Способ консервирования (сублимационной сушки) жидких и пастообразных биопрепаратов



Способ консервирования (сублимационной сушки) жидких и пастообразных биопрепаратов
Способ консервирования (сублимационной сушки) жидких и пастообразных биопрепаратов

 


Владельцы патента RU 2413147:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет прикладной биотехнологии" (RU)

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической, медицинской и химической промышленности. Стеклянные емкости с плоским дном, содержащие биопрепараты, помещают в противень с низкотемпературной средой. Толщина слоя низкотемпературной среды в противне, как минимум, вдвое превышает толщину слоя замораживаемого биопрепарата в емкости. В качестве среды используют водный раствор хлорида кальция. Проводят замораживание и последующую сублимационную сушку. Изобретение позволяет сократить время проведения процесса и получить продукт с развитой капиллярно-пористой структурой. 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способам сублимационного консервирования жидких и пастообразных биопрепаратов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, медицинской и химической отраслях промышленности.

Известен способ лиофильной сушки биопрепарата путем введения в раствор биопрепарата перед сушкой защитной среды для создания преимущественно аморфно-кристаллической структуры при последующем замораживании. Это приводит к повышению уровня сохранности биологической активности препарата [Авторское свидетельство №2111426, F26 b5/06].

Недостатком такого способа является то, что необходим дополнительный рентгенографический или термографический анализ для подбора вещества - наполнителя (смеси компонентов) с требуемой температурой замерзания в составе жидкой фазы биопрепарата. Кроме того, возможно неравномерное перемешивание вещества - наполнителя, что можно визуально не обнаружить. И наконец, не всегда разрешено внесение дополнительных компонентов в состав исходного биопрепарата.

Ранее предложен способ сублимационной сушки, включающий замораживание кусков продукта и погружение их в жидкую теплопередающую среду. Погружение кусков продукта в жидкую теплопередающую среду осуществляют перед замораживанием на глубину 3/10-8/10 от высоты кусков. В качестве жидкой теплопередающей среды используют говяжий жир или кровь убойных животных [Авторское свидетельство №1015877, А23 b4/037].

Недостатком такого способа является то, что продукт в процессе сушки контактирует с замороженной теплопроводящей жидкостью, нарушается состав на границе контакта и теплофизические характеристики, в том числе и в самих замороженных теплопроводящих жидкостях. Дополнительным отрицательным фактором являются возникающие при этом проблемы санитарной безопасности.

Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому способу является способ сублимационной сушки биологических материалов в противне, днище которого с внутренней стороны емкости выполнено с рисками, имеющими в поперечном сечении клинообразную форму и высоту [Авторское свидетельство №1832890, F26B 5/06].

Предлагаемый способ также имеет ряд недостатков. Во-первых, данное техническое решение не предназначено для замораживания препаратов в фасованном виде (ампулы, флаконы, емкости и т.д.), так как повышение площади поверхности контактирования и смачивания с помощью нанесения рисок клинообразной формы возможно только при непосредственном контакте замораживаемых жидких и пастообразных материалов с внутренней поверхностью металлического противня. Во-вторых, при сушке в емкостях, наличие разреженной среды в зазорах клинообразных рисок представляет собой большое термическое сопротивление процессу передачи тепла от противня к препарату, что соответственно удлиняет процесс сушки. Кроме того, замораживание сплошных слоев жидких материалов в металлических емкостях приводит к вспучиванию в центре слоя по причине расширения в ходе замораживания. Локальное увеличение толщины высушиваемого замороженного слоя приводит к неравномерности процесса по времени.

Задача предлагаемого изобретения направлена на разработку способа консервирования биопрепаратов, позволяющего:

- интенсифицировать процесс как замораживания, так и сушки, посредством создания благоприятных условий передачи теплоты преимущественно по вертикальным кристаллам льда, обладающих высокой теплопроводностью;

- улучшить качество высушенных объектов (полной и быстрой способностью смачивания, высокой степенью регидратации, исключением недосушенных зон - "линз") за счет образования вертикально-ориентированных каналов в толще объекта сушки биопрепарата в результате сублимации влаги из разветвленных вертикально-ориентированных кристаллов льда и образования крупных каналов-пустот.

Указанная задача решается в предложенном способе сублимационного консервирования жидких и пастообразных биопрепаратов, в котором согласно изобретению теплоотвод при замораживании биообъектов в стеклянных емкостях протекает преимущественно от дна противня, заполненного жидкой низкотемпературной средой, что приводит к образованию преимущественно вертикально-ориентированных кристаллов льда, чем достигается интенсивный теплоподвод в зону сублимации при сублимационной сушке и, в конечном счете, обеспечивается высокая степень регидратации обезвоженного биоматериала за счет образования развитой капиллярно-пористой структуры.

Новым в способе сублимационного консервирования жидких и пастообразных биопрепаратов является то, что предварительно заготовленные емкости с биопрепаратом помещают в среду с низкой температурой замораживания на противне, с учетом того, что толщина слоя низкотемпературной среды в противне должна как минимум вдвое превышать толщину замораживаемого биопрепарата в емкости. Это является основным условием аккумулирования достаточного количества холода низкотемпературной жидкостью для последующего замораживания (см. чертеж, где 1 - противень, 2 - низкотемпературная среда, 3 - емкость с биообъектом). Кроме того, регулирование условий замораживания осуществляется посредством варьирования концентрации низкотемпературной среды. В качестве низкотемпературной среды предусматривается использование водно-солевых растворов с различной концентрацией соли.

Последующее проведение стадии замораживания объекта сушки в условиях низкотемпературной среды обеспечивает отвод теплоты главным образом от дна емкости, тем самым стимулируя рост кристаллов льда, преимущественно вертикально ориентированных, что приводит к формированию преимущественно вертикальных кристаллов льда, обладающих относительно большой теплопроводностью. Это обстоятельство обеспечивает интенсификацию, собственно, процесса сублимационной сушки - тепловой поток передается в зону сублимации по кристаллам льда. Сохранение развитой капиллярно-пористой структуры в высушенном биопрепарате позволяет достичь при регидратации равномерное и полное обводнение, что например, принципиально важно для фармпрепаратов.

При изменении массовой доли соли в растворе низкотемпературной среды температура замораживания ее либо понижается, либо повышается, что позволяет подобрать необходимую температуру низкотемпературной среды для управления температурой замораживания конкретного биопрепарата. При правильном подборе концентрации при последующем замораживании образуются кристаллы льда, направленные вертикально, что улучшает подвод теплоты в зону сублимации и обуславливает формирование сквозной капиллярно-пористой структуры в слое высушенного сублимацией биопрепарата.

Согласно изобретению способ реализуется следующим образом:

В противень с низкотемпературной средой помещают емкости с плоским дном (флаконы, ампулы и др.), заполненные жидким или пастообразным биообъектом, при этом толщина слоя низкотемпературной среды должна не менее чем в два раза превышать толщину слоя замораживаемого биопрепарата в емкости.

Далее происходит процесс замораживания биопрепарата. На следующей стадии емкости с замороженным биопрепаратом подвергаются вакуумной сублимационной сушке до конечной влажности 2±0,5%.

Общее время, включая стадию подготовки низкотемпературной среды, замораживания, сушки не превышает 30 часов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Предварительно готовят образцы №1, 2, 3 биопрепарата: для этого 100 г селезенки КРС измельчают на куттере, заливают 1 л физ. раствора, перемешивают, оставляя в холодильнике на 24 ч, после чего фильтруют через марлю. Далее в противень из нержавеющей стали, с водным раствором CaCl2 концентрацией 23,8%, помещают подготовленные стеклянные емкости с образцами №1 слоем 15 мм. Замораживают биопрепарат 5 часов с температурой среды минус 25°С до необходимой температуры. Параллельно замораживают образцы №2. Готовые замороженные образцы №1, 2 переносят в камеру сублимационной установки ЛС-1000 для последующей сушки в мягких условиях при рабочем давлении 10-12 Па, температуре десублиматора минус 34-36°С в течение 16,5-18 ч. Конечная температура материала 32-34°С.

Оценочные показатели сведены в таблице 1.

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, в качестве среды используют водный раствор CaCl2 концентрацией 20,9% (образец №3).

Оценочные показатели сведены в таблице 1.

Вывод: согласно полученным данным выявлено, что применение замораживания биопрепаратов в низкотемпературной среде позволяет сократить время замораживания и последующей сушки, причем высушенный образец обладает высокими качественными характеристиками, отвечающими требованиям к сублимационным продуктам (быстро растворяется для введения инъекций), кроме того, использование в качестве низкотемпературной среды водно-соляного раствора CaCl2 концентрацией 23,8% более рационально, чем концентрацией 20,9%.

Пример 3.

В противень из нержавеющей стали с водным раствором CaCl2 концентрацией 20,9% помещают стерильные подготовленные чашки Петри с образцом №4 питательной среды С199 слоем 10 мм и помещают в морозильную камеру на 5 часов при температуре минус 18°С. Параллельно замораживают в морозильной камере образец №6 питательной среды С199, расфасованные в чашки Петри без предварительной подготовки. Готовые образцы переносят в камеру сублимационной установки ЛС-1000 для последующей сушки при рабочем давлении 10-12 Па, температуре десублиматора минус 34-36°С в течение 15-24 ч. Конечная температура материала 36-38°С. Оценочные показатели представлены в таблице 2.

Пример 4. осуществляют аналогично примеру 3 с использованием водного раствора CaCl2 концентрацией 24,7% (образец №6). Оценочные показатели представлены в таблице 2.

Вывод. Качественные показатели высушенных образцов №4 и №6 среды С199 высокие, соответствующие сублимационному обезвоживанию, в случае использования низкотемпературной среды водно-соляного раствора CaCl2 с концентрацией 24,7% более рационально, чем с концентрацией 20,9%. Образец №5 содержит большое количество влаги, требует дополнительной обработки.

Проанализировав полученные результаты, установлено, что предлагаемый способ позволяет сократить длительность сублимационной сушки на 10-15%, а также получить биоматериал с высокой регидратирующей способностью за счет формирования развитой капиллярно-пористой структуры в обезвоженном образце.

Способ сублимационного консервирования жидких и пастообразных биопрепаратов, отличающийся тем, что стеклянные емкости с плоским дном, содержащие биопрепараты, помещают в противень с низкотемпературной средой, причем толщина слоя низкотемпературной среды в противне, как минимум, вдвое превышает толщину слоя замораживаемого биопрепарата в емкости, в качестве среды используют водный раствор хлорида кальция и проводят замораживание, и последующую сублимационную сушку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к производству вакцин, а именно к способу приготовления лиофилизированного материала, включающему: использование контейнера, ограниченного оболочкой, имеющей проницаемую область, и содержащего дисперсию материала в жидкости-носителе, причем указанную оболочку, имеющую проницаемую область, пронизывают пенетратором, так что он создает канал через оболочку для обеспечения сообщения между внутренней частью и наружной частью контейнера, когда пенетратор прошел через проницаемую область, испарение жидкости-носителя из контейнера через указанный канал и выведение пенетратора из проницаемой области, при этом пенетратор содержит в целом конический элемент с отверстием, смежным с его вершиной, открытым основанием или отверстием, смежным с его основанием, и с каналом, проходящим через пенетратор, соединяющим эти два отверстия, так что вершина пенетратора может проходить через проницаемую область, и пар жидкости-носителя может входить в вершину, проходить через полую внутреннюю часть конуса и выходить наружу, причем указанный способ выполняют внутри стерильной оболочки, температуру которой можно изменять между температурой окружающей среды и температурой, при которой жидкость-носитель замерзает, а атмосферное давление которой можно изменять между давлением окружающей среды и пониженным атмосферным давлением.

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к оборудованию для вакуум-сублимационной сушки, и может быть использовано в пищевой, химической, биомедицинской и микробиологической промышленности.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки (сушки) веществ и материалов и может быть использовано в пищевой, медицинской и других отраслях промышленности, а также для переработки и утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть использовано для сублимационной сушки. .

Изобретение относится к технике сушки жидких термолабильных продуктов и может быть использовано в пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности. .

Изобретение относится к сушильной технике термолабильных материалов под вакуумом и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, медицинской, химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в химической, микробиологической и пищевой отраслях промышленности. .

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для вакуумной сублимационной сушки замороженных растворов или суспензий, вакуумной сублимационной сушки замороженных пищевых продуктов, а также для концентрирования или сушки жидких растворов и суспензий.
Изобретение относится к способу получения порошкообразных материалов из фторсодержащих полимеров

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов
Изобретение относится к фармацевтической технологии производства лиофилизированных препаратов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической, пищевой промышленности

Изобретение относится к способам лиофильного высушивания медицинских, иммунобиологических, диагностических и других препаратов, которые должны сохранять свою иммунохимическую или биологическую активность длительное время после высушивания, и может найти свое применение в области биологической химии, иммунодиагностики и фармацевтики

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов

Изобретение относится к получению фторполимерных порошковых материалов

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процессов получения и вакуум-сублимационной сушки ферментных препараторов в микробиологической, медицинской, фармацевтической и пищевой промышленности

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов

Предлагаются три варианта устройств для серийной сублимационной сушки фармацевтических растворов в медицинских полых телах и три способа контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах. Устройство для серийной сублимационной сушки фармацевтических растворов в медицинских полых телах по первому варианту содержит устройство сублимационной сушки и, по меньшей мере, одну камеру (9), причем предусмотрена возможность получения с помощью, по меньшей мере, одной камеры (9) изображений, по меньшей мере, одного предназначенного для сублимационной сушки фармацевтического раствора, причем предусмотрена возможность использования изображений для управления и/или контролирования процесса сублимационной сушки, согласно изобретению, камера (9) установлена с возможностью получения изображений из внутреннего пространства (1) устройства сублимационной сушки. Устройство по второму варианту отличается от первого тем, что камера (9) установлена во внутреннем пространстве (1); по третьему варианту отличается от первого и второго тем, что оно содержит оценочное устройство, которое выполнено с возможностью осуществления оценки полученных изображений с учетом состояния сублимируемого препарата в каждый момент процесса, причем оценочное устройство на основании оценки изображений обеспечивает изменение параметров процесса сублимационной сушки. Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов медицинских полых телах по первому варианту при применении устройства по первому варианту заключается в том, что используют устройство для сублимационной сушки и, по меньшей мере, одну камеру (9), причем, по меньшей мере, одна камера (9) получает изображения, по меньшей мере, одного предназначенного для сублимационной сушки фармацевтического раствора, причем эти изображения используют для управления и/или контролирования процесса сублимационной сушки, отличающийся тем, что камерой (9) снимают изображения во внутреннем пространстве (1) устройства сублимационной сушки. Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах по второму варианту при применении устройства по второму варианту отличается от способа по первому варианту тем, что камеру (9) устанавливают во внутреннем пространстве (1) устройства сублимационной сушки и снимают с ее помощью изображения в этом внутреннем пространстве (1). Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах по третьему варианту при применении устройства по третьему варианту отличается от способа по первому и второму вариантам тем, что изображения оценивают с учетом состояния сублимируемого препарата в каждый момент процесса и на основании оценки изображений изменяют параметры процесса сублимационной сушки. 6 н. и 56 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх