Korte aanduiding: Werkwijze voor het zuiveren van bloedplasma.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van bloedplasma door het te behandelen met poedervormige of korrel vormige actieve kool bij een pH-waarde lager dan 7.

Uit een artikel van Shigeru Hayakawa e.a. in Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi band 7, (1980) blz. 531-537 is een werkwijze bekend voor het verwijderen van de componenten die een slechte smaak geven aan gevriesdroogd plasma, door het plasma bij een lage pH te behandelen met actieve kool. Daarbij wordt poedervormige actieve kool met een deeltjesgrootte van 38 pm toegevoegd aan plasma en het mengsel wordt geroerd gedurende één uur bij een temperatuur van 4 °C waarna het mengsel wordt gecentrifugeerd.

In een meer recent artikel van Masayoshi Saito e.a. gepubliceerd in Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi band nr. 4 (1987) blz. 223-228 getiteld "Emulsifying Properties of Blood Protein" wordt de zuivering van bloedplasma aangegeven, waarbij diverse bewerkingen worden uitgevoerd; daarin is ook de verwijdering van vet uit eiwit aangegeven waartoe actieve kool wordt toegevoegd aan het te zuiveren plasma, door het mengsel te roeren bij een pH van 3,0. Na roeren gedurende één uur wordt het mengsel gecentrifugeerd en gefiltreerd om de actieve kool weer te verwijderen. In het artikel is aangegeven dat door de behandeling met actieve kool de emulgerende activiteit van het behandelde plasma aanzienlijk werd verlaagd.

Voor industriële toepassing is er een steeds groter wordende behoefte aan zuiver bloedplasma, te weten bloedplasma dat neutraal van smaak en geur is en wit van kleur. Thans is een werkwijze gevonden om bloedplasma te zuiveren zodat een wit poedervormig plasma wordt verkregen dat vrij is van smaak en geur en de werkwijze volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat de zuivering continu wordt uitgevoerd door het bloedplasma met een pH van 2-5 te leiden door een kolom gevuld met actieve kool, waarvan de deeltjesgrootte in hoofdzaak is gelegen tussen 50 en 500 pm. De actieve kool in de kolom kan regelmatig worden geregenereerd, welke regeneratie evenens deel uitmaakt van de werkwijze volgens de uitvinding.

Bloed afkomstig uit slachthuizen wordt tot nu toe beschouwd als een afvalprodukt, hoewel dit bloed grote hoeveelheden nog bruikbare eiwitten bevat in het bloedplasma. Dit bloedplasma wordt echter niet toegepast vanwege de ongewenste smaak en kleur, hetgeen waarschijnlijk wordt veroorzaakt door aldehyden die ontstaan als oxidatieprodukten van onverzadigde vetzuren en door aanwezig hemoglobine dat met name van belang is voor de kleur. Verder moeten laag moleculaire stoffen en onverzadigde vetzuren uit het te zuiveren plasma worden verwijderd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt het bloedplasma waarvan wordt uitgegaan voorbehandeld met verdund zoutzuur en het ontstane neerslag wordt afgescheiden en dit voorgezuiverde plasma wordt naar de kolom gevoerd die gevuld is met actieve kool. Het uit de kolom verkregen vloeibare produkt dat het gezuiverde bloedplasma bevat, wordt geconcentreerd en daarna gesproeidroogd tot een droog, kleurloos poeder met verbeterde organoleptische eigenschappen. Het regeneren van de kolom heeft plaats door de kolom gevuld met actieve kool te spoelen met een loogoplossing bij een temperatuur van bij voorkeur 45-50 °C. Vervolgens wordt de geregenereerde kool gewassen met water en weer aangezuurd tot een pH van 2-5. Hiertoe wordt bij voorkeur een citraatbuffer toegepast.

Verdere van belang zijnde parameters zijn de verblijftijd en de temperatuur in de kolom gebleken. De verblijftijd van het te zuiveren plasma kan worden geregeld door het plasma relatief snel of langzaam door de kolom te leiden of door bij een relatief snelle doorvoer het plasma te recirculeren en meerdere keren door de kolom te voeren. Een verblijftijd van ongeveer 4-10 uren in de kolom leidt in de meeste uitvoeringsvormen tot gewenst resultaat. Uit verdere proeven is gebleken dat het de voorkeur verdient de temperatuur in de kolom te houden tussen 15 °C en 35 °C. Beneden een temperatuur van 15 °C wordt binnen een redelijke verblijftijd geen voldoende zuivering verkregen en bij een temperatuur boven 35 °C ontstaat gel vorming van het in het plasma aanwezige eiwit. Daarom verdient het de voorkeur de temperatuur in de kolom te houden tussen 15 en 35 °C, hetgeen als een voordeel kan worden gezien van de onderhavige werkwijze omdat dan meestal kan worden gewerkt bij omgevingstemperatuur.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening waarin schematisch de inrichting is weergegeven die wordt toegepast voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

In de tekening geeft: fig. 1 schematisch de inrichting weer die wordt toegepast volgens de uitvinding en fig. 2 geeft grafisch de verbetering van de kleur aan na verloop van tijd met als variabele de deeltjesgrootte van de actieve kool.

In fig. 1 is schematisch de opbouw weergegeven van de apparatuur waarin de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast. Om de werkwijze continu te kunnen uitvoeren in een kolom 1, die is gevuld met actieve kool, die regelmatig kan worden geregenereerd, verdient het aanbeveling dat twee kolommen parallel zijn geschakeld, zodat wanneer de ene kolom wordt gebruikt voor het zuiveren van plasma de andere kolom kan worden geregenereerd en de werkwijze continu kan worden uitgevoerd. Het zal echter duidelijk zijn dat ook kan worden gewerkt met één kolom of meer dan twee kolommen. Het te zuiveren plasma afkomstig uit bijvoorbeeld een slachterij van dieren, wordt via leiding 11 toegevoerd aan menger 2 waarin het plasma op een pH van ongeveer 4 wordt gebracht met behulp van 10% HCl-oplossing in water, toegevoerd via leiding 12. Het daarbij ontstane neerslag wordt uit de vloeistof verwijderd in centrifuge 7 door het ontstane mengsel in menger 2 met behulp van pomp 30 en via leiding 13 toe te voeren aan centrifuge 7. Hieruit wordt een suspensie verwijderd via leiding 14 en de bovenstaande heldere vloeistof wordt via leiding 15 naar een buffervat 3 gevoerd, waarbij indien nodig, de vloeistof kan worden gebracht op een gewenste temperatuur. Vanuit vat 3 wordt de vloeistof via leiding 16 en 17, 17' toegevoerd aan kolom 1, 1' waarin de eigenlijke zuivering plaatsheeft. Om de doorstroomsnelheid van het plasma door de kolom te regelen en daarmee de verblijftijd in de kolom, is in leiding 16 een pomp 30 opgenomen. Kolom 1, 1' is gevuld met actieve kool zoals Norit met een deeltjesgrootte van 50-500 pm. Kolom 1, Γ is voorzien van twee platen of stevige netwerkvormige organen 18, 18' en 28, 28' om het bed met actieve kool op zijn plaats te houden. Het zal duidelijk zijn dat de door-laatopeningen in de platen 18 en 28 zijn afgestemd op de deeltjesgrootte van de actieve kool, op zodanige wijze dat geen actieve kool wordt meegevoerd met de vloeistof. In de tekening is aangegeven dat de actieve kool van boven naar beneden wordt doorstroomd met de plasmabevattende vloeistof en met het regeneratiemiddel, doch het zal duidelijk zijn dat het ook mogelijk is de vloei stof stroom van beneden naar boven te doen plaatshebben. In de kolom wordt bij voorkeur een temperatuur gehandhaafd van ongeveer 25 °C, waartoe niet weergegeven temperatuurregelende apparatuur kan worden toegepast. De verblijftijd van het bloedplasma in de kolom is bij voorkeur 2-10 uren, afhankelijk van de zuiveringsgraad van de actieve kool, de mate van verontreiniging van het uitgangsmateriaal, de temperatuur, de pH en eventueel andere variabelen. Na adsorptie van de ongewenste geur-, kleur- en smaakcomponenten aan de actieve kool wordt het plasma in vloeibare toestand afgevoerd via leiding 19, 19', of eventueel gerecirculeerd via leiding 32, 32' en 33 naar vat 3. Na afvoer via leiding 19, 19' wordt het vloeibare produkt geconcentreerd en daarna gevriesdroogd of op andere wijze bewerkt zoals door sproeidrogen of ultrafiltratie ter verkrijging van een wit, reukloos en smaakloos plasmapoeder. In fig. 1 zijn afsluiters aangegeven met 31 en pompen met verwijzingscijfer 30. Het regeneren van de actieve kool in kolom 1, 1' heeft plaats door de vloeistoftoevoer via leiding 27, 27'. Nadat de plasmatoevoer aan kolom 1 is gestopt of overgeschakeld op kolom 1' wordt de actieve kool gespoeld met water dat wordt toegevoerd vanuit voorraadvat 4 en via leiding 24. Vervolgens wordt gedurende ongeveer 30 minuten 1 N NaOH gecirculeerd tussen voorraadvat 5, leiding 25, 27 kolom 1 en afvoer 20. Bij recirculatie wordt de via leiding 20 afgevoerde vloeistof weer toegevoerd aan voorraadvat 5 via leiding 22. Bij het doorvoeren van de NaOH-oplossing wordt de temperatuur van de kolom 1 gebracht op 45-50 °C om de regeneratie te bespoedigen. Daarna wordt de loog weggespoeld met water toegevoerd aan de kolom vanuit voorraadvat 4, welke voorraadvaten 4, 5 en 6 eventueel ook kunnen zijn voorzien van niet weergegeven temperatuurregelende organen. Nadat de loog is verwijderd uit de kolom wordt de actieve kool weer op een gewenste pH-waarde lager dan 7 gebracht met behulp van een zure buffer die wordt toegevoegd uit voorraadvat 6 en via leiding 26, welke vloeistof ook kan worden gerecirculeerd tussen voorraadvat 6, leiding 20 en leiding 23. Bij voorkeur wordt een citraatbuffer gebruikt met een pH van 4. Daarbij kan ook de temperatuur weer worden verlaagd tot ongeveer 25 °C zodat de kolom weer kan worden gebruikt voor het zuiveren van toe te voeren bloedplasma.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

De kolom met een hoogte van 20 cm en een diameter van 2,6 cm werd gevuld met 24 g actieve kool (Norit CN-1 met een deeltjesgrootte van 250-500 μπι). Deze hoeveelheid actieve kool komt overeen met 106 ml. De openingen in de platen 18 en 28 waren 50 pm.

Voordat de kolom werd gebruikt werd deze gespoeld met water.

Plasma in een hoeveelheid van 600 ml, gebracht op een pH van 4,0, met 10% HCl-oplossing in water werd, na filtreren en centrifugeren, aan de kolom toegevoerd met een stroomsnelheid van 30 ml/min. Nadat eerst een hoeveelheid water uit de kolom is verdrongen, komt na 60 ml water eiwit uit de kolom dat wordt gerecirculeerd in de kolom met een snelheid van 30 ml/min. De temperatuur werd gehouden op 25 °C.

De kwaliteit van het plasma wordt beoordeeld op de kleur. Deze kleur wordt ingedeeld in een klasse variërende van 0 tot 6, waarbij 0 de beste kleur is en 6 komt overeen met de slechtste kleurwaarde. Het toegevoerde plasma, waarvan is uitgegaan heeft een kleur van 3,3.

In tabel A is aangegeven welke kleur voor het eindprodukt wordt verkregen in afhankelijkheid van de tijd.

TABEL A

tijd (uren) 01 4 5 8 9 12 16 20 kleur 3,3 2,3 1,2 1 1 0,9 0,8 0,75 0,7

Uit verdere proefnemingen blijkt dat een fijnere korrel-grootte leidt tot een beter eindprodukt in een kortere tijd, doch door het gebruik van een fijner poeder kunnen eerder verstoppingen optreden en bestaat een grotere drukval over de kolom. Bij de uitvoeringsvorm van voorbeeld I is de drukval over het systeem 2,5 bar en over de kolom 0,7 bar.

Voorbeeld II

Om de invloed te onderzoeken van de korrelgrootte van de actieve kool op de kwaliteit van het eindprodukt werd de actieve kool voorbehandeld zoals aangegeven in voorbeeld I, waarbij echter de kolom werd gevuld met steeds een andere fraktie actieve kool. Het doorleiden van plasma had plaats zonder recirculatie en de verblijftijd werd geregeld door het variëren van de doorstroomsnelheid.

De daarbij gebruikte fracties zijn de volgende: 1: grof granulaat ( 500 μηι) granulaat 2: 500-250 μηι granulaat 3: 250-150 μηι granulaat 4: 150-90 μηι poeder 5: 90-75 μηι poeder 6: 75-50 pm poeder 7: 50 pm poeder

De kleuren werden bepaald na een verblijftijd van respectievelijk 0,5 uur en na 1- 2- 3- 4 en 19 uren, waarbij na 4 uren ongeveer 50 ml vloeibaar plasma is verkregen.

De verkregen gegevens zijn samengevat in tabel B

De gegevens van tabel B zijn grafisch weergegeven in fig. 2. Uit de gegevens van tabel B blijkt dat de fijnere fracties betere resultaten geven dan de fracties van de grotere deeltjes. Fractie 7 geeft ten aanzien van de kleur wel de beste resultaten, maar de deeltjes die kleiner zijn dan 50 pm leiden tot een minder economische uitvoering van het procédé. De fractie met deeltjes boven 500 pm geven een aanzienlijk slechter resultaat na 1 uur en zeker na 19 uren dan de fracties waarvan de deeltjes in hoofdzaak kleiner zijn dan 500 pm.

Uit de grafiek blijkt verder dat het doorleiden van het te zuiveren plasma gedurende een tijdsduur langer dan 4 uren, afhankelijk van de doorstroomsnelheid, nagenoeg niet meer tot een beter resultaat leidt.

Voorbeeld III

De invloed van de verblijftijd in de kolom op de kleur van het plasma werd nogmaals bepaald door de werkwijze volgens voorbeeld I te herhalen, waarbij thans echter actieve kool werd gebruikt met een deeltjesgrootte kleiner dan toegepast in voorbeeld I.

De toegepaste actieve kool was Norit CN-1 met een deeltjes-diameter van 50-75 pm. De kolom werd gehouden op een temperatuur van 25 °C. De doorstroomsnelheid werd ingesteld op 30 ml/min. De drukval over het gehele systeem was 3,2 bar en de drukval over de kolom was 1,4 bar. De gemeten kleur na een aantal uren recirculeren is weergegeven in tabel C.

TABEL C

tijd (uren) 0 1 2 3 4 6 10 14 21 kleur 3,6 2,1 1,8 1,5 1,5 1,2 0,8 0,6 0,5

Uit de gegevens van tabel C blijkt opnieuw dat het recirculeren een goede mogelijkheid geeft om de verblijftijd te verlengen en om de gewenste kleur van het geproduceerde plasma te verkrijgen binnen ongeveer 12 uren. Na 4 uren is ongeveer 600 ml plasma gerecirculeerd .

Voorbeeld IV.

De werkwijze van voorbeeld III werd herhaald, waarbij nu echter werd nagegaan welke reinigende werking kan worden verkregen met een geregenereerde kolom. Na recirculeren gedurende 4 uren werd de kleur bepaald en de kolom geregenereerd. Tijdens de regeneratie werd de temperatuur gehouden op dezelfde waarde als tijdens de recirculatie, te weten op 25 °C.

De regeneratie werd als volgt uitgevoerd. Het plasma werd van de kolom verwijderd door het doorleiden van 300 ml water. Daarna werd 300 ml 0,5 M NaOH gerecirculeerd. Vervolgens werd NaOH verwijderd door spoelen met 300 ml water en dan werd 600 ml 0,8% citraatbuffer met een pH van 4 doorgeleid.

Het plasma waarvan werd uitgegaan had een kleurwaarde van 3,3 en na 4 uren was de kleur gebracht op een waarde van 1,2.

Na zes keer regeneren was de kleur van het plasma na 4 uren recirculatie nog steeds 1,2. Na de zevende en achtste regeneratie bedroeg de kleurwaarde 1,4 terwijl na de achtste regeneratie de kleurwaarde opliep tot 1,6 en 1,7. Na de elfde regeneratie werd een extra reiniging met loog toegepast bij een temperatuur van 45 °C. Door de reiniging bij verhoogde temperatuur werd een actievere koolsoort verkregen waar de regeneraties 14-17 leidden tot een kleur van 1,1, welke kleurwaarde tot de tweeëntwintigste regeneratie langzaam opliep tot 1,2. Hieruit blijkt dat de kolom ten minste 22 maal kan worden geregenereerd zonder dat de werking van de actieve kool minder wordt. Wel moet de regeneratie ongeveer halverwege dan worden uitgevoerd bij een hogere temperatuur, te weten ongeveer 50 °C.

Voorbeeld V.

De werkwijze van voorbeeld III werd herhaald, waarbij thans echter de temperatuur van de kolom werd gewijzigd om de invloed te bepalen van de temperatuur op de activiteit van de actieve kool. De temperatuur van de kolom werd gewijzigd zodat de zuivering werd uitgevoerd bij respectievelijk 15, 25, 30 en 35 °C. Daarbij bleek dat bij een kol omtemperatuur van 15 °C de reiniging slechts langzaam plaatshad, hetgeen betekent dat na 4 uren de kleur een waarde had van ongeveer 2, terwijl bij 25 °C de kleur na 4 uren een waarde had van 1,5. Bij de temperaturen van 25, 30 en 35 °C werd een nagenoeg even snelle zuivering waargenomen, maar boven 35 °C trad een licht mate van gel vorming op in het eiwit, zodat het aanbeveling verdient de zuivering niet uit te voeren bij een temperatuur boven 35 °C. De resultaten van dit voorbeeld wijzen erop dat de temperatuur van de kolom tijdens de reiniging niet kritisch is binnen het gebied van 25-35 °C.