Gıda Endüstrisinde Liyofilizasyon Uygulaması

Sıcaklığa çok hassas olan bazı ilaç, gıda veya biyolojik maddeler Liyofilizasyon yöntemiyle kurutulurlar. Liyofilizasyon yani dondurarak kurutma, diğer kurutma yöntemlerinden ayrılmaktadır. Temel ilke, dondurulmuş katı maddeden su veya çözücünün süblimasyon yolu ile uzaklaştırılması işlemidir. Sıvının süblimasyonu sıcaklık ve üçlü noktanın(triple point) altındaki basınçlarda gerçekleşebilir. Kurutulacak materyal önce dondurulur ve daha sonra ısıtılması için yüksek bir vakum altında işlenir, böylece dondurulmuş sıvı katı bileşenleri terk eder.

Temel Süreç Adımları:

• Donma: Ürün, kurutma için gerekli koşulu sağlamak üzere düşük sıcaklıkta dondurulur.
• Vakum: Dondurulduktan sonra ürün, süblimasyon işlemini gerçekleştirmek üzere vakum altına yerleştirilir.
• Isı: Süblimasyonu hızlandırmak için dondurulmuş ürüne ısı uygulanır.
• Yoğuşma: Düşük sıcaklık kondansatörü buharlaştırılmış çözücüyü vakum odasından tekrar katı haline dönüştürerek uzaklaştırır.

Kurutma işlemi 2 aşamalı gerçekleştirilmektedir. Birincil kurutma aşamasında süblimasyon kurutma aşaması da denir. Bu aşamada, bölme basıncı buzun denge buhar basıncının altına düşer. Raf sıcaklığı kademeli olarak yükseltilir, ardından raf yüzeyinden ürüne ısı transferi yapılır. Süblime edilmiş buhar yoğunlaştırıcıya aktarılır ve bir kez daha buza dönüşür. Gizli bir süblimasyon ısısı olarak üründen kaybedilen ısı tekrar raftan sağlanacaktır. En uzun süreyi gerektiren aşama birincil kurutma aşamasıdır. İkincil kurutma aşamasında ise üründe kalan suyun difüzyonu ve desorpsiyonu gerçekleştirilir. Amaç nihai kalıntı su içeriğini kabul edilebilir düzeylere indirmektir. Bu aşama genellikle birkaç saat içinde tamamlansa da kalan su ürünlerin kalitesini bozacağından vazgeçilmez bir adımdır.

Uygulama Alanları:

• Farmakoloji endüstrisi
• Gıda Endüstrisi
• Kimya, Biyoloji
• Müzecilik geri kazanım

Liyofilizasyon, gıda endüstrisi alanında büyük önem taşımaktadır. Bu teknik genellikle erişte, makarna, meyve, sebze, et ve balıkların kurutulmuş gıdalarının üretiminde kullanılır. Bu gıdaların taze ürünler olarak saklanması zor olup, su içeriklerinden dolayı mikrobiyal bozulmaya elverişlidirler. Dondurarak kurutmayla kurutulmuş ürünler kolayca depolanabilir, nispeten düşük maliyetle kolaylıkla paketlenebilir, taşınabilir ve düşük su içeriği mikrobiyal bozulmaları geciktirir. Yine biyoaktif bileşiklerin kabuk materyalle kapsüllenmesinde liyofilizasyon işlemi kullanılmaktadır.

Diğer kurutma ve muhafaza yöntemlerine göre avantajları:

• Isıya duyarlı ürünler için ideal bir tekniktir.
• Ürün yeniden sulandırıldığında gözenekli yapısı sayesinde suyu hızla emer ve kurutma öncesi yapısına kavuşur. ( Rehidrasyon yeteneği )
• Ürün stabilitesi arttırılabilir.
• Gıdanın ağırlığı azalacağı için taşıma kolaylığı sağlanır.
• Tat, aroma kayıpları azdır.
• Enzim ve mikroorganizma faaliyeti olmayacağı için katkı maddeleri kullanımına gerek kalmaz.

Dezavantajları:

• Zaman alır, süre uzundur.
• Yüksek oranda enerji kullanıldığı için maliyetlidir.
• Ürünün nem hassasiyetinden ötürü uygun paketleme materyali gereklidir.

Sonuç olarak Liyofilizasyon yöntemi diğer kurutma yöntemleriyle kıyaslandığında yatırım maliyetleri ve süre gibi dezavantajlarının yanında çok fazla avantaja sahiptir. Bu yüzden birçok farklı alanda çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

 

Sağlıklı günler dilerim…

 

Büşra KAYA

 

 

Kaynaklar;

1. Hidenori Kawasaki, T. S. (2019). Recent Development of Optimization of Lyophilization Process. Journal of Chemistry.
2. Kumar, D. P. (September 2019). LYOPHILIZATION: AN IMPORTANT FORMULATION TECHNIQUE. İnternational Journal of Research Granthaalayah.