RU2043587C1

RU2043587C1 - Method of drying of biological materials

Info

Publication number: RU2043587C1
Application number: RU92001747A
Authority: RU
Inventors: А.И. Григоренко; Н.В. Крамской; А.В. Колосков; А.А. Махлай; А.Д. Горишний; И.П. Ашмарин
Original assignee: Вирусологический центр научно-исследовательского института микробиологии Министерства обороны РФ
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: drying of biological material. SUBSTANCE: prior to drying, biological material is additionally ground and mixed with carbohydrate-protein stabilizer, the amount of material in mixture being up to 50 mass percent and carbohydrate-protein relation being 3:2; and granular ion-exchange resin with granules within 160 to 630 μm, concentration of hydrogen ion being below 1% and swelling coefficient being not below 4.4 is used as adsorbent. Resin is preliminarily treated by Aerosil at a rate of 2% of the adsorbent mass, or by lactose at a rate of at least 15% prior to agitation, material and adsorbent are preliminarily chilled to a temperature of 6 to 4 C, and drying is conducted at a temperature not exceeding 20 C for 10 to 12 min. EFFECT: facilitated procedure.

Description

Изобретение относится к сушке биологического материала без применения тепла посредством контакта с сорбирующими телами путем перемешивания сорбирующих веществ, а именно способом, основанным на контактном обезвоживании биологических суспензий при смешивании с твердым сорбентом. The invention relates to the drying of biological material without the use of heat through contact with sorbent bodies by mixing sorbent substances, namely, a method based on contact dehydration of biological suspensions when mixed with a solid sorbent.

Известен способ сушки сыпучих материалов путем контактирования с твердым сыпучим адсорбентом при перемешивании с последующим отделением адсорбента и его регенерацией [1] Обезвоживанию этим способом могут быть подвергнуты зерно пшеницы, кормовые и лекарственные травы и другие вещества. Соотношение адсорбента к обезвоживаемому материалу должно составлять 10:2, при размере крупных частиц не более 10 мм. Согласно способу адсорбентами являются алюмосиликаты и активная окись алюминия. Недостатком способа является то, что используемые в нем адсорбенты обладают низкой адсорбирующей способностью, так как они поглощают не более 20% влаги и, следовательно, для сушки жидких препаратов, содержащих 90% влаги, не пригодны. Кроме того, алюмосиликаты и активная окись алюминия обладают низкими прочностными характеристиками. Неотъемлемым атрибутом же контактного способа обезвоживания является стадия смешения адсорбента с обезвоживаемым материалом. Как правило, эта стадия осуществляется в шаровых смесителях. В связи с этим адсорбенты, обладающие низкими прочностными свойствами, подвергаются измельчению и, следовательно, затруднен процесс отделения биопрепарата от адсорбента. A known method of drying bulk materials by contacting with a solid bulk adsorbent with stirring, followed by separation of the adsorbent and its regeneration [1] Wheat, fodder and medicinal herbs and other substances can be dehydrated by this method. The ratio of adsorbent to dehydrated material should be 10: 2, with a large particle size of not more than 10 mm. According to the method, the adsorbents are aluminosilicates and active alumina. The disadvantage of this method is that the adsorbents used in it have a low adsorption capacity, since they absorb no more than 20% moisture and, therefore, are not suitable for drying liquid preparations containing 90% moisture. In addition, aluminosilicates and active alumina have low strength characteristics. An integral attribute of the contact dehydration method is the stage of mixing the adsorbent with the dehydrated material. As a rule, this stage is carried out in ball mixers. In this regard, adsorbents with low strength properties are subjected to grinding and, therefore, the process of separating the biological product from the adsorbent is difficult.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сухих молочно-кислых бактериальных препаратов [2]
Сушка биологического материала согласно изобретению осуществляется в несколько стадий: накопление биомассы молочно-кислых бактерий, отделение биомассы от субстрата, концентрирование, частичное контактное обезвоживание адсорбентом и досушивание. В качестве адсорбента используется картофельная мука или отруби.Closest to the proposed method according to the technical nature and the achieved result is a method for producing dry lactic acid bacterial preparations [2]
Drying of the biological material according to the invention is carried out in several stages: the accumulation of biomass of lactic acid bacteria, the separation of biomass from the substrate, concentration, partial contact dehydration with adsorbent and drying. As an adsorbent, potato flour or bran is used.

Недостатком данного способа является многостадийность при высушивании, использование на конечной стадии распылительной сушилки, которая предполагает ведение процесса примерно при 40^оС. Известно, что сам процесс распыления, и в особенности при его проведении в условиях высокой температуры, оказывает инактивирующее воздействие на термолабильные организмы.A disadvantage of this method is a multistage during drying, using a spray dryer at final stage which involves conducting the process at about 40 ° ^C. It is known that the sputtering process itself, especially when it is conducting a high temperature, has an inactivating effect on the thermolabile organisms.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта и ускорение процесса. The aim of the invention is to improve the quality of the finished product and speed up the process.

Это достигается тем, что в способе сушки биологических материалов путем контактирования с твердым сыпучим адсорбентом при перемешивании перед сушкой биологический материал дополнительно измельчают, смешивают с углеводно-белковым стабилизатором при соотношении углевод-белок 3-2 и при суммарном его содержании в биологической жидкости до 50% по массе, а в качестве адсорбента используют гранулированную ионообменную смолу с диаметром гранул 160-630 мкм, концентрацией иона водорода не менее 8,0 ед. рН, остаточной влажностью менее 1% и коэффициентом набухания не ниже 4,4, обработанную аэросилом из расчета не менее 2% от массы адсорбента или лактозой из расчета не менее 15% от массы адсорбента. При этом перед перемешиванием все компоненты захолаживают до 6±4^оС, а сушку проводят в условиях температуры, не превышающей 20^оС, в течение 10-12 мин.This is achieved by the fact that in the method of drying biological materials by contacting with a solid granular adsorbent with stirring before drying, the biological material is additionally crushed, mixed with a carbohydrate-protein stabilizer with a carbohydrate-protein ratio of 3-2 and with its total content in biological fluid up to 50% by mass, and as an adsorbent using granular ion-exchange resin with a diameter of granules of 160-630 microns, a concentration of hydrogen ion of at least 8.0 units pH, residual humidity less than 1% and a swelling coefficient of at least 4.4, treated with aerosil based on at least 2% by weight of the adsorbent or lactose based on at least 15% by weight of the adsorbent. Thus, prior to mixing all the ingredients quenched to 6 ± 4 ^{° C,} and drying is carried out under temperature conditions not exceeding ²⁰ ° C for 10-12 min.

Новым в предлагаемом способе является введение дополнительных операций по подготовке биологического материала к сушке, а именно его измельчение и смешивание с углеводно-белковым стабилизатором, который обеспечивает предварительное связывание подвижной части влаги, находящейся у поверхности твердых частиц биомассы и в их порах, а также сорбцию на поверхности твердых частиц. New in the proposed method is the introduction of additional operations for the preparation of biological material for drying, namely, its grinding and mixing with a carbohydrate-protein stabilizer, which provides preliminary binding of the mobile part of moisture located at the surface of solid biomass particles and in their pores, as well as sorption on surface of solid particles.

Гранулированная ионообменная смола КБ-4П-2 в N_a ⁺-форме представляет собой катионит-высокомолекулярное полимерное соединение трехмерной гелевой макро- и микропористой структуры, содержащей функциональные группы кислотного характера, способные к реакциям катионного обмена.The granular ion-exchange resin KB-4P-2 in the N _a ⁺ form is a cation exchange resin with a high molecular weight three-dimensional gel macro- and microporous structure containing acidic functional groups capable of cationic exchange reactions.

Предназначена она в основном для очистки, извлечения, концентрирования и разделения веществ, для аналитических целей и применяется в качестве катализатора в органическом синтезе (ГОСТ 20298-74, Смолы ионообменные, катиониты). It is intended mainly for purification, extraction, concentration and separation of substances, for analytical purposes and is used as a catalyst in organic synthesis (GOST 20298-74, Ion-exchange resins, cation exchangers).

Использование ионообменной смолы в качестве сорбента для сушки биологических материалов также является в способе новым. При этом в способе для достижения поставленной цели установлены параметры гранул смолы, их кислотность, остаточная влажность и введена дополнительная операция по обработке гранул аэросилом или лактозой, а также установлены условия для проведения сушки. The use of an ion exchange resin as an sorbent for drying biological materials is also new in the method. Moreover, in the method to achieve this goal, the parameters of the resin granules, their acidity, residual moisture are established and an additional operation for processing granules with aerosil or lactose is introduced, and the conditions for drying are established.

Claims

METHOD OF DRYING BIOLOGICAL MATERIALS by mixing them with a solid granular ion-exchange adsorbent, characterized in that the material is further crushed and mixed with a carbohydrate-protein stabilizer when the amount of material in the mixture is up to 50% by weight and the carbohydrate-protein ratio in the stabilizer is 3 2, and as an adsorbent, a granular ion-exchange resin is used with a granule size of 160 630 μm and a hydrogen ion concentration of at least 8.0 units. pH, residual humidity less than 1% and a swelling coefficient of at least 4, 4, while the resin is pre-treated with aerosil based on at least 2% by weight of the adsorbent or lactose at the rate of at least 15%, and before mixing, the material and adsorbent are pre-cooled to 6 4 ^o C, and drying is carried out at a temperature not exceeding 20 ^o C for 10 12 minutes