Мұздатып кептіру - Freeze-drying

Кептіруді қатырыңыз, сондай-ақ лиофилизация немесе криодезикация, бұл төмен температура дегидратация процесс[1] мұнда өнімді мұздату, қысымды төмендету, содан кейін мұзды алу кіреді сублимация.[2] Бұл кәдімгі әдеттегі әдістермен дегидратациядан айырмашылығы, жылуды пайдаланып, суды буландырады.[3]

Өңдеу кезінде температура төмен болғандықтан,[1] регидратталған өнімнің сапасы керемет, ал өнімнің бастапқы пішіні сақталады.[4] Мұзда кептірудің алғашқы қосымшаларына биологиялық (мысалы, бактериялар мен ашытқылар), биомедициналық (мысалы, хирургиялық трансплантация), тамақ өнімдерін өңдеу (мысалы, кофе) және сақтау.[1]

Тарих

Мұздату кептіру 1890 жылы басталды Ричард Альтманн ол құрғақ тіндерді (өсімдік немесе жануар) мұздату әдісін ойлап тапты, бірақ іс жүзінде 1930-шы жылдарға дейін байқалмады.[5] 1909 жылы Шакелл электр сорғысын қолдану арқылы вакуумдық камераны дербес құрды.[6] 1927 жылы Тивал және 1934 жылы Эльзерде мұздату және конденсатор қадамдары жақсартылған мұздатуды кептіру жүйелері патенттелгенге дейін мұздатуды кептіру туралы ақпарат құжатталған жоқ.[6]

Мұздатуды кептіру үшін маңызды бұрылыс кезеңі болды Екінші дүниежүзілік соғыс. Қан плазмасы және пенициллин далада жаралыларды емдеу үшін қажет болды және салқындатылған көлік болмағандықтан, қан сарысуының көптеген заттары алушыларына жетпей бүлінген.[6] Мұздату-кептіру процесі қан плазмасы мен пенициллинді тоңазытқышсыз химиялық тұрақты және өміршең етуге мүмкіндік беретін коммерциялық әдіс ретінде дамыды.[6] 1950-60 жж. Мұздатылған кептіру фармацевтика үшін де, тамақ өңдеу үшін де көп мақсатты құрал ретінде қарастырыла бастады.[6]

Тамақ өнімдерінде ерте пайдалану

Мұздатылған кептірілген тағамдар оның негізгі құрамдас бөлігі болды ғарышкер және әскери рациондар. Ғарышкерлер экипажы үшін қайтадан тамақтандыруға қиын болатын түтікті тамақ және мұздатылған тағамдардан басталды,[7] мұздатылған кептірілген тамақты сумен қалпына келтіру процесін жақсарту арқылы кеңістіктегі ыстық тағамға айналды.[7] Технология мен тамақ өнімдерін өңдеу жетілдірілген сайын, НАСА үгінділерді, ауру тудыратын бактериялар мен токсиндерді азайту кезінде толық қоректік профильді қамтамасыз етудің жолдарын іздеді.[8] Балдырларға негізделген өсімдік тәрізді май қосып, полиқанықпаған май қышқылдарын қосу арқылы қоректік заттардың толық профилі жақсартылды.[8] Полиқанықпаған май қышқылдары ақыл-ой мен көзқарасты дамытуда пайдалы, және ғарышқа сапар кезінде тұрақты болып қалатындықтан, ғарышкерлерге қосымша артықшылықтар бере алады.[8] Қиыршық проблемасы тамақ өнімдеріне желатинді жабынды қосып, үгінділерді құлыптауға және алдын алуға мүмкіндік берді.[7] Ауруды шығаратын бактериялар мен токсиндер сапаны бақылау және дамудың арқасында азайды Қауіпті талдаудың маңызды бақылау нүктесі (HACCP) жоспары, ол қазіргі кезде тамақ материалын өңдеуге дейін, өңдеу кезінде және одан кейін бағалауда кеңінен қолданылады.[8] Осы үш инновацияны біріктіре отырып, NASA өз бригадасына мұздатылған кептірілген тағамдардан қауіпсіз және пайдалы тағам бере алады.[8]

Әскери рациондар бұзылған шошқа мен жүгері тағамынан бастап саңырауқұлақ тұздығымен бифштекке дейін ұзақ жолды жүріп өтті.[9] Рацион қалай таңдалады және әзірленеді, қабылдауға, тамақтануға, толыққандылыққа, өнімділікке, шығындарға және санитарлық жағдайға негізделген.[10] Рационға қойылатын қосымша талаптарға ең аз үш жыл сақтау мерзімі кіреді, олар әуе арқылы жеткізіледі, дүниежүзілік ортада тұтынылады және толық қоректік профильді ұсынады.[10] Жаңа науа рациондары (T рациондар ) бұл далада болған кезде қолайлы заттарды көбейту және жоғары сапалы тамақпен қамтамасыз ету арқылы жақсартылды. Мұздатылған кептірілген кофе құрамына спреймен кептірілген кофені ауыстыру арқылы да қосылды тамақ, жеуге дайын санат.[10]

Мұздату арқылы кептіру кезеңдері

Әдеттегідей фазалық диаграмма, газ бен сұйықтық арасындағы шекара үштік нүктеден бастап сыни нүкте. Мұздатып кептіру (көк көрсеткі) жүйені айнала айналдырады үш нүкте, кәдімгі кептіру кезінде байқалатын сұйық-газдың тікелей ауысуын болдырмау (жасыл көрсеткі).

Мұздатуды толықтай кептіру процесінің төрт кезеңі бар: алдын-ала өңдеу, мұздату, алғашқы кептіру және қайталама кептіру.

Алдын ала емдеу

Алдын ала өңдеу өнімнің мұздатуға дейінгі кез-келген емдеу әдісін қамтиды. Бұған өнімді концентрациялау, тұжырымдау қайта қарау (яғни тұрақтылықты арттыру, сыртқы түрін сақтау және / немесе өңдеуді жақсарту үшін компоненттерді қосу)бу қысымы еріткіш немесе бетінің ауданын ұлғайту. Тамақ бөліктері жиі кездеседі IQF оларды мұздатуға дейін кептіруге дейін еркін ағу үшін өңдеді. Көптеген жағдайларда өнімді алдын-ала емдеу туралы шешім мұздату-кептіру туралы теориялық білімге және оның талаптарына негізделген немесе цикл уақыты немесе өнімнің сапасына байланысты талап етіледі.[11]

Мұздату және күйдіру

Мұздату кезеңінде материал оның астынан салқындатылады үш нүкте, материалдың қатты, сұйық және газ фазалары қатар жүре алатын ең төменгі температура. Бұл бұған кепілдік береді сублимация балқу емес, келесі қадамдарда болады. Мұздатуды тез және тиімді кептіруді жеңілдету үшін үлкен мұз кристалдары жақсырақ. Ірі мұз кристалдары өнім ішінде желіні құрайды, бұл сублимация кезінде су буының тез кетуіне ықпал етеді.[2] Үлкенірек кристаллдарды алу үшін өнімді ақырындап мұздату керек немесе оны температурада жоғары және төмен айналдыруға болады күйдіру. Мұздату фазасы бүкіл мұздату-кептіру процесінде ең маңызды болып табылады, өйткені мұздату әдісі қалпына келтіру жылдамдығына, мұздату-кептіру циклінің ұзақтығына, өнімнің тұрақтылығына және тиісті кристалдануға әсер етуі мүмкін.[12]

Аморфты материалдар жоқ эвтектикалық нүкте, бірақ оларда бар сыни нүкте, оның астында өнімді алдын-алу үшін сақтау керек еріген немесе алғашқы және қайталама кептіру кезінде құлау.

Құрылымдық жағынан сезімтал тауарлар

Құрылымын сақтау қажет тауарларға, мысалы, тамақ немесе бұрын өмір сүрген жасушалары бар заттар сияқты, үлкен мұз кристалдары жасуша қабырғаларын бұзады, нәтижесінде құрылым нашарлайды және қоректік заттардың жоғалуы мүмкін. Бұл жағдайда материалды эвтектикалық нүктеден тез төмен түсіру үшін мұздату тез жасалады, осылайша үлкен мұз кристалдарының пайда болуына жол берілмейді.[2] Әдетте, мұздату температурасы -50 ° C (-58 ° F) және -80 ° C (-112 ° F) аралығында болады.

Алғашқы кептіру

Кептірудің бастапқы кезеңінде қысым төмендейді (бірнеше аралығында) милибарлар ), және мұзға дейін материалға жеткілікті жылу беріледі биік. Қажетті жылу мөлшерін сублимация көмегімен есептеуге болады молекулалар жасырын сублимация жылуы. Бұл алғашқы кептіру кезеңінде материалдағы судың шамамен 95% сублимацияланған. Бұл фаза баяу болуы мүмкін (өндірісте бірнеше күн болуы мүмкін), өйткені егер оған жылу көп қосылса, онда оның құрылымы өзгеруі мүмкін.

Бұл фазада қысым қолдану арқылы басқарылады ішінара вакуум. Вакуум сублимацияны тездетеді, оны әдейі кептіру процесі ретінде пайдаланады. Сонымен қатар, салқын конденсатор камерасы және / немесе конденсатор плиталары су буының қайта сұйылуына және қатуына беті (терін) ұсынады.

Бұл қысым ауқымында жылу негізінен өткізгіштік немесе сәулелену арқылы әкелетінін ескеру маңызды; конвекция әсері шамалы, өйткені ауа тығыздығы төмен.

Екінші реттік кептіру

Мұздатқыш кептіргіш столошник

Екінші кептіру кезеңі мұздатылмаған суды кетіруге бағытталған молекулалар, өйткені мұз алғашқы кептіру кезеңінде жойылды. Мұздату-кептіру процесінің бұл бөлігі материалмен басқарылады адсорбциялық изотермалар. Бұл фазада температура алғашқы кептіру фазасына қарағанда жоғарылайды, тіпті 0 ° C (32 ° F) жоғары болуы мүмкін, бұл су арасында пайда болған кез-келген физикалық-химиялық өзара әрекеттесуді бұзады. молекулалар және мұздатылған материал. Әдетте, қысым осы сатыда төмендетіліп, десорбцияны ынталандырады (әдетте микробарлар немесе фракциялардың диапазонында) паскаль ). Алайда қысымның жоғарылауынан да пайда табатын өнімдер бар.

Мұздату-кептіру процесі аяқталғаннан кейін вакуумды материал тығыздалмас бұрын азот сияқты инертті газбен бұзады.

Операция аяқталғаннан кейін өнімдегі судың соңғы қалдық мөлшері өте төмен, шамамен 1% -дан 4% -ға дейін.

Мұздату арқылы кептірудің қолданылуы

Мұзда кептіру затқа басқаларға қарағанда аз зиян келтіреді дегидратация жоғары температураны қолданатын әдістер. Ыстыққа сезімтал қоректік факторлар процесте кептіру мақсатында термиялық өңдеуді қосатын процестермен салыстырғанда аз жоғалады.[2] Мұзда кептіру әдетте кептіріліп жатқан материалдың қысылуына немесе қатаюына әкелмейді. Сонымен қатар, хош иістер, иістер және тағамдық құрамы өзгеріссіз қалады, бұл тағамды сақтау үшін танымал етеді. Алайда, су қабілетті жалғыз химиялық зат емес сублимация және сірке қышқылы (сірке суы) және спирт сияқты басқа ұшпа қосылыстардың жоғалуы жағымсыз нәтиже беруі мүмкін.

Мұздатылған кептірілген өнімдерді тез және оңай регидратациялауға (қалпына келтіруге) болады, өйткені процесс микроскопиялық тесіктер қалдырады. Тесіктерді сублимацияланатын мұз кристалдары жасайды, олардың орнына саңылаулар немесе тесіктер қалдырады. Бұл әсіресе фармацевтикалық қолдануға қатысты болған кезде өте маңызды. Мұздату-кептіруді кейбіреулерінің сақтау мерзімін ұзарту үшін де қолдануға болады фармацевтика көптеген жылдар бойы.

Фармацевтика және биотехнология

Фармацевтикалық стакандағы сахарозадан 5% лиофилизирленген торт флакон

Фармацевтикалық компаниялар өнімнің сақталу мерзімін көбейту үшін көбінесе мұздатылған кептіру әдісін қолданады, мысалы тірі вирусқа қарсы вакциналар,[13] биологиялық[14] және басқа инъекциялық инъекциялар. Суды материалдан алып, материалды стаканға тығыздау арқылы флакон, материалды оңай сақтауға, жөнелтуге және кейіннен инъекцияға арналған бастапқы қалпына келтіруге болады. Фармацевтикалық өнеркәсіптің тағы бір мысалы - мұздатылған кептіруді таблетка немесе вафли шығару үшін қолдану, оның артықшылығы аз көмекші зат сонымен қатар тез сіңетін және оңай енгізілетін дәрілік форма.

Мұздатылған кептірілген фармацевтикалық өнімдер флакондарда қалпына келтіру үшін лиофилизирленген ұнтақтар түрінде, ал жақында пациенттің өзін-өзі басқаруы үшін алдын ала толтырылған шприцтерде шығарылады.

Лиофилизденген биологиялық өнімнің мысалдары ретінде тірі қызылша вирусына қарсы вакцина, іш сүзегіне қарсы вакцина және менингококк полисахаридіне қарсы вакцина А және С топтары сияқты көптеген вакциналар жатады. Басқа мұздатылған биологиялық өнімдерге антигемофильді жатады VIII фактор, интерферон альфа, қан ұюына қарсы дәрі стрептокиназа, және аралар уына аллергенді сығынды.[15]

Моноклоналды антиденелер сияқты терапевтік белоктарға негізделген көптеген био-фармацевтикалық өнімдер тұрақтылық үшін лиофилизацияны қажет етеді. Лиофилизацияланған биофармацевтикалық препараттардың мысалына блокбастерлік препараттар жатады этанерцепт (Enbrel арқылы Амген ), инфликимсаб (Ремикад бойынша Янсен Биотех ), ритуксимаб, және трастузумаб (Герцептин Genentech ).

Мұздату-кептіру фармацевтикалық өнімдерге арналған шикізат өндірісінде де қолданылады. Белсенді фармацевтикалық өнімнің ингредиенттері (API) бөлме температурасында сақтау кезінде химиялық тұрақтылыққа жету үшін лиофилденеді. API-ді жаппай лиофилизациялау әдетте шыны құтылардың орнына науаларды қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Күтім кезінде диагностика және биоөндіріс сияқты жасушасыз биотехнологияны қолдайтын жасуша сығындылары бөлме температурасын сақтау кезінде тұрақтылықты жақсарту үшін мұздатып кептіріледі.[16][17]

Пробиотиктердің құрғақ ұнтақтары көбінесе тірі микроорганизмдерді мұздатып кептіру арқылы өндіріледі сүт қышқылы бактериялары және бифидобактериялар.[18]

Тағамды кептіруді қатырыңыз

Мұздату кептірілген Бекон барлар
Мұздатылған кептірілген кофе, түрі еритін кофе
Мұздатылған кептірілген болгар өрік, қауын, фрикадельный сорпа, таратор
Кептірілген балмұздақ пен шоколадты және бекон қосылған спагеттиді қатырыңыз

Тамақ өнеркәсібіндегі мұздатылған кептірудің негізгі мақсаты - тағамның сапасын сақтай отырып, сақтау мерзімін ұзарту.[1] Мұздатып кептіру барлық кептіру техникасы арасында тағамның ең жоғары сапасына әкелетіні белгілі, өйткені құрылымның тұтастығы дәмді сақтаумен бірге сақталады.[1] Мұздату кептіру қымбат болғандықтан, ол негізінен қолданылады жоғары құнды өнімдер.[4] Мұздатылған кептірілген өнімдердің құндылығы - маусымдық жемістер мен көкөністер, себебі олардың қол жетімділігі шектеулі, кофе; және әскери рационға, ғарышкерлерге / ғарышкерлерге және / немесе саяхатшыларға арналған тағамдар.[4]

NASA және әскери рациондар

Қалпына келтірілген тағамның бір салмағына салмағы аз болғандықтан, мұздатылған кептірілген өнімдер танымал және ыңғайлы саяхатшылар, әскери рациондар немесе ғарышкерлерге арналған тамақтану.[1] Кептірілген тағамның көп мөлшерін дымқыл тағаммен салыстыруға болады. Ылғал тамақтың орнына мұздатылған кептірілген тағамды қаласаңыз, оны сумен оңай сіңіруге болады, ал кептірілген өнімнің жарамдылық мерзімі жаңа / дымқыл өнімге қарағанда ұзағырақ, бұл саяхатшылардың ұзақ сапарларына өте ыңғайлы, әскери қызметкерлер, немесе ғарышкерлер. Мұздатылған кептірудің дамуы тағамдар мен тағамдардың түр-түрін көбейтті, оған ұқсас заттар кірді асшаяндарды коктейлі, тауық еті мен көкөністер, лоток пудингі, және алма тұздығы.[7]

Кофе

Кофе құрамында хош иіс пен хош иіс бар Почтаның реакциясы қуыру кезінде[19] және мұздатып кептіру арқылы сақтауға болады.[2] Бөлме температурасын кептіру, ыстық ауамен кептіру және күн сәулесімен кептіру сияқты басқа кептіру әдістерімен салыстырғанда, Робуста кофесі Мұздатылған кептірілген бұршақтарда лейцин, лизин және фенилаланин сияқты маңызды аминқышқылдарының мөлшері көп болды.[19] Сондай-ақ, дәмге айтарлықтай ықпал еткен маңызды емес аминқышқылдардың аз бөлігі сақталды.[19]

Мұздатылған кептірілген құлпынай

Жемістер

Кәдімгі дегидратация кезінде жидектер сапасы нашарлауы мүмкін, өйткені олардың құрылымы өте нәзік және жоғары ылғалдан тұрады. Құлпынай мұздатылған кезде кептірілген кезде оның сапасы жоғары екендігі анықталды; түсін, дәмін және қайтадан ылғалдандыру қабілетін сақтау.[20]

Жәндіктер

Мұздату-кептіру жәндіктерді тұтыну мақсатында сақтау үшін кеңінен қолданылады. Мұздатылған кептірілген жәндіктер сатылады экзотикалық үй жануарлары азық-түлік, құс жемі, балық жемі және т.б. адамның тұтынуы.[21][22] Мұздатылған ұнтақты жәндіктер а ретінде қолданылады ақуыз негізі жануарлар азығында, ал кейбір базарларда а тағамдық қоспалар адам үшін.[22][21] Өсірілетін жәндіктер көбінесе жоғарыда аталған мақсаттар үшін жабайы жәндіктерді жинауға қарсы қолданылады, көбінесе дала дақылдарынан жиналатын шегірткелерден басқа.[21]

Технологиялық индустрия

Жылы химиялық синтез, өнімдерді неғұрлым тұрақты ету үшін немесе оларды жеңілдету үшін көбінесе мұздатып кептіреді еру жылы су кейінгі пайдалану үшін.

Биосепараттарда мұздату-кептіруді соңғы сатыдағы тазарту процедурасы ретінде де қолдануға болады, өйткені ол еріткіштерді тиімді түрде кетіре алады. Сонымен қатар, ол заттарды аз мөлшерде концентрациялауға қабілетті молекулалық алып тастауға болмайтын салмақ сүзу мембрана. Мұздату-кептіру салыстырмалы түрде қымбат процесс. Жабдық басқа бөліну процестерінде қолданылатын жабдықтардан шамамен үш есе қымбат, ал жоғары энергия қажеттілігі жоғары энергия шығындарына әкеледі. Сонымен қатар, мұздату-кептіру процесі ұзаққа созылады, өйткені материалға артық жылу қосылуы балқу немесе құрылымдық деформацияны тудыруы мүмкін. Сондықтан, мұздату-кептіру көбінесе ыстыққа сезімтал материалдар үшін сақталады, мысалы белоктар, ферменттер, микроорганизмдер, және қан плазмасы. Төмен Жұмыс температурасы бұл жылу сезімтал өнімдердің минималды зақымдалуына әкеледі.

Жылы нанотехнология, нанотрубканы тазарту үшін мұздату-кептіру қолданылады[23] тұрақты термиялық булану кезінде кептіру кезінде капиллярлық күштердің әсерінен агрегацияны болдырмау.

Таксидермия

Мұздату - бұл жануарларды консервілеу үшін қолданылатын әдістердің бірі таксидермия. Жануарлар осылай сақталған кезде оларды «мұздатылған кептірілген таксидермия» немесе «мұздатылған кептіргіштер Мұздату-кептіру әдетте консервілеу үшін қолданылады шаянтәрізділер, балық, қосмекенділер, бауырымен жорғалаушылар, жәндіктер және кішірек сүтқоректілер.[24] Мұздату-кептіру үй жануарларын қайтыс болғаннан кейін еске алу құралы ретінде де қолданылады. Таңдаудың орнына дәстүрлі теріге бекіту үй жануарларын таксидермия арқылы сақтауды таңдағанда, көптеген иелер мұздату-кептіруді таңдайды, себебі бұл үй жануарларының денесінде аз инвазивті.[25]

Басқа мақсаттар

Сияқты құжаттарды сақтау зертханасы сияқты ұйымдар Америка Құрама Штаттарының ұлттық мұрағаттар мен жазбалар басқармасы (NARA) суда зақымданған кітаптар мен құжаттарды қалпына келтіру әдісі ретінде мұздату-кептіру бойынша зерттеулер жүргізді.[дәйексөз қажет ] Қалпына келтіру мүмкін болғанымен, қалпына келтіру сапасы құжаттардың материалына байланысты. Егер құжат әр түрлі сіңіру қасиеттері бар әртүрлі материалдардан жасалған болса, кеңею біркелкі емес жылдамдықпен жүреді, бұл деформацияларға әкелуі мүмкін. Су көгерудің өсуіне немесе сиядан қан кетуіне әкелуі мүмкін. Бұл жағдайларда мұздату-кептіру тиімді қалпына келтіру әдісі болмауы мүмкін.

Жылы бактериология мұздату-кептіру арнайы консервілеу үшін қолданылады штамдар.

Озат керамика процестерде кейде шашыратқыштан пішінделетін ұнтақ жасау үшін мұздату-кептіру қолданылады суспензия тұман Мұздату-кептіру дәстүрлі ыстыққа қарағанда біртекті химиялық құрамы бар жұмсақ бөлшектер жасайды шашыратқышпен кептіру, бірақ ол да қымбатырақ.

Бұрын денені мұздатып құрғататын жерлеудің жаңа түрі сұйық азот швед компаниясы жасаған Promessa Organic AB, бұл оны экологиялық таза балама ретінде ұсынады дәстүрлі сандық және өртеу жерлеу.

Артықшылықтары

Мұздату-кептіру құрғақшылықты таңдаудың оңтайлы әдісі ретінде қарастырылады, өйткені оның сапасы сақталады, яғни хош иіс, регидратация және биоактивтілік сияқты тағамдық өнімнің сипаттамалары басқа әдістермен кептірілген тағаммен салыстырғанда едәуір жоғары.[1]

Сақтау мерзімін ұзарту

Сақтау мерзімін ұзарту - бұл судың сублимация арқылы тез ауысуымен байланысты төмен өңдеу температурасының нәтижесі.[1] Осы өңдеу жағдайында, нашарлау реакциялары, оның ішінде ферментативті емес қызару, ферментативті қоңыр түсіру және ақуыз денатурация, минималды.[1] Өнімді сәтті кептіру, дұрыс орау және сақтау үшін қолайлы жағдайда тағамның сақтау мерзімі 12 айдан асады.[2]

Қайта ылғалдандыру

Егер кептірілген өнімді оңай немесе толықтай ылғалдандыру мүмкін болмаса, ол сапасы төмен болып саналады. Мұздатылған соңғы кептірілген өнім кеуекті болғандықтан, тағамда толық қайта ылғалдану пайда болуы мүмкін.[1] Бұл өнімнің жоғары сапасын білдіреді және оны өте қолайлы етеді жедел тамақ.[4]

Қоректік заттар мен сенсорлық сапаға әсері

Өңдеу температурасының төмендеуіне және нашарлау реакцияларының минимизациялануына байланысты қоректік заттар сақталып, түсі сақталады.[2] Мұздатылған кептірілген жемістер өзінің бастапқы пішінін сақтайды және тән жұмсақ қытырлақ құрылымымен ерекшеленеді.

Кемшіліктері

Микробтық өсу

Мұздатуға арналған кептіруге арналған микробты зарарсыздандырудың негізгі әдісі төмен температурадағы дегидратация процесі болғандықтан, өнімде осы жағдайларға төзімді бұзылатын организмдер мен қоздырғыштар қалуы мүмкін. Микробтардың өсуін ылғалдың төмен жағдайлары тежейтін болса да, ол тағамдық өнімде өмір сүре алады.[26] Бұған мысал ретінде а гепатит А мұздатылған құлпынаймен байланысты АҚШ-та 2016 ж.[27] Егер өнім дұрыс оралмаса және / немесе сақталмаса, өнім ылғалды сіңіре алады, бұл бір рет тежелген патогендердің де көбеюіне мүмкіндік береді.[2]

Құны

Мұздатуға кептіру әдеттегі кептіруге қарағанда шамамен бес есе көп,[4] сондықтан ол өңдеумен құндылығы жоғарылайтын өнімдерге өте қолайлы.[2] Шығындар өнімге, орама материалына, өңдеу қабілетіне және т.б. байланысты өзгермелі болады.[4] Энергияны көп қажет ететін қадам - ​​сублимация.[4]

Силикон майының ағуы

Силикон майы - мұздатқыш кептіргіштегі сөрелерді жылытуға немесе салқындатуға арналған қарапайым сұйықтық. Үздіксіз жылу / салқындату циклі сөре мен шлангты қосатын әлсіз жерлерде силикон майының ағып кетуіне әкелуі мүмкін. Бұл өнімді ластап, тамақ өнімдерінің үлкен шығындарына әкелуі мүмкін. Демек, бұл мәселені болдырмау үшін массажды спектрометрлер тез арада түзету шараларын қабылдау және өнімнің ластануын болдырмау үшін силикон майымен бөлінетін буларды анықтайды.[28]

Мұздатқыш кептіргіштердің жабдықтары мен түрлері

Мұздатылған кептірілген материалдың науаларын шағын шкаф түріндегі мұздатқыш кептіргіштен түсіру

Мұздатқыш кептіргіштердің көптеген түрлері бар, алайда олардың құрамында бірнеше маңызды компоненттер бар. Бұл вакуумдық камера,[2] сөрелер, технологиялық конденсатор, сөре-сұйықтық жүйесі, салқындату жүйесі, вакуумдық жүйе және басқару жүйесі.

Маңызды компоненттердің қызметі

Палата

Камера жоғары жылтыратылған және оның ішіне оқшаулау кіреді. Ол баспайтын болаттан жасалған және өнімді ұстауға арналған бірнеше сөреден тұрады.[дәйексөз қажет ] Жабылған кезде есіктің вакуумды болуын қамтамасыз ететін гидравликалық немесе электр қозғалтқышы бар.

Технологиялық конденсатор

Технологиялық конденсатор камераның сыртқы немесе ішкі болуы мүмкін салқындатылған катушкалардан немесе плиталардан тұрады.[29] Кептіру процесінде конденсатор суды ұстап қалады. Жоғары тиімділік үшін конденсатордың температурасы алғашқы кептіру кезінде өнімге қарағанда 20 ° C (68 ° F) төмен болуы керек[29] және ауадағы су буының максималды мөлшерінің конденсациясын қамтамасыз ететін жібіту механизмі болуы керек.

Сөредегі сұйықтық

Бастапқы және қайталама кептіру кезеңінде қажет жылу энергиясының мөлшері сыртқы жылуалмастырғышпен реттеледі.[29] Әдетте, силикон майы жүйенің айналасында сорғымен айналады.

Тоңазытқыш жүйесі

Бұл жүйе сөрелерді және технологиялық конденсаторды салқындату үшін компрессорларды немесе сұйық азотты қолдану арқылы жұмыс істейді, бұл өнімнің қатып қалуына қажетті энергияны қамтамасыз етеді.[29]

Вакуум жүйесі

Кептіру процесінде еріткішті кетіру үшін вакуумдық жүйемен 50-100 микробарлық вакуум қолданылады.[29] Екі сатылы айналмалы вакуумдық сорғы қолданылады, ал егер камера үлкен болса, онда бірнеше сорғы қажет. Бұл жүйе конденсатор арқылы конденсатты емес газдарды қысады.

Басқару жүйесі

Соңында, басқару жүйесі өнімге және / немесе процеске тәуелді болатын сөре температурасы, қысым және уақыт үшін бақыланатын мәндерді орнатады.[30][31] Мұздатқыш кептіргіш өнімге байланысты бірнеше сағат немесе күн бойы жұмыс істей алады.[29]

Мұздатқыш кептіргіштермен байланысыңыз

Контактілі мұздатқыш кептіргіштер сублимация энергиясын беру үшін тағамның қыздырғыш элементімен байланысын (өткізгіштігін) қолданады. Мұздатқыш кептіргіштің бұл түрі негізгі модель болып табылады, оны үлгілерді талдауға қарапайым. Мұздатқыш кептіргіштермен жанасудың негізгі тәсілдерінің бірі - сынамалармен байланысатын сөре тәрізді платформалар. Сөрелер үлкен рөл атқарады, өйткені олар мұздату-кептіру процесінің әр түрлі уақытында жылу алмастырғыш сияқты әрекет етеді. Олар мұздату кезінде жылу энергиясын кетіретін және кептіру уақытында энергия беретін силикон майы жүйесіне қосылған.[29]

Сонымен қатар, сөре-сұйықтық жүйесі төмен қысыммен сұйықтықты (әдетте силикон майын) айдау арқылы кептіру кезінде сөрелерге арнайы температураны қамтамасыз ету үшін жұмыс істейді. Мұздатқыш кептіргіштің бұл түрінің минусы - жылу тек қыздырғыш элементтен үлгінің қыздырғышқа тиетін жағына ғана беріледі. Бұл мәселені қабырғадағы науаны қолдану арқылы үлгінің қыздыру элементіне тигізетін бетін максимумға дейін көбейту, үлгіні жоғарыдан және төменнен екі қатты қыздырылған тақтайшалар арасында сәл қысу немесе жоғарыдан және төменнен қыздырылған тормен қысу арқылы азайтуға болады.[2]

Мұздатқыш сәулелер

Мұздатқыш сәулелі кептіргіштер үлгіні қыздыру үшін инфрақызыл сәулеленуді қолданады. Жылытудың бұл түрі қарапайым жалпақ науаларды пайдалануға мүмкіндік береді, өйткені инфрақызыл көзді өнімге төмен қарай сәулелену үшін жалпақ науалардың үстінде орналастыруға болады. Инфрақызыл сәулелендіру өнімнің бетін біркелкі жылытуға мүмкіндік береді, бірақ ену мүмкіндігі өте аз, сондықтан оны негізінен өте таяз науалармен және біртекті үлгі матрицаларымен қолданады.[2]

Микротолқынды пештің көмегімен мұздатқыш кептіргіштер

Микротолқынды пештің көмегімен мұздатқыш кептіргіштер сублимация мен қыздыру процестерін тездету үшін сынамаға терең енуге мүмкіндік беретін микротолқынды пештерді пайдаланады. Бұл әдісті орнату және іске қосу өте күрделі болуы мүмкін, өйткені микротолқындар үлгі камерасындағы газдарды плазмаға айналдыруға қабілетті электр өрісін тудыруы мүмкін. Бұл плазма ықтимал үлгіні күйдіруі мүмкін, сондықтан вакуум деңгейіне сәйкес келетін микротолқынды күшін сақтау өте қажет. Өнімдегі сублимация жылдамдығы микротолқынды кедергіге әсер етуі мүмкін, ондағы микротолқынды қуатты сәйкесінше өзгерту керек.[2]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б в г. e f ж сағ мен j Ратти, Кристина (2008-11-21). Тамақты дегидратациялаудың жетістіктері. CRC Press. 209–235 бб. ISBN  9781420052534.
  2. ^ а б в г. e f ж сағ мен j к л м Стипендиаттар, П. (Питер) (2017). «Мұздатуды кептіру және мұздату концентрациясы». Тағамдарды өңдеу технологиясы: принциптері мен практикасы (4-ші басылым). Кент: Woodhead Publishing / Elsevier Science. 929–940 бет. ISBN  978-0081005231. OCLC  960758611.
  3. ^ Просапио, Валентина; Нортон, Ян; Де Марко, Иоланда (2017-12-01). «Өмір циклін бағалау әдісін қолдана отырып, мұздатуды кептіруді оңтайландыру: Құлпынайлардың кейстерін зерттеу» (PDF). Таза өндіріс журналы. 168: 1171–1179. дои:10.1016 / j.jclepro.2017.09.125. ISSN  0959-6526.
  4. ^ а б в г. e f ж Ратти, С (2001). «Ыстық ауа және құнды тағамдарды мұздату-кептіру: шолу». Азық-түлік техникасы журналы. 49 (4): 311–319. дои:10.1016 / s0260-8774 (00) 00228-4.
  5. ^ Мериман, Х.Т. (қазан 1976). «Мұзда кептірудің тарихи естеліктері». Биологиялық стандарттаудың дамуы. 36: 29–32. ISSN  0301-5149. PMID  801137.
  6. ^ а б в г. e Корвер, Джос. «Мұздатылған кептіру эволюциясы» (PDF). Фармацевтикалық технологиядағы инновациялар.
  7. ^ а б в г. «NASA - ғарышқа ұшуға арналған тамақ». www.nasa.gov. SpaceFlight: АҚ. Алынған 2018-05-18.CS1 maint: басқалары (сілтеме)
  8. ^ а б в г. e «НАСА-ның тамақ технологиясы: ғарыштан келетін керемет тамақтану құралдары» (PDF).
  9. ^ «Defence.gov жаңалықтар мақаласы: әскери қызметшілерге арналған құбырлардағы жаңа рациондар». archive.defense.gov. Алынған 2018-05-18.
  10. ^ а б в Зерттеулер, Медицина Институты (АҚШ) Әскери тамақтану комитеті; Марриотт, Бернадетт М. (1995). Рационның эволюциясы: жалпыға бірдей қабылдауға ұмтылу. Ұлттық академиялардың баспасөз қызметі (АҚШ).
  11. ^ Дж. Джефф Швегман (2009) «Лиофилизацияланған өнімдерге арналған циклды дамытудың негізгі әдістері».
  12. ^ Фармацевтикалық және биологиялық өнімді кептіру / лиофилизациялау. Рей, Луи., Мамыр, Джоан С. (Джоан Кристин) (3-ші басылым). Нью-Йорк: денсаулық туралы ақпарат. 2010 жыл. ISBN  9781439825761. OCLC  664125915.CS1 maint: басқалары (сілтеме)
  13. ^ Хансен, Л.Л.Ж .; т.б. (2015). «Тірі вирусқа қарсы вакциналарды мұздату-кептіру: шолу». Вакцина. 33 (42): 5507–5519. дои:10.1016 / j.vaccine.2015.08.085. hdl:1854 / LU-7069013. PMID  26364685.
  14. ^ Рей, Луис; Мамыр, Джоан (2016). Фармацевтикалық және биологиялық өнімдерді мұздату-кептіру / лиофилизациялау (Үшінші басылым). Денсаулық сақтау туралы ақпарат.
  15. ^ «Кептірілген биологиялық өнімдердегі қалдық ылғалдылықты анықтау бойынша FDA нұсқаулығы» (PDF). АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек әкімшілігі.
  16. ^ Уайлдинг, Кристен (25 қараша 2019). «Терапиялық липопротектормен жақсартылған жасушасыз ақуыз синтезі, талап бойынша эндотоксинсіз терапиялық өндіріс». Жаңа биотехнология. 53: 73–80. дои:10.1016 / j.nbt.2019.07.004. PMID  31349031.
  17. ^ Грегорио, Николь (21 ақпан 2020). «Е. coli сығындыларының сақтау мерзімі мен өнімділігі арқылы жасушасыз биотехнологияның қосымшаларын ашу». АБЖ синтетикалық биология. 9 (4): 766–778. дои:10.1021 / acssynbio.9b00433. PMID  32083847.
  18. ^ «Мұздатылған кептірілген Lactobacillus paracasei subsp. Tolerance және Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus ішу капсулаларында тұрақтылықты бағалау». Res Pharm Sci. 2012.
  19. ^ а б в Дун, Вэньцзян; Ху, Ронгсуо; Чу, Чжун; Чжао, Цзянпин; Тан, Лихе (25 сәуір 2017). «Әр түрлі кептіру техникасының биоактивті компоненттерге, май қышқылының құрамына және робуста кофе дәндерінің ұшпа профиліне әсері». Тағамдық химия. 234 (234): 121–130. дои:10.1016 / j.foodchem.2017.04.156. PMID  28551215.
  20. ^ Шишехгарха, Ф; Махлуф, Дж; Ратти, С (қаңтар 2002). «Құлпынайдың мұздату-кептіру сипаттамалары». Кептіру технологиясы. 20 (1): 131–145. дои:10.1081 / drt-120001370. S2CID  95140004.
  21. ^ а б в Аарон Досси; Хуан А.Моралес-Рамос; М.Гуадалупе Рохас (23 маусым 2016). Жәндіктер тұрақты тамақ ингредиенттері ретінде: өндірісі, өңделуі және тағамға қосымшалар. Elsevier Science. ISBN  978-0-12-802892-6.
  22. ^ а б Болден, Бонни (7 желтоқсан 2018). «Ферма жәндіктердің жеуге жарамды нарығына айналуға үміттенеді». APNews.com. Associate Press. Алынған 26 ақпан 2020.
  23. ^ Муги, М; Нери, В; Закри, С; Дерре, А; Пенико, А; Ноэ, Л; Чорро, М; Лаун, Р; Монтио, М; Poulin, P (2007). «Мұзда кептіру арқылы нанотрубаның өңделу қабілетін айтарлықтай жақсарту». J Nanosci Nanotechnol. 7 (8): 2633–2639. дои:10.1166 / jnn.2007.855. PMID  17685277.
  24. ^ Хидас, Камал (5 маусым 2015). «Пластинация және таксидермия: музей үшін қайсысы жақсы?». Канадалық табиғат мұражайы блогы. Канаданың табиғат мұражайы. Алынған 24 ақпан 2020.
  25. ^ Оуэнс, Райан (8 наурыз 2012). «Қайғырған үй жануарларының иелері өлген үй жануарларын толтыруды, мұздатуды кептіруді таңдай алады». ABCnewsGo.com. ABC News Network. Алынған 24 ақпан 2020.
  26. ^ Бурду, Симеон; Ли, Дэн; Радкович, Андрей; Дэвлигер, Фрэнк; Уйттендаеле, Миеке (2016-09-07). «Кептірілген жемістер мен көкөністердің микробтық қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін кептіру технологияларының өнімділігі». Азық-түлік ғылымы және тамақ қауіпсіздігі саласындағы кешенді шолулар. 15 (6): 1056–1066. дои:10.1111/1541-4337.12224. ISSN  1541-4337.
  27. ^ «2016 ж. - мұздатылған құлпынаймен байланысты гепатит А-ның көп сатылы шығуы (соңғы жаңарту) | А гепатитінің өршуі | ошақтары | вирустық гепатиттің бөлінуі | CDC». www.cdc.gov. Алынған 2018-05-20.
  28. ^ Мейснер, У .; Шталь, Харальд; Штейнеллнер, Д. (2011-09-01). «Мұздатылған кептіргіштерде силикон майының ағып кетуін анықтау». Фармацевтикалық ғылым мен технологияның PDA журналы. 65 (5): 481–485. дои:10.5731 / pdajpst.2011.00748. ISSN  1079-7440. PMID  22293837. S2CID  207533686.
  29. ^ а б в г. e f ж Nireesha, GR; Дивя, Л; Совмя, С; Венкатесан, Н; Ниранджан Бабу, М; Лавакумар, V (30 қазан 2013). «Лиофилизация / мұздату - кептіру». Фармацевтикалық ғылымдардағы роман тенденцияларының халықаралық журналы. 3.
  30. ^ Лопес-Кирога, Эстефания; Антело, Луис Т .; Алонсо, Антонио А. (тамыз 2012). «Уақытты масштабта модельдеу және мұздату-кептіруді оңтайлы басқару». Азық-түлік техникасы журналы. 111 (4): 655–666. дои:10.1016 / j.jfoodeng.2012.03.001. hdl:10261/65243.
  31. ^ Писано, Роберто; Фиссор, Дэвид; Веларди, Сальваторе А .; Баррес, Антонелло А. (қараша 2010). «Фармацевтикаға арналған өндірістік қату процесін желілік оңтайландыру және бақылау». Фармацевтикалық ғылымдар журналы. 99 (11): 4691–4709. дои:10.1002 / jps.22166. PMID  20845466.

Сыртқы сілтемелер