Метод холодной вакуумной сушки широко используется в фармакологической промышленности. Эта технология позволяет изготавливать субстрат и максимально сохранять его полезные свойства. Чаще всего применяется для приготовления лекарств, действующим веществом которых являются бактерии и другие биологически активные компоненты. Обезвоженные этим методом препараты называются лиофилизатами.
История открытия и первое применение
Метод лиофилизации появился в начале прошлого столетия. Изобретен Жаком-Арсье д’Арссовалем и его ассистентом Фредериком Бордасом в биофизической лаборатории парижского университета College de France. Немногим позже эту технологию впервые применили в Сент-Луисе для сушки вируса бешенства, что послужило началом создания вакцины от этой болезни.
Во времена Второй мировой войны возникла необходимость в доставке сыворотки крови для раненых. Подходящих условий транспортировки тогда еще не было и препараты портились. С помощью сублимационной сушки удалось добиться долгой сохранности и полной жизнеспособности плазмы без ее охлаждения.
Затем лиофилизация была применена для массового производства сухого пенициллина, что помогло спасти миллионы человеческих жизней. С тех пор этот метод, несмотря на дороговизну, завоевал большую популярность в фармацевтике.
В настоящее время криодессикация нашла свое применение не только в медицине, но и в других отраслях. Это очень важное и ценное изобретение, имеющее большое значение в жизни людей.
Процесс лиофилизации помогает сохранить почти все свойства продуктов. Пища, подвергшаяся вакуумной сушке, в конечном счете практически не отличается от исходного сырья. Аналогично ведут себя и фармацевтические препараты. Они полностью сохраняют целостную структуру, становятся более стойкими к окружающим воздействиям и сохраняются долгое время.
К недостаткам этой технологии можно отнести энергозатратность, длительность процесса, а также использование сложного оборудования для создания вакуума.
Особенности технологии лиофилизации
Технология лиофилизации основана на явлении под названием сублимация. Вода испаряется даже в замороженном виде, а низкое давление окружающей среды ускоряет этот процесс.
Холодная сушка проходит в четыре этапа:
- Предварительная обработка продуктов перед замораживанием заключается в их концентрации и модификации состава. Кроме того, увеличивается поверхность сырья, а также удаляются летучие растворители.
- Заморозка является главной стадией. В лаборатории подготовленное вещество помещается в колбу, вращающуюся в специальной охлаждающей ванне. Вращение позволяет значительно увеличить площадь продукта и ускоряет процесс криодессикации. В промышленных масштабах применяются лиофильные сушилки. Этот этап наиболее ответственный и любые ошибки могут легко испортить конечный результат.
- Первичная сушка осуществляется при помощи понижения давления и небольшого нагрева. Тепло подаётся в минимальных количествах, чтобы не разрушить полезные свойства. Этот процесс направлен на полную сублимацию льда, он довольно долгий и может длиться несколько дней.
- Вторичная сушка нужна для удаления незамерзшей воды. Давление снижается ещё больше, а температура повышается.
После окончания всех этапов проводится нормализация давления. Вакуум заполняется инертными газами, после чего полученная субстанция герметизируется. воды в готовом продукте довольно низкое и составляет от 1 до 4 процентов.
Из-за сложности и продолжительности процесс получается довольно затратным. Обычно цена лиофилизата в несколько раз выше продуктов, полученных с помощью обычной распылительной сушки.
Сублимационная сушка в медицине
В фармакологии лиофилизатами принято называть порошкообразную или пористую форму лекарственного препарата, полученную путём вакуумной сушки жидкого или мягкого сырья. Перед употреблением их обычно разводят водой до нужной консистенции.
Чаще всего лиофилизация препаратов производится из водного раствора. Применение других растворителей, например, спирта, позволяет ускорить процесс сушки и повысить стабильность готового экстракта.
Многие иммуностимуляторы представляют собой лиофилизат определённых культур бактерий. Принцип действия таких препаратов напоминает вакцинацию. Вредоносные микроорганизмы в небольших количествах полностью безопасны. Попадая в организм, они заставляют иммунную систему вырабатывать новые антитела, тем самым повышая его защитные свойства.
Если человек в будущем заразится по-настоящему, он не заболеет. Нередко изготавливается лиофилизат для приготовления раствора, он используется при внутривенных и внутримышечных инъекциях. Самый известный пример — это пенициллин, который поступал в аптеки и медицинские учреждения в герметичных флаконах и разбавлялся водой непосредственно перед уколом.
Распространённые препараты-лиофилизаты:
- Гептор — это сухой порошок адеметионина 1,4-бутандисульфонат. Гепатопротектор с антидепрессивной активностью, который применяется в растворённом виде для инъекций. Гептрал является аналогом этого препарата.
- Постеризан содержит инактивированные бактерии кишечной палочки. Используется в проктологии. Помогает при лечении проблем в аноректальной области, стимулирует иммунитет, снижает воспаление и способствует регенерации тканей.
- Кортексин — ноотроп и психостимулятор. Применяется при черепно-мозговых травмах, нарушениях кровообращения в головном мозге, эпилепсии.
- Полиоксидония — это иммуномодулятор для внутримышечного введения.
- Бифидумбактерин — иммунностимулирующий бактериальный препарат, содержащий живые бифидобактерии. Применяется при кишечных расстройствах.
- Бронхомунал — профилактическое средство для предупреждения респираторных заболеваний. Содержит смесь лизатов нескольких культур бактерий, упакованную в капсулы.
- Фосфоглив — гепатопротекторное средство.
- Уро-ваксом — бактериальный лизат 18 штаммов, который используется с целью профилактики рецидивов, если имеется хроническая инфекция мочеполовой системы.
- Флорагин — набор лактобактерий. Применяется в гинекологии с целью нормализации вагинальной микрофлоры и профилактики воспалительных процессов и инфекций.
- Герпетад необходим для лечения первичного генитального герпеса и его рецидивов. Выпускается в виде таблеток, лиофилизата для инфузий, а также в форме крема.
- Ксефокам также вводится в организм с помощью инъекции. Это нестероидное противоспалительное средство с анестезирующим эффектом. Ксефокам применяется для купирования острого болевого синдрома средней и лёгкой степени.
Это лишь крохотная частица всех препаратов, для производства которых применяется технология лиофилизации. Несмотря на то что методу холодной сушки уже больше века, он с успехом применяется для изготовления новейших лекарств, которые улучшают качество жизни.
Описание препарата Бифидумбактерин
Бифидумбактерин — это типичный представитель иммунобиологического препарата, для изготовления которого используется метод лиофилизации. Он представляет собой обезвоженные культуры бифидобактерий.
На вид это кристаллическая масса бежевого цвета с сероватым оттенком и специфическим запахом, которая представляет собой лиофилизат. бактерий в одной дозе препарата не менее 10 млн. При растворении в воде образует непрозрачную взвесь.
Эффект лекарства основан на том, что, попадая в желудочно-кишечный тракт, бифидобактерии подавляют рост патогенных микроорганизмов. Нормализуется состояние кишечной микрофлоры, улучшается обмен веществ и предупреждается возникновение кишечных расстройств.
Показания к применению:
- острые кишечные инфекции,
- комплексное лечение детей с воспалением лёгких, сепсисом и гнойно-воспалительными процессами,
- острые и хронические воспаления толстой и тонкой кишки, протекающие на фоне нарушения внутренней микрофлоры,
- кишечные дисфункции, возникшие после прохождения антибактериальной, химической или лучевой терапии,
- слишком ранний переход новорождённых на искусственное кормление,
- недоношенные и слабые дети с анемией, рахитом, диатезом и коклюшем,
- беременным, находящимся в группе риска, имеющим нарушение вагинального секрета,
- бактериальные колиты.
Перед применением сухой лиофилизат разводится водой из расчёта 1 доза на 1 чайную ложку кипячёной воды комнатной температуры. Принимается за 20 минут до еды, а младенцам его дают непосредственно перед кормлением. Стоит заметить, что согласно инструкции по применению лиофилизата Бифидумбактерина, приготовление лекарства нужно производить непосредственно перед приёмом. Не допускается хранение готового раствора.
Для обработки соска и ореолы готовый препарат наносится стерильным тампоном за 20 минут до начала кормления. При интравагинальном введении пропитанный лекарством тампон размещается во влагалище на 2 часа.
Перед применением нужно обязательно проконсультироваться с врачом и внимательно изучить аннотацию к препарату. Цена препарата в РФ — около 150 рублей.
Производство сублимированного кофе
Холодная сушка нашла своё применение не только в фармакологии, она с успехом применяется в пищевой промышленности для сохранения вкуса запаха и полезных свойств. Полученные таким образом, продукты стоят дороже, но этот недостаток окупается превосходным качеством.
Растворимый кофе пользуется огромной популярностью благодаря удобству приготовления. Однако за комфорт приходится платить ухудшением вкуса. При изготовлении недорогого концентрата используется распылительная сушка, при которой частично теряется аромат натурального напитка.
Чтобы этого избежать и максимально передать насыщенный вкус, применяется технология холодной вакуумной сушки. Полученный таким образом сублимированный кофе — это лиофилизат, максимально сохранивший вкус и аромат натурального продукта.
Сперва сырые зёрна обжариваются и мелко измельчаются. Полученный порошок помещается в закрытую ёмкость с водой, где варится в течение 3 часов. Весь пар выходит по трубопроводам и собирается для извлечения из него эфирных масел. Если этого не сделать, весь кофейный аромат улетучится и конечный продукт получится пресным.
После длительной варки сгущённый кофейный экстракт очень быстро замораживается до температуры -50 градусов. Затем замороженный кофе дробится и помещается в специальные камеры с низким давлением для удаления жидкости. На выходе имеется почти готовый гранулированный продукт.
На завершающем этапе производства кофейные гранулы насыщаются собранными эфирными маслами. Нередко проводится дополнительная ароматизация натуральными или синтетическими веществами.
Как правило, настоящий сублимированный кофе стоит дороже порошкового или гранулированного.
Имеются противопоказания. Перед применением необходима консультация специалиста.