Sonikatorji s stopničasto ploščo za ultrazvočno podprto sušenje z zamrzovanjem
Sušenje z zamrzovanjem oziroma liofilizacija je tehnika dehidracije, ki se uporablja za ohranjanje bioloških materialov in živil, občutljivih na toploto. Sušenje z zamrzovanjem se pogosto uporablja v živilski in farmacevtski proizvodnji, saj ta metoda ohranja strukture spojin in hranilne vrednosti. Vendar imajo tradicionalni sistemi za sušenje z zamrzovanjem pogosto dolge čase ciklov, velike potrebe po energiji in omejene možnosti povečanja obsega proizvodnje. Sonikacija prek zraka znatno optimizira postopke sušenja z zamrzovanjem. Sonikatorji Hielscher s stopničasto ploščo prinašajo prelomne prednosti za učinkovito sušenje z zamrzovanjem.
Intenzifikacija procesa z ultrazvočnim sušenjem z zamrzovanjem
Ultrazvočno sušenje z zamrzovanjem je učinkovita tehnika intenzifikacije procesa, ki v konvencionalno liofilizacijo vključuje visokofrekvenčno akustično energijo za pospešitev prenosa snovi in toplote. Z dovajanjem ultrazvoka prek brezkontaktnega sonikatorja s stopničasto ploščo se v zamrznjeni matrici ustvarjajo mikrovibracije in lokalna nihanja tlaka. Ti učinki porušijo mejne plasti, povečajo hitrost sublimacije in ustvarijo bolj odprto porozno strukturo, s čimer skrajšajo čas sušenja in zmanjšajo potrebe po energiji. Ultrazvočna podpora tako omogoča hitrejše in učinkovitejše sušenje z zamrzovanjem ob ohranjanju strukturne in biokemijske celovitosti občutljivih izdelkov.
- Krajši časi sušenja
- Manjša poraba energije
- Blaga obdelava, ki ohranja lastnosti izdelka
- Brezkontaktni postopek
Kaj so sonikatorji s stopničasto ploščo?
Sonikatorji Hielscher s stopničasto ploščo so posebej zasnovane ultrazvočne naprave, ki prek strukturirane titanove plošče oddajajo ultrazvočne valove visoke intenzivnosti. Ta plošča ima stopničasto geometrijo. V nasprotju s sonikatorji s sondo, ki delujejo v neposrednem stiku s tekočino, sonikatorji s stopničasto ploščo dovajajo ultrazvok prek zraka skozi mejne površine zraka ali plina, kar omogoča brezkontaktno sonikacijo.
Pri ultrazvočno podprtem sušenju z zamrzovanjem (UAFLD) so te stopničaste plošče nameščene blizu površine zamrznjenih vzorcev in dovajajo močne akustične valove skozi sublimacijsko mejno površino, ne da bi se dotikale izdelka. Rezultat so izboljšan prenos snovi, pospešena sublimacija in ohranjena mikrostruktura, tudi pri občutljivih ali higroskopnih materialih.
Področja uporabe
- Z zamrzovanjem sušeno sadje, zelenjava in zelišča
- Nutracevtiki in bioaktivne snovi visoke vrednosti
- Probiotične kulture in izdelki, pridobljeni s fermentacijo
- Pripravljeni obroki za neposredno uživanje in obroki za nujne primere
- Farmacevtske pomožne snovi (npr. manitol, trehaloza)
Sonikatorji s stopničasto ploščo za industrijsko sušenje z zamrzovanjem
Ultrazvočno podprto sušenje z zamrzovanjem s sonikatorji Hielscher s stopničasto ploščo izboljšuje in olajšuje dehidracijo pri nizkih temperaturah. Združuje uveljavljena načela sušenja z zamrzovanjem s kinetičnim pospeševanjem z ultrazvočno energijo – brez ogrožanja kakovosti ali varnosti izdelka.
Ker narašča povpraševanje po energijsko učinkovitih metodah konzerviranja z veliko zmogljivostjo obdelave in preprosto sestavo brez neželenih dodatkov, ta ultrazvočni brezkontaktni pristop ponuja obetavno pot naprej.
Sonikatorji Hielscher s stopničasto ploščo živilskim tehnologom, procesnim inženirjem in proizvajalcem zagotavljajo učinkovito in robustno rešitev za kakovostno predelavo živil, ki omogoča povečanje obsega proizvodnje.
Zasnova, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije
Ultrazvočne naprave Hielscher so dobro znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Seveda so ultrazvočne naprave Hielscher skladne z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kaj je sušenje z zamrzovanjem?
Sušenje z zamrzovanjem je postopek dehidracije, pri katerem izdelek najprej zamrznemo in nato sušimo pri znižanem tlaku, zaradi česar led sublimira neposredno v paro. S tem se ohranijo struktura, bioaktivnost in občutljive spojine.
Kaj je liofilizacija?
Liofilizacija je strokovni izraz za sušenje z zamrzovanjem. Opisuje isti postopek, ki se pogosto uporablja v farmacevtski, živilski in biotehnološki industriji.
Kakšna je razlika med sušenjem z zamrzovanjem in liofilizacijo?
Funkcionalne razlike ni. Sušenje z zamrzovanjem je splošno uporabljan izraz, liofilizacija pa znanstveni izraz. Oba označujeta isti postopek sušenja na osnovi sublimacije.
Katere so prednosti sušenja z zamrzovanjem?
Prednosti sušenja z zamrzovanjem so predvsem v njegovi sposobnosti ohranjanja hranilne vrednosti, strukturne celovitosti in bioaktivnih spojin izdelka. Ker postopek poteka pri nizkih temperaturah, so tudi materiali, občutljivi na toploto, izpostavljeni minimalnim toplotnim obremenitvam. Posušen material zato ohrani odlično kakovost in ga je mogoče hraniti dalj časa z majhno količino dodatkov ali povsem brez njih. Po rehidraciji izdelek hitro ponovno pridobi prvotno teksturo in videz ter doseže raven kakovosti, ki jo konvencionalne metode sušenja redko omogočajo.
Katere so slabosti sušenja z zamrzovanjem?
Konvencionalno sušenje z zamrzovanjem zahteva kompleksno opremo in je zaradi stroškov energije drago. V primerjavi s konvencionalnim toplotnim sušenjem ima sušenje z zamrzovanjem daljše čase obdelave ter zahteva nadzorovano zamrzovanje in vakuumske sisteme. Pri standardnih konfiguracijah je zmogljivost obdelave omejena. Zato je ultrazvočno podprto sušenje z zamrzovanjem inovativna tehnika intenzifikacije procesa, ki omogoča večje zmogljivosti obdelave ob krajših časih obdelave in nižjih stroških obdelave.
Literatura / viri
- 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 proizvaja visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskih do industrijskih velikosti.


