Ko spēj šī iekārta? Liofilizācijas iekārta, kas jau strādā Eiropas mēroga pētījumos
Rakstu ciklā “Ko spēj šī iekārta?” iepazīstinām ar laboratorijas infrastruktūru, kas iegādāta projekta WoodChemPlus (Nr. 1.1.1.2/1/25/I/003) ietvaros.
Šīs iekārtas nav tikai tehnisks uzlabojums – tās ir instruments, kas ļauj institūtam pilnvērtīgi iesaistīties augsta līmeņa starptautiskos konsorcijos, attīstīt jaunas pētniecības tēmas bioekonomikā, materiālzinātnē un vides tehnoloģijās, kā arī piedāvāt partneriem precīzus un reproducējamus eksperimentālos risinājumus.
Šajā rakstā stāstīsim par liofilizācijas iekārtu Alpha 2-4 LSCplus, kas jau šobrīd tiek izmantota vērienīgā Eiropas projektā 4Sir2.
Tehnoloģija praksē: 4Sir2 projekta pieredze
Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts ir partneris projektā Veselīgas dzērienu ekosistēmas veidošana bērnu aptaukošanās novēršanai (4Sir2), kura mērķis ir izstrādāt funkcionālu dzērienu bērniem ar lieko svaru, izmantojot vīnogu vai ābolu sulu, kas bagātināta ar resveratrolu un polifenoliem no vīnogu pārstrādes blakusproduktiem.
Šīs vielas spēj ietekmēt gēnu ekspresiju, kas saistīta ar vielmaiņas regulāciju, savukārt projekta koncepcija vienlaikus risina divus sabiedrībai nozīmīgus izaicinājumus – bērnu aptaukošanās problēmas risināšanu un ilgtspējīgu pārtikas ražošanu, izmantojot aprites ekonomikas principus.
Projektā piedalās 16 partneri no 9 valstīm, bet konsorciju vada Polijas Pētniecības un inovāciju centrs Pro-Akademia (Centrum Badań i Innowacji Pro-Akademia). Projekta ietvaros spēkus ir apvienojušas universitātes, pētniecības institūti, lauksaimniecības organizācijas un pārtikas uzņēmumi no Polijas, Latvijas, Portugāles, Vācijas, Beļģijas, Itālijas, Grieķijas, Lielbritānijas un Moldovas.
LVKĶI projektā darbojas kā tehnoloģiju izstrādātājs un dzērienu ilgtspējas izvērtētājs, izmantojot institūta kompetenci polimēru tehnoloģijās un dzīves cikla analīzē (LCA). Projektā LVKĶI uzdevumi saistīti ar ķīmiskās kompozīcijas monitoringu, lai novērtētu žāvēšanas procesa ietekmi un bioloģiski aktīvo vielu saturu vīnogu atlikumos. Latvijas puses koordinators ir institūta zinātniskais direktors Dr. sc. ing. Uģis Cābulis.
Projekta aktīvi strādā arī:
- Dr. chem. Māris Lauberts, kurš 2. darba pakotnē optimizē žāvēšanas tehnoloģijas, lai saglabātu vīnogu atlikumos bioloģiski aktīvos savienojumus;
- Ph. D. Anda Fridrihsone, kura atbild par ilgtspējas izvērtējumu un ietekmes analīzi.
Iekārta darbībā
Fotogrāfijās aplūkojams darbs laboratorijā, kad mūsu vadošais pētnieks Dr. chem. Māris Lauberts izņem no iekārtas liofilizētus vīnogu pārstrādes atlikumus, un tā ir ikdiena 4Sir2 projektā.
Pēc liofilizācijas procesa Dr. chem. Māris Lauberts no Alpha 2-4 LSCplus iekārtas noņem akrila kupolu, lai piekļūtu žāvētajiem vīnogu pārstrādes atlikumiem
Tieši šeit tiek pārbaudīts, kā dažādas žāvēšanas pieejas ietekmē polifenolu stabilitāti, struktūru un potenciālo izmantošanu funkcionālajos dzērienos.
“Mūsu mērķis ir saglabāt pēc iespējas vairāk bioloģiski aktīvo savienojumu, vienlaikus nodrošinot stabilu un reproducējamu procesu. Šī liofilizācijas iekārta dod iespēju ļoti precīzi kontrolēt žāvēšanas apstākļus un salīdzināt dažādus tehnoloģiskos scenārijus,” skaidro Dr. Māris Lauberts.
Kas ir liofilizācija, un kāpēc tā ir svarīga?
Liofilizācija jeb saldēšanas žāvēšana ir process, kurā paraugs vispirms tiek sasaldēts, bet pēc tam zem ļoti zema spiediena ūdens pāriet tieši no cietas fāzes tvaikā.
Salīdzinājumā ar klasisku termisko žāvēšanu, liofilizācija labāk saglabā bioloģiski aktīvās vielas, minimāli ietekmē parauga struktūru, ļauj iegūt stabilus produktus ilgākai uzglabāšanai un nodrošina augstu reproducējamību zinātniskajos eksperimentos.
Pārtikas inovācijās un bioekonomikas projektos tas ir izšķiroši, jo īpaši gadījumos, kad tiek strādāts ar jutīgiem augu ekstraktiem vai dabiskās izcelsmes antioksidantu frakcijām.
Liofilizācijas sistēma ļauj sasniegt dziļu sasaldēšanu līdz –90 °C
Ko tieši spēj jaunā iekārta?
LVKĶI laboratorijā uzstādītā liofilizācijas sistēma nodrošina augstu procesa kontroli un elastību. Tā ļauj sasniegt dziļu sasaldēšanu līdz –90 °C un ir aprīkota ar sensoriem vakuuma, spiediena un parauga temperatūras uzraudzībai, kā arī eitektiskā punkta noteikšanai. Vienmērīgu žāvēšanu nodrošina apsildāmi plaukti ar homogēnu temperatūras sadalījumu, savukārt 32 saglabājamas programmas ļauj automatizēt dažādus procesa ciklus. Datu pārraide tiek nodrošināta caur tīmekli, kā arī sistēmu iespējams papildināt ar dažādiem piederumiem kolbām, kamerām un piloteksperimentiem.
Šāds tehnoloģiskais aprīkojums ļauj iekārtu izmantot ne tikai pārtikas pētniecībā, bet arī biomateriālu, koksnes ķīmijas un vides tehnoloģiju projektos.
Stratēģiska infrastruktūra nākamajiem projektiem
Liofilizācijas iekārtas izmantošana 4Sir2 projektā ir apliecinājums tam, kā kapacitātes stiprināšanas projektā iegādātā infrastruktūra jau šobrīd dod praktisku pienesumu Apvārsnis Eiropa konsorcijos.
Tā ļauj institūtam ne tikai kvalitatīvi īstenot esošos uzdevumus, bet arī ļauj demonstrēt spēcīga partnera iespējas jaunos starptautiskos pieteikumos bioekonomikas, pārtikas inovāciju un materiālzinātnes jomās. Šāda mērķtiecīga investīcija pētniecības infrastruktūrā veido pamatu ilgtermiņa sadarbībai ar Eiropas vadošajiem centriem, un stiprina institūta spēju pilnvērtīgi integrēties Eiropas pētniecības telpā.
