Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2018; 24(7): 1393-1402 | DOI: 10.5505/pajes.2017.40374

Drying of Biotechnological Materials: Spray-Freeze Drying

Hilal Ýþleroðlu¹, Ýzzet Türker¹, Banu Koç², Mehmet Tokatlý^1
1Gaziosmanpasa University, Faculty of Natural Sciences and Engineering, Food Engineering Department, Tokat
²Gaziantep University, Fine Arts, Gastronomy and Culinary Arts, Gaziantep

Production of dried powder forms of biotechnological materials which are generally in liquid form when they are produced is advantageous in terms of both protecting their stability for a long time and reducing storage and transportation costs. However, during drying of these materials, some undesired changes might occur such as loss of cell viability, biological activity and nutritional value. Spray drying and freeze drying with their unique advantages and disadvantages are the most commonly used methods for drying of biotechnological materials. In spray drying, degradation of heat-labile materials can take place because of the high inlet temperatures. Freeze drying has high operation costs because of being carried out at low temperature and low pressure for a long time. Spray-freeze drying (SFD), is a novel drying method which combines conventional freeze and spray drying by eliminating the disadvantages of both methods. In SFD process, the liquid feed solution is first sprayed into small droplets. These droplets are frozen by contacting with a cryogenic medium and dried by sublimation at low temperature and pressure. Reduction of the particle size by spraying process reduces the operation costs by shortening the freezing and drying time. Moreover, the SFD process results in smaller particle size, higher specific surface area and porous structured particles than conventional freeze drying and spray drying. In this study, principles, advantages and application areas of SFD process, which is a novel drying method, will be emphasized and the studies in the literature will be reviewed.

Keywords: Spray-freeze drying, biotechnological material, particle size, specific surface area, ultrasonic nozzle

---

Biyoteknolojik Materyallerin Kurutulmasý: Püskürtmeli-Dondurarak Kurutma Ýþlemi

Hilal Ýþleroðlu¹, Ýzzet Türker¹, Banu Koç², Mehmet Tokatlý^1
1Gaziosmanpaþa Üniversitesi, Mühendislik ve Doða Bilimleri Fakültesi, Gýda Mühendisliði Bölümü, Tokat
²Gaziantep Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Gastronomi ve Mutfak Sanatlarý Bölümü, Gaziantep

Üretildiklerinde genellikle sývý formda olan biyoteknolojik materyallerin kurutularak toz haline getirilmesi, hem stabilitelerini uzun süre korumalarý hem de depolama ve nakliye masraflarýný düþürmesi açýsýndan oldukça avantajlýdýr. Ancak bu ürünlerin kurutulmasý sýrasýnda hücre canlýlýðýnýn, biyolojik aktivitenin veya besleyici deðerin kaybolmasý gibi arzu edilmeyen bir takým deðiþiklikler meydana gelebilmektedir. Kendine has avantaj ve dezavantajlarý olan püskürtmeli kurutma ve dondurarak kurutma iþlemleri biyoteknolojik materyallerin kurutulmasý için en sýk kullanýlan yöntemlerdir. Püskürtmeli kurutma iþleminde yüksek giriþ sýcaklýklarý nedeniyle ýsýya duyarlý olan materyaller parçalanabilir. Dondurarak kurutma iþlemi ise düþük sýcaklýk ve basýnçta uzun sürede gerçekleþmesi sebebiyle oldukça yüksek iþletme maliyetine sahiptir. Püskürtmeli-dondurarak kurutma iþlemi (PDK), konvansiyonel dondurarak kurutma ve püskürtmeli kurutma iþlemlerinin dezavantajlarýný ortadan kaldýrarak her iki yöntemi kombine eden oldukça yeni bir kurutma yöntemidir. PDK iþleminde sývý besleme ilk aþamada püskürtülerek küçük damlacýklar haline getirilir. Bu damlacýklar kriyojenik bir ortam ile temas ettirilerek dondurulur ve düþük sýcaklýk ve basýnç altýnda süblimasyon ile kurutulur. Püskürtme iþlemi ile materyalin boyutunun küçültülmesi donma ve kurutma süresini kýsaltarak iþletme maliyetini düþürür. Ayrýca, PDK iþlemi konvansiyonel dondurarak ve püskürtmeli kurutma iþlemlerine göre daha küçük partikül boyutlu, yüksek spesifik yüzey alanýna sahip, poroz yapýda partiküller ile sonuçlanýr. Bu çalýþmada yeni bir kurutma metodu olan PDK iþleminin prensibi, avantajlarý, uygulama alanlarý üzerinde durulacak, literatürde yapýlmýþ çalýþmalar derlenecektir.

Anahtar Kelimeler: Püskürtmeli-dondurarak kurutma, biyoteknolojik materyal, partikül boyutu, spesifik yüzey alaný, ultrasonik nozul

---