In-situ micro-CT scan of a carrot disc during freeze-drying

Über den Ablauf einer Gefriertrocknung auf Mycrometerebene gibt es bislang nur modellhafte Vorstellungen. Über einen speziellen Versuchsaufbau ist es nun möglich, Mycro-CT-Messungen während der Gefriertrocknung durchzuführen. In den gezeigten Daten wurde eine gefrorene Karottenscheibe in einen vakuumfesten, runden Plexiglascontainer gelegt, mittels einer drehbaren Absaugung evakuiert und an der Topo/Tomo-Beamline des IPS mit Synchrotronstrahlung gescannt. Dadurch konnte in einem Abstand von 5 Minuten die Porenstruktur der Karottenscheibe visualisiert werden. Auch die Unterschiede zwischen mit Eis gefüllten Poren und schon leeren, getrockneten Poren konnten aufgelöst werden. Dies macht es möglich, den Verlauf einer Gefriertrocknung zu verfolgen und nachzuvollziehen.

The development of a freeze-drying process on a micrometer scale hast not yet been visualized. With a new experimental setup, micro-CT measurements can be performed during a freeze-drying process. For the shown data, a frozen carrot disc was placed inside a round perplex container, which was evacuated through a rotatable hose. The whole container was then positioned in synchrotron radiation in the Topo/Tomo-beamline of the IPS, which enabled a full scan of the carrots pore structure each 5 minutes. Hereby, the differences between ice-filled pores and already dried, empty pores could be visualized. This enabled a visualization of the progress of a freeze-drying process.

Über den Ablauf einer Gefriertrocknung auf Mycrometerebene gibt es bislang nur modellhafte Vorstellungen. Über einen speziellen Versuchsaufbau ist es nun möglich, Mycro-CT-Messungen während der Gefriertrocknung durchzuführen. In den gezeigten Daten wurde eine gefrorene Karottenscheibe in einen vakuumfesten, runden Plexiglascontainer gelegt, mittels einer drehbaren Absaugung evakuiert und an der Topo/Tomo-Beamline des IPS mit Synchrotronstrahlung gescannt. Dadurch konnte in einem Abstand von 5 Minuten die Porenstruktur der Karottenscheibe visualisiert werden. Auch die Unterschiede zwischen mit Eis gefüllten Poren und schon leeren, getrockneten Poren konnten aufgelöst werden. Dies macht es möglich, den Verlauf einer Gefriertrocknung zu verfolgen und nachzuvollziehen.
The development of a freeze-drying process on a micrometer scale hast not yet been visualized. With a new experimental setup, micro-CT measurements can be performed during a freeze-drying process. For the shown data, a frozen carrot disc was placed inside a round perplex container, which was evacuated through a rotatable hose. The whole container was then positioned in synchrotron radiation in the Topo/Tomo-beamline of the IPS, which enabled a full scan of the carrots pore structure each 5 minutes. Hereby, the differences between ice-filled pores and already dried, empty pores could be visualized. This enabled a visualization of the progress of a freeze-drying process.

The data is given as a .tif stack and can be viewed with Fiji/ImageJ. Simply drag and drop the file and you can scroll between the different times during drying. The time of the process is given in the form hh:mm in the top left corner. Bright structures are dense (cell walls, ice), while darker structures are less dense (vacuum, air). Notice that X and Y describe the horizontal dimensions of the carrot disc, while Z describes the height. As a result, the scan in the X-Y-layer shows a horizontal cut through the carrot, while the scan in the X-Z-layer shows a vertical cut.

The data is given as a .tif stack and can be viewed with Fiji/ImageJ. Simply drag and drop the file and you can scroll between the different times during drying. The time of the process is given in the form hh:mm in the top left corner. Bright structures are dense (cell walls, ice), while darker structures are less dense (vacuum, air). Notice that X and Y describe the horizontal dimensions of the carrot disc, while Z describes the height. As a result, the scan in the X-Y-layer shows a horizontal cut through the carrot, while the scan in the X-Z-layer shows a vertical cut.