Ултразвукови процесори със стъпаловидна плоча за сушене чрез замразяване с ултразвуково подпомагане
Сушенето чрез замразяване, или лиофилизацията, е техника за обезводняване, използвана за запазване на чувствителни към топлина биологични материали и хранителни продукти. Сушенето чрез замразяване се прилага широко в производството на храни и фармацевтични продукти, тъй като този метод запазва структурата на съединенията и хранителната стойност. Традиционните системи за сушене чрез замразяване обаче често се характеризират с дълги работни цикли, високи енергийни потребности и ограничени възможности за увеличаване на мащаба. Ултразвуковата обработка през въздуха значително оптимизира процесите на сушене чрез замразяване. Ултразвуковите процесори със стъпаловидна плоча на Hielscher предлагат предимства, които коренно подобряват ефективността на сушенето чрез замразяване.
Интензифициране на процеса чрез ултразвуково сушене чрез замразяване
Ултразвуковото сушене чрез замразяване е мощна техника за интензифициране на процеса, която въвежда високочестотна акустична енергия в конвенционалната лиофилизация, за да ускори масообмена и топлообмена. При прилагане на ултразвук чрез безконтактен ултразвуков процесор със стъпаловидна плоча в замразената матрица се генерират микровибрации и локализирани колебания на налягането. Тези ефекти нарушават граничните слоеве, повишават скоростта на сублимация и създават по-отворена пореста структура, като по този начин съкращават времето за сушене и намаляват енергийните потребности. В резултат на това ултразвуковото подпомагане позволява по-бързо и по-ефективно сушене чрез замразяване, като същевременно запазва структурната и биохимичната цялост на чувствителните продукти.
- По-кратко време за сушене
- Намалено потребление на енергия
- Мека обработка, запазваща свойствата на продукта
- Безконтактен процес
Какво представляват ултразвуковите процесори със стъпаловидна плоча?
Ултразвуковите процесори със стъпаловидна плоча на Hielscher са специално разработени ултразвукови устройства, които излъчват ултразвукови вълни с висок интензитет посредством структурирана титанова плоча. Тази плоча има стъпаловидна геометрия. За разлика от ултразвуковите процесори със сонда, които работят в пряк контакт с течност, ултразвуковите процесори със стъпаловидна плоча предават ултразвук през въздушни или газови гранични повърхности, което позволява безконтактна ултразвукова обработка.
При сушене чрез замразяване с ултразвуково подпомагане (UAFLD) тези стъпаловидни плочи се разполагат близо до повърхността на замразените проби и предават мощни акустични вълни през сублимационната гранична повърхност, без да докосват продукта. Резултатът е подобрен масообмен, ускорена сублимация и запазена микроструктура дори при деликатни или хигроскопични материали.
Приложения
- Плодове, зеленчуци и билки, изсушени чрез замразяване
- Нутрацевтици и биоактивни вещества с висока стойност
- Пробиотични култури и продукти, получени чрез ферментация
- Готови за консумация ястия и хранителни дажби за извънредни ситуации
- Фармацевтични помощни вещества (напр. манитол, трехалоза)
Ултразвукови процесори със стъпаловидна плоча за промишлено сушене чрез замразяване
Сушенето чрез замразяване с ултразвуково подпомагане посредством ултразвукови процесори със стъпаловидна плоча на Hielscher подобрява и улеснява нискотемпературното обезводняване. То съчетава добре установените принципи на сушенето чрез замразяване с кинетичното ускоряване, осигурявано от ултразвуковата енергия – без да компрометира качеството или безопасността на продукта.
С нарастването на търсенето на енергийно ефективни методи за консервиране с висока производителност и чист етикет този безконтактен ултразвуков подход предлага убедителна възможност за развитие.
За технолозите в хранителната промишленост, инженерите по процесите и производителите ултразвуковите процесори със стъпаловидна плоча на Hielscher осигуряват ефективно, мащабируемо и надеждно решение за качествена обработка на храни.
Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия
Ултразвуковите процесори на Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови процесори в промишлени съоръжения. Ултразвуковите процесори на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни работни среди.
Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови процесори, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите процесори на Hielscher съответстват на изискванията за CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Често задавани въпроси
Какво представлява сушенето чрез замразяване?
Сушенето чрез замразяване е процес на обезводняване, при който продуктът първо се замразява, а след това се суши при понижено налягане, което кара леда да сублимира директно в пара. Това запазва структурата, биологичната активност и чувствителните съединения.
Какво представлява лиофилизацията?
Лиофилизацията е техническият термин за сушене чрез замразяване. Той описва същия процес, широко използван във фармацевтичната и хранителната промишленост и в биотехнологиите.
Каква е разликата между сушенето чрез замразяване и лиофилизацията?
Няма функционална разлика. Сушене чрез замразяване е общоупотребимият термин, а лиофилизация е научният термин. И двата обозначават един и същ процес на сушене, основан на сублимация.
Какви са предимствата на сушенето чрез замразяване?
Предимствата на сушенето чрез замразяване се състоят преди всичко в способността му да запазва хранителната стойност, структурната цялост и биоактивните съединения на продукта. Тъй като процесът протича при ниски температури, дори чувствителните към топлина материали са подложени на минимално термично натоварване. В резултат изсушеният материал запазва отлично качество и може да се съхранява за дълги периоди с малко добавки или без никакви добавки. При рехидратация продуктът бързо възстановява първоначалната си текстура и външен вид, като предлага ниво на качество, което конвенционалните методи за сушене рядко постигат.
Какви са недостатъците на сушенето чрез замразяване?
Конвенционалното сушене чрез замразяване изисква сложно оборудване и е скъпо поради разходите за енергия. В сравнение с конвенционалното термично сушене сушенето чрез замразяване има по-дълго време за обработка и изисква системи за контролирано замразяване и вакуум. При стандартни конфигурации производителността е ограничена. Ето защо сушенето чрез замразяване с ултразвуково подпомагане е иновативна техника за интензифициране на процеса, която позволява по-висока производителност при съкратено време за обработка и намалени разходи за обработка.
Литература / Източници
- Katharina Schössler, Henry Jäger, Dietrich Knorr (2012): Novel contact ultrasound system for the accelerated freeze-drying of vegetables. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 16, 2012. 113-120.
- Gallego-Juárez, J. A., Riera, E., de la Fuente Blanco, S., Rodríguez-Corral, G., Acosta-Aparicio, V. M., Blanco, A. (2007): Application of High-Power Ultrasound for Dehydration of Vegetables: Processes and Devices. Drying Technology, 25(11), 2007. 1893–1901.
- Juan A. Gallego-Juarez (2007): High-power ultrasonic processing: Recent developments and prospective advances. Physics Procedia, Volume 3, Issue 1, 2007. 35-47.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори с размери от лабораторни до промишлени.


