лиофилизированные продукты что это

Лиофилизированные продукты что это

1. Это вкусно. Лиофилизированные продукты сохраняют настоящий вкус фруктов и ягод в том виде, как они созданы природой, еще на ветке или грядке. Больше не надо довольствоваться подобием вкуса ягод, знакомых с детства, или экзотических фруктов, переживших комплекс технологий массовой упаковки, транспортировки и хранения на складе и прилавке, прежде чем попасть на стол. Более того: лиофилизация усиливает вкус, а некоторые продукты даже раскрывают новые, неожиданные нотки.

2. Это полезно. В лиофилизированных продуктах есть только исходное сырье – ягоды, фрукты и прочее, – а способ обработки никак не снижает полезные свойства. Мы бережно, молекулу за молекулой, удаляем воду из пищевых продуктов, не затрагивая и не разрушая молекулярно-биологических связей, лишь полностью освобождая продукты от влаги. Кроме того, мы тщательно выбираем поставщиков и строго следим за качеством сырья.

3. Это необычно. Лиофилизированные продукты очень мало весят, их удобно брать с собой куда угодно: нести полную корзину для пикника на несколько человек – одно удовольствие. В корзине может быть сюрприз для друзей: едва ли они пробовали сухое лиофилизированное мороженое. Пломбир, шоколадное, крем-брюле – их знают все, но сходу трудно поверить, что наше лиофилизированное мороженное не тает, не пачкается, его можно есть, когда болит горло и не нужно доедать в один присест.

4. Это российская разработка. Технология лиофилизации изобретена почти сто лет назад, но ученые нашей компании принципиально улучшили ее. Сейчас лиофилизация – самая современная технология длительной сохранности пищевой ценности продуктов питания путем их полного обезвоживания в вакууме при низких температурах. В ее основе – эффект перехода изо льда в пар напрямую, минуя жидкую фазу. Это принципиальное отличие от привычной сушки путем испарения позволяет нашим продуктам долго сохранять вкус, цвет, аромат и привлекательный внешний вид.

Источник

Что такое лиофилизированные продукты?

Лиофилизат что это такое?

Как готовят лиофилизированные продукты?

Процесс сублимационной сушки (лиофилизата) был разработан во время Второй мировой войны, как метод сохранения плазмы крови для чрезвычайных ситуаций на поле боя, не требуя охлаждения или повреждения органической природы плазмы. Технология была применена к потребительским продуктам питания после окончания войны. Кофе был одним из первых лиофилизированных продуктов, поступивших в продажу в больших масштабах. Сегодня многие фрукты, овощи, мясо, яйца и пищевые ароматизаторы сушат сублимацией.

Чем хороши лиофилизированные продукты?

Лиофилизированные продукты имеют много преимуществ. Поскольку 98% содержания воды было удалено, пища очень легкая, что значительно снижает стоимость доставки. Это также делает популярным лиофилизат среди яхтсменов и туристов, которые должны брать свою еду с собой. Поскольку лиофилизат не требует охлаждения, расходы на доставку и хранение еще больше снижаются. Лиофилизированная пища также относительно не содержит загрязнений, поскольку процесс обезвоживания делает практически невозможным выживание дрожжей и потенциально вредных бактерий. Наконец, поскольку физическая структура пищи не изменяется во время процесса сублимационной сушки, пища сохраняет большую часть своего цвета, формы, текстуры и вкуса, когда она готовится к употреблению путем повторного введения воды. Это делает лиофилизат более привлекательным для потребителей, чем продукты питания, сохраненные другими методами.

Недостатки лиофилизата

Одним из основных недостатков лиофилизированной пищи является ее стоимость. Оборудование, необходимое для этого процесса, требует больших вложений денег, а сам процесс занимает много времени и требует больших трудозатрат. Эти затраты обычно переносятся на потребителя, что делает высушенные сублимацией продукты очень дорогими по сравнению с другими методами сохранения пищевых продуктов, такими как консервирование или заморозка.

Сырье для лиофилизированных продуктов. Сушка вымораживанием

Некоторые продукты очень хорошо подходят для процесса сушки вымораживанием, другие не так хорошо себя показывают. Жидкости, тонкие порции мяса и небольшие фрукты и овощи можно легко заморозить. Кофе является наиболее распространенной сублимированной жидкостью. Куски или ломтики креветок, крабов, лобстеров, говядины и курицы можно сушить вымораживанием. Они часто смешиваются с овощами как часть супов или основных блюд. Почти все фрукты и овощи могут быть высушены вымораживанием, включая бобы, кукурузу, горох, помидоры, ягоды, лимоны, апельсины и ананасы. Таким способом можно обрабатывать даже такие предметы, как оливки и водяные каштаны.

Толстые порции мяса и большие целые овощи и фрукты не могут быть сублимированы с каким-либо успехом. Со многими другими продуктами просто экономически невыгодно хранить их сублимационной сушкой.

Производство лиофилизированных продуктов

Оборудование для сублимационной сушки обычно представляет собой крупную установку с современными агрегатами.

Области обработки пищевых продуктов должны быть одобрены Министерством сельского хозяйства, и компания и ее сотрудники должны придерживаться государственных регулирующих процедур. Завод может включать в себя зону приема и хранения сырой пищи, которая поступает на завод оптом; зону приготовления пищи для тех продуктов, которые должны быть приготовлены перед обработкой; большую площадь с несколькими большими морозильными и сушильными камерами; область упаковки. Объект может также включать исследовательскую область, где разрабатываются улучшенные методы сушки вымораживания продуктов, и испытательную кухню, где опробуются новые методы приготовления, чтобы улучшить конечный вкус, качество и текстуру пищи. Некоторое оборудование предназначено для сублимационной сушки только одного продукта, такого как сублимированный кофе. Другое оборудование перерабатывает широкий ассортимент мяса, овощей и фруктов. Непищевые продукты, такие как химикаты и фармацевтические препараты, обычно обрабатываются на отдельных заводах от пищевых продуктов.

Процесс сублимационной сушки варьируется в зависимости от температуры, времени, давления и промежуточных стадий от одного продукта к другому. Ниже приведено обобщенное описание процесса с несколькими отмеченными исключениями.

Лиофилизированная еда

Тестирование и подготовка

Размер и смешивание лиофилизированных продуктов

6 Высушенные кусочки пищи извлекаются из сушильной камеры и проверяются на содержание влаги и чистоту.

7 Некоторые кусочки пищи могут быть измельчены до меньшего размера или могут быть превращены в порошок. Другие могут быть отсортированы по размеру. Два или более различных продукта также могут быть смешаны вместе, чтобы удовлетворить специфические спецификации клиента.

Упаковка лиофилизированных продуктов

8 Лиофилизированные продукты должны быть запечатаны в герметичные контейнеры, чтобы они не впитывали влагу из воздуха. Можно использовать контейнеры нескольких типов: пакеты из пластиковой ламинированной фольги, металлические и пластиковые банки или металлические и волоконные бочки для упаковки больших объемов. Некоторые лиофилизированные пищевые продукты упаковываются в вакууме, в котором воздух удаляется из контейнера перед герметизацией. Другие продукты питания содержат инертный газ, такой как азот, который впрыскивается в контейнер перед герметизацией, чтобы вытеснить кислород из воздуха и предотвратить окисление или порчу продукта. Упаковка производится на лиофилизированной установке почти сразу, как только продукты выходят из сушильной камеры. Завод может формировать, заполнять и запечатывать упаковки до желаемого веса для конечного пользователя. Упаковки, которые должны быть проданы непосредственно потребителю, упаковываются в картонные коробки, укладываются на поддоны и транспортируются на продуктовый склад. Другие лиофилизированные продукты упаковываются навалом и продаются вторичному переработчику для включения в другие пищевые продукты. Например, сублимированную чернику можно отправить в компанию, которая производит смеси для блинов и кексов.

Контроль качества при производстве лиофилизированных продуктов

Каждый продукт имеет свои требования к обработке, хранению и регидратации. Некоторые из переменных включают определение размеров сырых пищевых продуктов перед замораживанием, время и температуру варки или бланширования, скорость замораживания и конечную температуру замерзания, скорость применения вакуума и конечное вакуумное давление во время сушки, скорость и метод. применения тепла и температуры конечного высушенного продукта, допустимого остаточного содержания влаги после сушки, температуры хранения и атмосферы (вакуум, азот и т. д.) после сушки и процедур регидратации. На больших установках сублимационной сушки электронные микропроцессоры регулируют время, температуру и давление на каждом этапе процесса.

Центральный компьютер собирает эти данные, анализирует их с использованием статистических методов контроля качества и сохраняет их для последующего использования. Это гарантирует, что продукты питания, разосланные населению для потребления, прошли строго контролируемый процесс, который соответствует государственным руководящим принципам и варьируется незначительно от партии к партии. Компьютер также собирает данные об уровне бактерий и влажности сырых, сыпучих пищевых продуктов, поступающих на завод, а также конечных замороженных продуктов. Специальное оборудование может включать в себя компьютерные газовые хроматографы и анализаторы кислорода. Даже упаковочные материалы проверяются на их способность предотвращать проникновение водяного пара и кислорода.

Источник

Лиофильная сушка: история, принцип, цена

Лиофильная сушка (лиофилизация, криодессикация) – это процесс дегидратации, обычно используемый для того, чтобы сохранить скоропортящийся материал или сделать его более удобным для транспортировки. Лиофилизация биологических продуктов (белков, вакцин, микроорганизмов) направлена ​​на сохранение их физической и биологической целостности после хранения в течение нескольких месяцев или даже лет. Процесс лиофилизации основан на замораживании материала с последующим уменьшением внешнего давления, что позволяет воде переходить из твердого состояния напрямую в газообразное.

Процесс сублимационной сушки был изобретен в 1906 году Жаком-Арсье д’Арссовалем (который всю жизнь занимался электрофизиологией) и его ассистентом Фредериком Бордасом в лаборатории биофизики университета Collège de France в Париже. В 1911 году Дауни Харрис и Шекл, работавшие в лаборатории физиологии Сент-Луисского университета, разработали метод сублимационной сушки для сохранения вируса бешенства (The Journal of Infectious Diseases, Volume 8, Issue 1, 3 January 1911, P. 47–49). Эта работа в конечном итоге привела к разработке первой вакцины от бешенства.

Современная лиофилизация была разработана во время Второй мировой войны. Особо актуальной в этот период была задача доставить сыворотку крови для помощи раненым из США в Европу. Но из-за отсутствия надлежащего охлаждения во время транспортировки большая часть сыворотки портилась еще до того, как попадала в госпитали. Процесс сублимационной сушки был разработан как коммерческий метод, который позволил сделать сыворотку химически стабильной и жизнеспособной без необходимости ее охлаждения. Вскоре после этого криодессикация была применена к пенициллину, и была признана важной методикой сохранения биологических веществ. С этого времени лиофилизацию используют в качестве метода консервации или обработки для широкого спектра веществ. Это обработка пищевых продуктов, фарм. препаратов, наборов для диагностики заболеваний; восстановление документов, поврежденных водой; подготовка осадка речного дна для углеводородного анализа; производство флаконов с покрытием из серы и другое.

Процесс лиофилизации подразделяют на четыре этапа:·

Источник

Лиофилизированные продукты что это

Авторизация

Регистрация

Восстановление пароля

Способ сохранения пищевой ценности продуктов питания – за счет их полного осушения при пониженных температурах и использования эффекта возгонки молекул воды, то есть перехода молекулы изо льда в пар напрямую, минуя жидкую фазу.

Лиофилизированные продукты намного вкуснее, чем сушеные! Особенности технологии лиофилизации позволяют продуктам не изменять свой внешний вид, а также сохранять полезные свойства и структуру, которые неизбежно теряются при обычной сушке.

Длительная сохранность без холодильника, очень низкий вес, полная готовность к употреблению.

Тройная точка – это определенные значения температуры и давления, при которых вода одновременно и равновесно может существовать в виде трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это ключевая для технологии лиофилизации точка переходного состояния, разделяющая процессы лиофилизации и обычной сушки.

Разница – терминологическая. Эффект возгонки или, иначе говоря, сублимации, используется в технологии, которая называется лиофилизация. Правильнее говорить не сублимированные продукты, а лиофилизированные, как это делают фармакологи, называя вещества, получаемые подобной технологией – лиофилизаты.

Используемая технология разработана в Российском научно-производственном центре Лиофилизации. Её преимущества обеспечиваются комплексом взаимосвязанных достижений и инноваций, понятных специалистам в области тепло-массопереноса и вакуумной техники.

Но не нужно специальных знаний, чтобы оценить преимущества используемой технологии – достаточно просто попробовать исключительные продукты «Тройной точки»!

Источник

Лиофилизация – эффективный низкотемпературный метод сушки

Лиофилизация (лиофильная сушка) – широко используемый физический метод обезвоживания различных продуктов, включая лекарственные субстанции, пищу, биологические объекты и пр. Преимуществами такой сушки являются высокая стабильность, пролонгированный срок годности, минимальные изменения свойств, однородность и быстрое восстановление препарата до применимой формы. В данном обзоре рассмотрены основные принципы метода, его положительные и отрицательные стороны, а также некоторые аспекты его применения в производстве.

Многие продукты природного происхождения плохо поддаются хранению в их естественном состоянии. Для повышения срока годности и снижения скорости необратимых изменений, вызванных как физико-химическими, так и биологическими факторами, было разработано множество различных подходов: стерилизация, химическая стабилизация, заморозка и пр. Однако каждый из них имеет свои недостатки, так, например, температурная стерилизация является весьма жестким и деструктивным методом, малоприменимым к термически нестабильным веществам, таким как пептиды и белки. Наиболее важным, с точки зрения здоровья человека, является сохранение качественного и количественного состава высоко биологически активных лекарственных препаратов, поскольку малейшие изменения могут привести не только к утрате ценных свойств, но и резко повысить токсичность или извратить желаемый эффект. Одним из подходящих методов для обработки низкостабильных (лабильных) соединений, позволяющий значительно увеличить срок хранения без потери биологических свойств, является лиофилизация.

Лиофилизация (лиофильная или сублимационная сушка) представляет собой физический метод обработки на основе процесса дегидратации (обезвоживания, или, в общем случае, десольватации вне зависимости от содержащегося растворителя) при охлаждении, и включает в себя заморозку исходного материала, снижение давления и последующее отделение твердого растворителя сублимацией [1]. В отличие сушки большинством традиционных методов, здесь для испарения не используется нагрев раствора. Замораживание для осушки было впервые применено в 1890 г. на образцах растительных или животных сухих тканей немецким профессором Р. Альтманном (Richard Altmann) [2]. Позже была создана камера, в которой вакуум обеспечивался при помощи электрического насоса; затем лиофилизатор был запатентован двумя независимыми изобретателями [3]. С 1950-х годов лиофилизация сформировалась как многоцелевой инструмент для пищевой и фармацевтической промышленности.

Практически, лиофильную сушку можно охарактеризовать как контролируемый метод обезвоживания лабильных продуктов при помощи высушивания в вакууме [1]. Технически, сублимационная сушка может быть разделена на следующие этапы:

После первичной сушки, где вода замораживается и удаляется из образца возгонкой, следует вторичная сушка по принципу десорбции. Сублимационная сушка представляет собой процесс, когда вода сублимируется из материала после замораживания для длительного его хранения; процесс применим для производства определенных химикатов, фармацевтических и биологических препаратов, которые являются термолабильными или иным образом нестабильными в водном растворе, но стабильны в обезвоженном состоянии. Лиофилизация проводится при давлении и температуре ниже тройной точки воды, чтобы обеспечить сублимацию льда [1].

Лиофилизация является наиболее распространенным методом, когда проблема хранения вещества заключается в стабильности водного раствора. Это имеет решающее значение для защиты материалов, которые требуют низкого содержания влаги (менее 1%) и бережного стерильного процесса консервации.

Принцип, на котором основана лиофилизация, – это явление, называемое сублимацией, во время которой вода напрямую переходит из твердого состояния (льда) в парообразное, минуя фазу жидкости, и может происходить при параметрах системы ниже тройной точки, т.е. 4,559 мм. рт. и 0,0099 ⁰C [1]. Материал, подлежащий сушке, сначала замораживают, а затем подвергают нагреву (иногда с помощью ИК или микроволнового излучения) в высоком вакууме, так что замороженная жидкость возгоняется, оставляя только твердые, высушенные компоненты исходного раствора. Градиент концентрации водяного пара между фронтом сушки и конденсатором является движущей силой для удаления воды во время лиофилизации.

Основания для применения лиофилизации следующие. Материал химически нестабилен в растворе. Необходим низкотемпературный процесс сушки.  Совместимость метода с белковыми фармацевтическими препаратами.  Желательна аморфная форма препарата (то есть, обеспечивающая растворимость). Низкое загрязнение частиц. Совместимсть с асептической/стерильной обработкой.

Свойства лиофилизированного продукта таковы.  Долговременная стабильность. Минимальное время восстановления.  Коммерчески привлекательный внешний вид осадка. Способность сохранять исходные характеристики лекарственной формы при восстановлении, включая свойства раствора, структуру и конформацию белков, дисперсность частиц в суспензии. После восстановления сохраняется изотоничность.

Желательные характеристики продуктов сублимационной сушки: однородный цвет; достаточная сухость и пористость окончательно высушенных продуктов; химическая стабильность продуктов; неповрежденный твёрдый осадок.

Преимущества лиофилизации.  Окисляемые вещества хорошо защищены в условиях вакуума.  Длительный период консервации благодаря удалению 95–99,5% воды. Точное количество загрузки и равномерное содержание.  Незначительное загрязнение вследствие асептического процесса.  Минимальные потери летучих химических веществ и чувствительных к нагреванию питательных и ароматных компонентов.  Минимальные изменения в свойствах, потому что при низкой температуре подавлены рост микроорганизмов и ферментный эффект. Возможна транспортировка и хранение при нормальной температуре.  Быстрое время восстановления.  Компоненты высушенного материала остаются однородно диспергированными.  Продукт может применяться в жидкой форме.  Может быть достигнута и сохранена стерильность продукта.

Недостатки лиофилизации.  Летучие соединения могут быть потеряны в высоком вакууме. Требуется дорогостоящее оборудование.  Проблемы со стабильностью, связанные с отдельными препаратами.  Некоторые сложности, связанные с стерилизацией и обеспечением стерильности камеры сушилки и асептического внесения флаконов в камеру.

Цикл лиофилизации показан на рисунке 1 и состоит из трех этапов: заморозка, первичная и вторичная сушка.

Рисунок 1 – Цикл лиофилизации [1]

Замораживание проводят на подготовительном этапе, так как лиофилизациф подразумевает изменение состояния от твердой к газовой фазе. Особенности протекания заморозки, как и конечная температура замороженного полупродукта, способны влиять на характеристики материала. Быстрое охлаждение способствует получению небольших кристаллов льда, сохраняющих структуру и удобных для микроскопического исследования, но в результате получается образец, который труднее высушить при замораживании. Более медленное охлаждение благоприятствует формированию укрупненных кристаллов и менее ограничивающих каналов в матрице. На замерзание растворов влияет их состав. Большинство продуктов, которые сушат сублимационно, содержат воду, растворитель и растворенные/суспендированные компоненты.

Первичная сушка занимает длительный период времени из-за пониженной температуры камеры и низкого давления паров льда. Сообщалось, что повышение температуры продукта на 1 °C может сократить общее время первичной сушки на целых 13%, что дает огромный потенциал экономии времени и производственных затрат при использовании более агрессивных температур. Однако повышение температуры выше «критической температуры состава», которая относится к температуре плавления эвтектики T_eu для кристаллического и T_c или T_g (температуры кристаллизации или стеклования) для аморфных материалов, зачастую приводит к потере структуры осадка. Если критическая температура превышена, то структура высушенных пор вблизи фронта сублимации, которая все еще содержит большое количество воды, может подвергаться вязкому течению, что приводит к слиянию пор и образованию отверстий. Это связано с уменьшением площади внутренней поверхности, а также с повышенным содержанием влаги, что может отрицательно сказаться на времени и полноте восстановления, а также на стабильности препарата. Что наиболее важно, твердый продукт демонстрирует усадку или может полностью разрушиться, что делает его непригодным для продажи или применения у пациентов. Критическую температуру препарата можно определить с помощью микроскопии (FDM), которая позволяет наблюдать структуру сухого вещества под вакуумом при различных температурах. Как только температура схлопывания пор достигнута, можно зафиксировать образование дыр в структуре. Поскольку во время эксперимента образец сушат, то условия достаточно похожи на лиофилизацию, что делает результаты более репрезентативными для процесса сублимации во флаконах. Другой подход для определения критической температуры препарата – дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC), где измеряют тепловой поток и тепловые свойства замороженного образца. Таким образом, можно определить температуру стеклования максимально замороженного концентрированного растворенного вещества, Tg. Поскольку удаление воды не происходит, то критическая температура не является столь же типичной для сублимационной сушки, как температура, определенная с использованием FDM. Можно повысить критическую температуру путем количественной кристаллизации солей (то есть, буферов и т. д.) во время замораживания или путем добавления аморфных наполнителей с высокими значениями Tg, таких как декстран или циклодекстрины.

Вторичная сушка необходима, так как после завершения первичной сушки весь лед сублимирован, но связанная влага присутствует в исходном материале. Хотя он и выглядит сухим, но удерживаемая влага может достигать 7–8%, и дальнейшее осушение требует более высокой температуре. Этот процесс называется «изотермическая десорбция». Вторичная сушка, зачастую, продолжается при температурах выше температуры окружающей среды, но совместимой со стабильностью вещества. Десорбционная сушка облегчается путем повышения температуры и снижения давления в камере до минимума. Следует проявлять осторожность при повышении температуры, поскольку результатом ее использования может стать полимеризация или биодеградация белка или пептида. Вторичная сушка обычно проводится в течение приблизительно ⅓–½ времени, необходимого для первичной сушки. Практически, льда больше нет, и поэтому нет никаких опасений по поводу появления «следа таяния», продукт может выдерживать более интенсивный подвод тепла. Кроме того, вода, остающаяся во время вторичной сушки, более прочно связана, что требует больше энергии для ее удаления. Очевидно, что снижение давления в камере до максимально достижимого вакуума способствует десорбции воды.

Важным фактором при лиофилизации белковых и пептидных композиций является долговременная стабильность, которая связана с содержанием воды. В большинстве случаев низкомолекулярные лекарства можно приготовить без наполнителей или просто путем добавления наполнителя или модификатора в жидкую композицию, которая достаточно стабильна, чтобы выдержать необходимую продолжительность замораживания и сушки. Содержание влаги в продуктах обычно достаточно низкое, чтобы гарантировать, что состав остается стабильным в течение длительных периода. Однако для белков ситуация более сложная, потому что они являются лабильными молекулами. Стабильность полипептидов связана с содержанием воды в их составе, но в то же время активная форма белка связана и с конформацией структуры, которой требуется некоторое количество воды для предотвращения денатурации. Этих проблем можно избежать путем оптимизации рецептур и адекватного управления процессом. Концепция стабильности может быть описана как термодинамическая стабильность, обеспечиваемая равновесием между нативными и развернутыми конформациями. Проблема еще более усложняется тем, что, хотя белок может проявлять термодинамическую нестабильность во время сушки вымораживанием и разворачиваться, восстановленный белок может полностью перезаряжаться в течение нескольких секунд и демонстрировать превосходную фармацевтическую стабильность, если не происходит необратимых реакций (например, агрегация) во время хранения или во время восстановления.

Использование криопротекторов бывает необходимым условием для достижения успеха. Криопротектор, как правило, представляет собой вещество, используемое для защиты биологической ткани или природных соединений от повреждения при замерзании (то есть, вследствие образования льда). Наиболее популярными криопротекторами для лиофилизации являются сахара: микоза, сахароза, глюкоза и маннит. Известно, что эти сахара остекловываются при определенной температуре (T_g). Иммобилизация микрочастиц в остеклованной матрице криопротектора может предотвратить их агрегацию и защитить от механического воздействия кристаллов льда. Как правило, замораживание должно проводиться ниже Tg аморфного образца или ниже T_eu (температура эвтектической кристаллизации), которая является температурой кристаллизации растворимого компонента в виде смеси со льдом, чтобы обеспечить полное затвердевание образца.

Вспомогательные материалы (эксципиенты) также используются в лиофилизированной рецептуре. Состав водной композиции зависит от требований к активному фармацевтическому ингредиенту (API) и предполагаемого пути введения. Он может состоять из одного или нескольких наполнителей, которые выполняют одну или ряд функций. Эксципиенты могут быть охарактеризованы как буферы, регуляторы pH и тоничности, наполнители и стабилизаторы. Буферы необходимы в фармацевтических составах для стабилизации pH. При разработке лиофилизированных составов, выбор буфера может иметь решающее значение. Фосфатные буферы, особенно фосфат натрия, претерпевают резкие изменения pH во время замораживания. Хорошим подходом считается использование низких концентраций цитратного или гистидинового буфера, который подвергается минимальному изменению рН во время замораживания.

Наполнители предназначены для обеспечения объема препарата. Это важно в тех случаях, когда используются очень низкие концентрации активного ингредиента. Кристаллические наполнители создают структуру осадка с хорошими механическими свойствами. Однако эти материалы также эффективны в стабилизированных продуктах, таких как эмульсии, белки и липосомы, но могут подходить для и для некоторых пептидов. Если кристаллическая фаза является подходящей, можно использовать маннит. Сахароза или один из других дисахаридов могут быть использованы в белковых или липосомных продуктах.

Стабилизаторы являются не только наполнителями, поскольку дисахариды образуют аморфную стеклообразную структуру, которая эффективна для предохранения липосом и белков во время лиофилизации. Сахароза и микоза являются инертными веществами и используются в стабилизирующих составах липосом, белков и вирусов. Глюкоза, лактоза и мальтоза являются восстанавливающими сахарами и могут восстанавливать белки посредством реакции Майяра (реакция сахароаминной конденсации).

Регуляторы тоничности применяют при необходимости получения изотонических составов. Потребность в таком препарате может быть продиктована либо требованиями к стабильности основного раствора, либо к пути введения. Вспомогательные вещества, например, маннит, сахароза, глицин, глицерин и хлорид натрия, являются хорошими регуляторами тоничности. Глицин, дополнительно, может понижать температуру стеклования. Модификаторы тоничности допускается включать в разбавители.

Лиофилизационная аппаратура обеспечивает соответствующие условия: пониженную температуру и давления меньше атмосферного. Ниже приведено общее описание основных компонентов установки и их функций. Общий дизайн лиофилизатора показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема лиофильной установки

Камера представляет собой вакуумный герметичный металлический короб, содержащий полки для размещения обрабатываемого материала, и опционально оснащена системой блокировки. Полки размером до 4 м 2 обычно соединены с системой прокачки теплоносителя (силиконовое масло) через фиксированные или гибкие шланги. Конденсатор – холодовая ловушка из змеевиков или других фрагментов с развитой поверхностью, предназначенная для улавливания растворителя при сушке. Теплообмен традиционно осуществляется путем циркуляции жидкости через полки при желаемой температуре. Циркулирующий агент-теплоноситель прокачивают с помощью насоса по герметичному контуру при пониженном давлении. Постоянный цикл изменения температуры иногда приводит к утечке силиконового масла на местах соединений шлангов, загрязняя целевой продукт. Следовательно, необходимо контролировать концентрацию силиконовых паров для своевременного принятия мер и предотвращения загрязнение продукта. Система охлаждения включает в себя использование компрессоров или жидкого азота. Компрессор может выполнять две функции: одну по охлаждению полок, другую – для охлаждения конденсатора возгоняемого растворителя. Вакуумная система позволяет удалить растворитель за разумное время. Требуемый уровень вакуума обычно составляет 50–100 мкбар. Для достижения такого низкого вакуума используется вакуумный роторный насос (обычно двухступенчатый) или несколько насосов.

Использование лиофилизации весьма широко. Фармкомпании зачастую применяют такую сушку с целью увеличения срока годности своих продуктов, вакцин или прочих инъекционных препаратов. Благодаря обезвоживанию материалов и герметизации их во флаконах, препараты можно легко хранить, транспортировать и впоследствии восстанавливать до их первоначальной инъекционной формы. Массовая лиофилизация фармацевтических субстанций проводится на поддонах заместо флаконов из стекла. Лиофилизированные фармпродукты получают как порошки для разведения в стеклянной таре, а в последнее время – и в шприцах-автоинжекторах для самостоятельного применения пациентами. В качестве примеров можно упомянуть различные вакцины от менингококковой инфекции, брюшного тифа, кори, интерферон, стрептокиназу и пр. [4]. В пищевой промышленности лиофилизацию применяют для заготовки продуктов питания с долгим сроком годности и низкой массой. Наиболее востреован такой подход для приготовления запасов пищи для военных, астронавтов, охотников и туристов.

В промышленности, связанной с органическим синтезом, целевые продукты часто сушат вымораживанием для обеспечения повышенной стабильности или для финальной очистки от следов растворителей.

Таким образом, лиофилизация обеспечивает метод сушки температур лабильных материалов, однако она требует серьезных вложений и затрат времени. Аппаратное обеспечение приблизительно троекратно дороже, по сравнению с другими процессами высушивания, а высокие потребности в мощностях приводят к значительным тратам на электроэнергию. Техника лиофилизации оказалась оптимальной для разработки стабильной инъецируемой лекарственной формы, так как содержание влаги в композиции значительно снижено, что повышает стабильность продукта, простоту обращения, обеспечивает быстрое растворение и легкую транспортировку. Около 50% биофармацевтических препаратов в настоящее время подвергают лиофилизации, особенно это касается белковых и пептидных соединений. В лиофилизированном твердом состоянии реакции химической или физической деградации существенно замедляются, что приводит к улучшенной стабильности во времени. Лиофилизация наносит меньший вред препарату сравнительно с другими подходами, где задействованы повышенные температуры, что обуславливает широкую область ее применения. Многие пептидные продукты, например, антитела, требуют именно сублимационной сушки. Кроме того, известные препараты, включая инфликсимаб, ритуксимаб, трастузумаб и этанерцепт, обрабатывают этим методом [4]. Клеточные экстракты и высушенные пробиотики также требуют лиофилизации. В нанотехнологиях лиофилизация применяется в очистке нанотрубок для исключение их агрегации. В бактериологии метод нашел применение для сохранения некоторых штаммов. Некоторые организации исследовали сушку вымораживанием в качестве метода восстановления поврежденных водой книг и документов. Осознание сложности процесса лиофилизации и его влияния на качества продукта и производительность имеет важное значение для успешного применения метода.

1. Khandagale, P.M., Bhairav, B., Saudagar, R.B., Lyophilization Technique: A Review. Asian Journal of Research in Pharmaceutical Sciences, 2016. 6(4): p. 269-276.

2. Meryman, H.T., Historical recollections of freeze-drying. Developments in biological standardization, 1976. 36: p. 29-32.

3. Corver, J., The Evolution of Freeze-Drying. Innovations in Pharmaceutical Technology, 2009. 29: p. 66-70.

Источник