziq-ovqat mahsuloti sifatida, balki farmatsevtika va kosmetika sanoatida ham keng qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan noyob xomashyo manbai hisoblanadi. Uning tarkibidagi β-karotin (3-4.5 mg/100g), S vitamini (8-15 mg/100g), kaliy (190-220 mg/100g) va boshqa biologik faol moddalar mahsulotga yuqori ozuqaviy va shifobaxsh qiymat beradi. Shu bilan birga, qovoq mag‘zining yuqori namlik miqdori (88-92%) va nozik to‘qima tuzilishi uni saqlash va qayta ishlashda qiyinchiliklar tug‘diradi. An’anaviy quritish usullari, jumladan konvektiv quritish, infraqizil nurlanish va mikroto‘lqinli quritish kabi texnologiyalar qovoq mag‘zi uchun qo‘llanilganda qator kamchiliklarni namoyon etadi. Yuqori harorat (60-80°C) ta’sirida mahsulotdagi termolabil vitaminlar, ayniqsa S vitamini va karotinoidlar parchalanadi. Uzoq davomiylik (6-12 soat) energiya sarfini oshiradi va ishlab chiqarish samaradorligini pasaytiradi. Shuningdek, noto‘g‘ri quritish rejimi mahsulotda mikrobiologik buzilishlar, rangi va ta’mning o‘zgarishi, hamda ozuqaviy qiymatning yo‘qolishiga olib kelishi mumkin. Zamonaviy oziq-ovqat texnologiyalarida ultratovush energiyasidan foydalanish eng istiqbolli yo‘nalishlardan biri sifatida e’tirof etilmoqda. Ultratovush to‘lqinlari (20-100 kHz) oziqovqat mahsulotlarida kavitatsiya, rezonans va ossillyatsiya mexanizmlari orqali ta’sir etib, quritish jarayonini sezilarli darajada jadallashtirishga imkon beradi. Xususan, 20-40 kHz diapazondagi ultratovush chastotalari qovoq mag‘zi kabi yumshoq to‘qimali mahsulotlarda eng samarali ta’sir ko‘rsatishi ilmiy tadqiqotlar orqali isbotlangan. Jahon amaliyotida ultratovush texnologiyasining oziq-ovqat sanoatida qo‘llanilishi 1990yillardan boshlab rivojlana boshlagan. AQSh, Yaponiya, Germaniya va Fransiya kabi ilg‘or mamlakatlarda meva-sabzavot mahsulotlarini quritishda ultratovush energiyasining samaradorligi tasdiqlangan. Xususan, pomidor, olma, nok, banan va boshqa mahsulotlar uchun ultratovush yordamida quritish vaqtini 30-50% qisqartirish, energiya sarfini 25-40% kamaytirish va mahsulot sifatini sezilarli darajada yaxshilash natijalariga erishilgan. Ultratovush energiyasining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: past haroratda (3545°C) samarali quritish imkoniyati, quritish vaqtining qisqarishi, mahsulotdagi ozuqaviy va “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №6/2025 237 Технологии пищевой промышленности organoleptik xususiyatlarning saqlanishi, energiya tejamkorligi va ekologik xavfsizlik. Shu bilan birga, har bir mahsulot turi uchun optimal ultratovush parametrlarini (chastota, intensivlik, ta’sir vaqti) aniqlash va tegishli matematik modellarni ishlab chiqish zarur. O‘zbekiston sharoitida ultratovush texnologiyasini joriy etish istiqbollari katta ahamiyatga ega. Mamlakatda oziq-ovqat sanoatini modernizatsiya qilish, energiya tejamkor texnologiyalarni keng joriy etish va mahsulot sifatini oshirish masalalari davlat dasturlarida ustuvor yo‘nalishlar sifatida belgilangan. Ushbu kontekstda qovoq mag‘zini ultratovush yordamida qayta ishlash texnologiyasini ishlab chiqish va amaliyotga joriy etish iqtisodiy va ijtimoiy jihatdan muhim ahamiyat kasb etadi. Hozirgi kunga qadar qovoq mag‘zini ultratovush ta’sirida quritish bo‘yicha kompleks tadqiqotlar olib borilmagan. Mavjud ilmiy ishlar asosan boshqa meva-sabzavot mahsulotlari bilan cheklangan bo‘lib, qovoq mag‘zining o‘ziga xos fizik-kimyoviy xususiyatlari, ultratovush to‘lqinlari bilan o‘zaro ta’sir mexanizmlari va optimal texnologik parametrlar yetarlicha o‘rganilmagan. Shu sababli, ushbu yo‘nalishdagi nazariy va eksperimental tadqiqotlar alohida dolzarblik kasb etadi. Yechiladigan muammo va masalaning qo‘yilishi. Hozirgi vaqtda O‘zbekiston oziq-ovqat sanoatida qovoq mag‘zini saqlash va qayta ishlashda quyidagi asosiy muammolar mavjud: Texnologik muammolar. An’anaviy quritish usullarining past samaradorligi, yuqori energiya sarfi va mahsulot sifatining pasayishi. Konvektiv quritishda 65-80°C harorat va 8-12 soatlik davomiylik talab etiladi, bu esa vitaminlar va biologik faol moddalarning 40-60% gacha yo‘qolishiga olib keladi. Iqtisodiy muammolar. Yuqori energiya sarfi (1 kg quritilgan mahsulot uchun 12-15 kVt·soat), kam mahsuldorlik va ishlab chiqarish xarajatlarining yuqoriligi. Bu esa raqobatbardosh narxlarda sifatli mahsulot ishlab chiqarish imkoniyatlarini cheklaydi. Sifat muammolari. Quritilgan qovoq mag‘zida rangi to‘q, ta’mi achchiq va ozuqaviy qiymati past mahsulotlar hosil bo‘lishi. Noto‘g‘ri quritish rejimida mahsulotda mold va zamburug‘lar rivojlanishi xavfi mavjud. Ekologik muammolar. An’anaviy quritish jarayonida ko‘p miqdorda energiya sarflash va atmosferaga zararli emissiyalar chiqarish ekologik jihatdan salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Ushbu muammolarni hal etish maqsadida qovoq mag‘zini ultratovush energiyasi yordamida quritish texnologiyasini ishlab chiqish dolzarb vazifa hisoblanadi. Bunday texnologiya nafaqat yuqorida sanab o‘tilgan muammolarni hal etadi, balki O‘zbekiston oziq-ovqat sanoatiga innovatsion yondashuv olib keladi va eksport salohiyatini oshiradi. O‘zbekistonda keng tarqalgan qovoq navlarining o‘rtacha massasi 3 - 8 kg atrofida bo‘ladi. Morfologik tarkibiy qismlar nisbati taxminan quyidagicha: Tashqi po‘st (qattiq parda) - 8 - 12%, Mag‘z (go‘sht)li qismi (gidratlangan to‘qima) - 80 - 87%, Urug‘lar - 3 - 5% (nav va yetilish darajasiga qarab). Qovoq mevasi ellipsoid yoki yarim - assimmetrik sharsimon shaklda bo‘lib, uzunligi 20 - 45 sm, diametri 15 - 30 sm, po‘stining qalinligi esa 0.5 - 1.5 sm atrofida. Meva go‘shtining rangi ko‘k, sabz, sariq va qizg‘ish tuslarda bo‘lishi mumkin. Uning zichligi va to‘qimaviy strukturasi quritish jarayonida muhim texnologik omillardan hisoblanadi. Qovoq mevasida β - karotin, S vitamini, Ye vitamini va tabiiy antioksidantlar miqdori juda yuqori bo‘lib, uni shifobaxsh sabzavotlar qatoriga qo‘shadi. Xususan, β - karotin miqdori 3 - 4 mg/100 g gacha yetadi, bu esa uni ko‘z va teri salomatligi uchun qimmatli manbaga aylantiradi. Qovoq mevasi to‘qimasi yumshoq, suvli va oson parchalanuvchan bo‘lib, bu uni quritish jarayonidagi massa almashinish o‘zgarishlariga sezgir qiladi. Shundan kelib chiqib, quritish jarayonida past harorat va tez jadallik ta’minlovchi texnologiyalar, jumladan ultratovush energiyasiga asoslangan usullar alohida ahamiyatga ega. Ultratovush to‘lqinlarining qovoq mag‘zida ta’sir mexanizmi. Ultratovush to‘lqinlari qovoq mag‘zi kabi yumshoq, namli va biologik faol moddalarda samarali ishlashini kafolalaydigan uch asosiy jarayon orqali amalga oshadi: “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №6/2025 238 Озиқ-овқат саноати технологиялари Kavitatsiya (Cavitation). To‘lqin passaj bosimida mikro-pufakchalar paydo bo‘lib, ular keyingi bosimda yorilib ketadi. Bu protses natijasida hujayra devorlari mikro-shikastlanib, namlik oson chiqadi. Rezonans (Resonance). Agar ultratovush chastotasi qovoq mag‘zining ichki tabiiy tebranish chastotasiga tog‘ri kelsa, energiya sorilishi oshadi. To‘qima ichida tebranish kuchayadi, to‘lqin singishi chuqurlashadi. Ossillyatsiya (Oscillation). To‘lqinlar yuqori chastotali tebranishlar orqali qovoq mag‘zida mikroossillyatsiya yuzaga keltiradi. Bu hujayra membranasini buzib, namlik chiqishini osonlashtiradi. Eksperiment va olingan natijalarning tahlili. Ultratovushni qovoq mag‘ziga ta’sirini fizik hisolashlari usul bilan quritish qurilmasini optimal o‘lchamlari hisoblash mumkin To‘lqin uzunligi ultratovushning qovoq mag‘zidagi tarqalish chuqurligini aniqlashda muhim ahamiyatga ega. 𝜆= 𝑣 𝑓 Bu yerda: 𝜆 - to‘lqin uzunligi (m); 𝑣 - qovoq mag‘zida to‘lqin tezligi (m/s); 𝑓 - ultratovush chastotasi (Gs); f = 25,000 Gs (25 kGs) mavjud tadqiotlar asosida aniqlandi. Mag‘zdagi to‘lqin tezligi 𝑣= 1500 m/s bo‘lsa: 𝜆= 1500 25000 = 0.06 m = 6 sm Bundan ko‘rinib turibtiki optimal sharoitda ushbu chastotada maksimal 6 sm gacha kirib boradi. Shu qiymatdagi ultratovush intensivligini quydagi formula bilan topiladi. Intensivlik - to‘lqinning energiya zichligini sharhlaydi. 𝐼= 𝑃 𝑆 Bu yerda: 𝐼 - intensivlik (Vt/m²); 𝑃 - tarqatgich quvvati (Vt); 𝑆 - ta’sir yuzasi (m²) Tarqatgich 40 Vt quvvatda, ta’sir yuzasi 0.002 m² bo‘lsa: 𝐼= 40 0.002 = 20,000 Vt/m2 Namlik Fikning birinchi qonuniga asosan: 𝐽= −𝐷𝑑𝐶 𝑑𝑥 Bu yerda: 𝐽 - namlik chiqish tezligi (kg/(m²·s)); 𝐷 - namlikning diffuziya koeffitsienti (m²/s); 𝑑𝐶 𝑑𝑥 - konsentratsiya gradienti (kg/m³·m) 𝐷= 10−9 m²/s, gradient 𝑑𝐶/𝑑𝑥= 1 kg/m³·m bo‘lsa: 𝐽= −10−9 × 1 = −1 × 10−9 kg/(m2·s) Ultratovush to‘lqini samarali ta’sir ko‘rsatishi uchun mahsulot qalinligi o‘rtacha 4 - 6 sm (40 - 60 mm) gacha bo‘lishi mumkin. Ilmiy va amaliy natijalarga ko‘ra quritish samaradorligi uchun 4 mm qalinlikda yuqori natijalar qayd etilgan. Qovoq mag‘zi va ultratovush tarqatgich orasidagi masofani aniqlash uchun asosiy formula — to‘lqin uzunligining yarmining butun songa ko‘paytmasidir: 𝑑= 𝑛𝜆 2 bu yerda: d - tarqatgich va mag‘z o‘rtasidagi masofa (m); 𝜆 - to‘lqin uzunligi (m); v - mag‘zdagi to‘lqin tezligi (m/s); f - ultratovush chastotasi (Gs); n - butun son (1, 2, 3...). Bu tarqalishda energiya maksimalari yoki fazali munosabatlarga muvofiq tanlanadigan butun soni bo‘lib, u tarqatgich va mag‘z orasidagi masofa optimal natija berishini ta’minlash uchun tarkiblanadi v = 1500 , m/s , f = 25,000 , Gs va n=1 bo‘lsa: “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №6/2025 239 Технологии пищевой промышленности 𝜆= 1500 25000 = 0.06 𝑚 shuning uchun: 𝑑= 1 × 0.06 2 = 0.03 𝑚= 3 𝑠𝑚 Demak, qovoq mag‘zi va tarqatgich orasidagi aniq masofa, birinchi energiya maksimumini ta’minlash uchun 3 sm bo‘lishi kerak. Bu ultratovush energiyasining mahsulot ichiga samarali kirishini ta’minlaydi. Mahsulot qatlami qalinligi quritish samaradorligiga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Qalinlik ortgan sari ultratovush energiyasining kirib borish chuqurligi pasayadi va quritish jarayoni uchun namlikning chiqishi sekinlashadi. Kirib borish chuqurligi quyidagi aniqlanadi: 𝛿= 1 𝛼 Bunda: 𝛼 - so‘rilish koeffitsienti, qovoq mag‘zi uchun 𝛼≈200 1/m, shunga ko‘ra 𝛿≈5 mm Qovoq mag‘zini quritish jarayonida ultratovush energiyasining ta’sirini baholash uchun termodinamik va energetik parametrlarni hisoblash muhim ahamiyatga ega. Bu hisob - kitoblar mahsulotning yuqori sifatini ta’minlash va samaradorlikni oshirishga xizmat qiladi. Qovoq mag‘zidan namlikni chiqarish uchun zarur bo‘lgan issiqlik energiyasi quyidagi formula bilan aniqlanadi: 𝑄= 𝑚⋅𝐶𝑝⋅Δ𝑇 Bu yerda: 𝑄 - issiqlik miqdori (kDj); 𝑚 - qovoq mag‘zining massasi (kg); 𝐶𝑝 - maxsus issiqlik sig‘imi (qovoq mag‘zi uchun 𝐶𝑝= 3.85 kDj/kg·K); Δ𝑇 - harorat farqi (°C). Namlikni bug‘lantirish uchun zarur bo‘lgan issiqlik: 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝= 𝑚𝑤⋅𝐿𝑣 Bu yerda: 𝑚𝑤 - chiqariladigan suv miqdori (kg); 𝐿𝑣 - bug‘lanish uchun latent issiqlik; 𝐿𝑣≈2257 kDj/kg (suv uchun standart). Ultratovush energiyasining umumiy sarfi: 𝐸𝑈𝑆= 𝑃⋅𝑡 Bu yerda: 𝐸𝑈𝑆 - ultratovush energiyasi (J); 𝑃 - ultratovush generator quvvati (Vt); 𝑡 - ta’sir vaqti (sekunda). Jami energiya sarfi: 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙= 𝑄+ 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝+ 𝐸𝑈𝑆 Bu hisoblashlar quritish tizimining umumiy energiya samaradorligini baholash imkonini beradi. Samaradorlik koeffitsienti (𝜂): 𝜂= 𝑄𝑓𝑜𝑦 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × 100% Bu yerda 𝑄𝑓𝑜𝑦 - faqat namlikni chiqarishga sarflangan energiya. Qovoq mag‘zini quritish jarayonidagi massa almashinish - ya’ni namlikning to‘qima ichidagi harakati va bug‘lanish jarayoni - quritish tezligi va sifatini aniqlovchi asosiy omillardan biridir. Massa almashinish jarayoni quyidagi fizik qonuniyatlar asosida baholanadi. Qovoq mag‘zining to‘qimalarida namlikning tarqalish jarayoni Fikning ikkinchi qonuni asosida tavsiflanadi: “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №6/2025 240 Озиқ-овқат саноати технологиялари 𝜕𝑋 𝜕𝑡= 𝐷𝑒𝑓𝑓⋅𝜕2𝑋 𝜕𝑥2 Bu yerda: 𝑋 maxsulotdagi namlik miqdori (kg suv/kg quruq modda); 𝑡 - vaqt (s); 𝐷−𝑒𝑓𝑓 — effektiv diffuziya koeffitsienti (m²/s); 𝑥 - masofa (m). Ultratovush ta’sirida 𝐷𝑒𝑓𝑓 qiymati oshadi. Adabiyotlarda qovoq mag‘ziga mahsulotlari uchun 𝐷𝑒𝑓𝑓≈1.2 × 10−9 dan 4.5 × 10−9 m2/s gacha bo‘lishi mumkin. Ultratovush ta’sirida kavitatsiya mikroyoriqlar hosil qilib, namlik chiqishini tezlashtiradi va shu bilan birga diffuziya koeffitsientini 1.5 - 2.0 marta oshiradi. Quritish jarayonidagi umumiy vaqtni baholash uchun quyidagi tayanch formula qo‘llaniladi: 𝑡= 𝐿2 ⋅ln ( 8 𝜋2 ⋅𝑋0 −𝑋𝑒 𝑋−𝑋𝑒 ) 𝜋2𝐷𝑒𝑓𝑓 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №6/2025 241