Тема 19. Методы высушивания биопрепаратов

В настоящее время различают естественную сушку на открытом воздухе и искусственную, в специальных устройствах с организованным и регулируемым подводом сушильного агента.

Широкое применение на практике получили следующие методы сушки:

- сублимационный (лиофильный);

- конвективный;

- контактный;

- терморадиационный;

- токами высокой частоты;

- комбинированный.

Для одной группы препаратов и материалов могут быть использованы сравнительно жесткие режимы сушки и в качестве установок для реализации этих режимов используют распылительные сушилки. В настоящее время находят применение сушилки с кипящим слоем.

Для второй группы продуктов, особенно для биологических препаратов, в основном, используют методы сублимации (лиофилизации) и сублимационные установки различных конструкций, которые обеспечивают более мягкие режимы сушки. Эти требования объясняются тем, что во время обезвоживания биомассы в клетках могут происходить существенные изменения, вызванные повышением концентрации различных солей и соединений, воздействием температуры, кислорода воздуха (если он присутствует), изменением реакции среды и т.д. Эти изменения могут привести к образованию новых соединений, инактивации биологически активных веществ и гибели клеток.

Сублимационная (лиофильная) сушка

При производстве широкого ассортимента лечебно-профилактических и диагностических биопрепаратов наиболее широко используется метод замораживания-высушивания (сублимация), который был впервые применен в промышленных масштабах в 1935 г.

Сущность сублимационного высушивания состоит в том, что влага из замороженного состояния (льда) переходит в газообразное, минуя жидкую фазу.

Сушка продукта методом сублимации обладает рядом существенных преимуществ перед другими методами (в частности, распылительной сушкой):

- содержание влаги в продукте может быть доведено до крайне низкого уровня (1-3%);

- возможность сушки в емкостях (флаконы, ампулы) под вакуумом или в атмосфере инертного газа снижает окислительную денатурацию продукта;

- масса удаленной влаги легко определяется по снижению веса продукта.

Этот метод не может быть использован при высушивании продуктов, которые для образования льда требуют переохлаждения или при замораживании образуют пленку на поверхности, которая ограничивает выход паров сублимационной влаги.

Процесс сублимационного высушивания осуществляется в четыре стадии:

- предварительное замораживание;

- первичное высушивание (сублимация в вакууме);

- вторичное высушивание (досушивание) или вакуумная десорбция;

- окончание процесса сушки и извлечение высушенного материала.

Основным фактором, определяющим выживаемость микроорганизмов, качество и сохраняемость препаратов в период досушивания, следует считать температуру материалов, которая является функцией их физико-химических, биохимических и структурно-механических свойств. Для микроорганизмов доступны более низкие температуры досушивания.

Биологические препараты, подлежащие сублимационному высушиванию, сложны по своему составу. Помимо биологически активной части они содержат различные органические и неорганические соединения, а также значительное количество воды. При замораживании и последующем высушивании в биологических препаратах протекают различные физико-химические процессы. Конечный продукт сублимационной сушки – сухой биопрепарат имеет небольшую остаточную влажность, но ее величина существенным образом сказывается на качестве выпускаемых биопрепаратов. Известно, что чрезмерно обезвоженный биопрепарат необратимо утрачивает свою активность, повышенная остаточная влажность биопрепарат приводит к быстрой потере активности в процессе хранения.