CC BY
70
УДК 664.162.006.354
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ФАРМАКОПЕЙНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ГЛЮКОЗЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЕЁ ПРОИЗВОДСТВА В РОССИИ
Хворова Л. С., Лукин Н.Д., Лукин Д.Н.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов, Московская обл., Россия,
Аннотация. Кристаллическая глюкоза является важнейшим пищевым продуктом и лекарственным средством стратегического назначения. Она используется в здравоохранении, медицинской промышленности, ветеринарии, диетическом и спортивном питании. Потребность здравоохранения России в глюкозе составляет около 10 тыс. т в год, которая покрывается за счет импорта. Во ВНИИ крахмалопродуктов имеются запатентованные высокоэффективные технологии получения глюкозы: ангидридной, гидратной, двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия, предназначенные для организации производства кристаллической глюкозы в России в порядке импортозамещения.
Ключевые слова. кристаллическая глюкоза, ангидридная, гидратная, двойное соединение с хлоридом натрия, технологии получения
Одним из основных условий, обеспечивающих здоровье нации и национальную безопасность страны, является обеспечение страны глюкозой - важнейшим пищевым продуктом и лекарственным средством стратегического назначения. Потребность здравоохранения России в кристаллической глюкозе составляет около 10 тыс. т в год, которая покрывается в настоящее время за счет импорта. Глюкозу широко применяют в медицинской практике, как лекарственный препарат в виде 5-40 % растворов, растворов 5% глюкозы + 0,9 % хлорида натрия, зачастую по жизненным показаниям, при больших потерях крови, сердечной слабости, шоке и других патологиях. Она входит в состав кровезаменяющих и противошоковых жидкостей и других препаратов, используется как наполнитель при изготовлении многих таблетированных лекарственных средств, является исходным сырьем для получения сорбита и аскорбиновой кислоты, а также для приготовления многих ветеринарных препаратов. Глюкозу используют в продуктах диетического или спортивного питания.
Кристаллическая глюкоза вырабатывается в мире в трёх видах: гидратной а- форме, ангидридной (безводной) а- и в- формах. Гидратная глюкоза в а- форме кристаллизуется с одной молекулой воды при температуре ниже 50 0С, ангидридная а- глюкоза кристаллизуется при температуре выше 50 0С, а в-глюкоза - при температуре выше 1100С.
Кроме перечисленных во ВНИИ крахмало-продуктов разработан новый вид глюкозы -двойное кристаллическое соединение глюкозы с хлоридом натрия (ДС), имеющее состав, одинаковый с составом «Раствора глюкозы 5% + хлорида натрия 0,9 %», предназначенное для его получения и применения в качестве инфузион-ных растворов. Продукт также эффективен при оральном использовании при заболеваниях, связанных с обезвоживанием организма из-за рвоты и диареи, в качестве напитков для восполнения потерь жидкости и энергии при повышенных нагрузках и потоотделении.
Кристаллическая глюкоза в качестве сахара нашла широкое применение для непосредственного употребления в пищу. Продукт высококалорийный, легко усвояемый организмом, укрепляет работу сердца, является универсальной добавкой, восстанавливающей силы организма во время реабилитации после болезни, состоянии утомления при повышенной физической нагрузке, так же используется для подслащивания смесей и напитков для младенцев.
Сырьём для получения кристаллической глюкозы является крахмал, глубоко расщепленный с помощью кислоты или ферментов до молекул глюкозы.
Технологическая схема предусматривает последовательное максимальное извлечение из сиропа трех различных видов глюкозы в зависимости от технологического режима их кристаллизации (рисунок 1).
Патока
1 люкс:: а гщр атная фармакопейная
Антпдрвдная глюкоза фармакопейная
Глюкоза ЛС СВ 91-
Рисунок 1.— Технологическая схема получения глюкозы 1- ёмкость исходных глюкозных сиропов, 2 - выпарной аппарат, 3- кристаллизатор, 4 -утфелераспределитель, 5 - ценрифуга, 6 - барабанная сушилка, 7 - вакуум-аппарат подвароч-ный для оттёков, 8 - реактор сиропа ДС, 9 - бункер, 10 - упаковочный аппарат, 11 - сборник
продукта.
Технология получения кристаллической глюкозы из крахмала включает следующие стадии: гидролиз крахмала с помощью ферментов, механическую очистку (фильтрование) гидроли-затов, очистку сиропов активным углем,
выпаривание воды, очистку ионообменными смолами, сгущение сиропов, кристаллизацию глюкозы, выделение кристаллов центрифугированием, высушивание глюкозы, рассев и упаковку.
Наиболее длительной и металлоёмкой стадией получения глюкозы является процесс кристаллизации.
Глюкоза ангидридная кристаллизуется при температуре выше 50 0С, в интервале температур 55 - 85 0С. В зависимости от того, каким образом создается пересыщенность растворов при кристаллизации (выпариванием воды или переохлаждением растворов), в производственной практике процесс кристаллизации глюкозы проводят в вакуум-аппаратах или кристаллизаторах с водяным охлаждением.
Первый способ требует аппарата сложной конструкции и высококвалифицированного обслуживающего персонала, второй способ отличается длительным способом «заводки» зародышей кристаллов.
Нами разработан более простой и экономически выгодный комбинированный способ кристаллизации [1-3], позволяющий проводить стадию зародышеобразования в вакуум-аппарате, предназначенном для сгущения сиропов, совмещая обе операции. При этом упрощается и укорачивается стадия зародышеобразования и не требуется вакуум-аппарата сложной конструкции для уваривания утфелей.
На рисунке 2 показано образование и наращивание кристаллической массы глюкозы до 10 % в выпарном аппарате и до 50-55 % в кристаллизаторе.
Рисунок 2. - Образование и наращивание кристаллической массы при комбинированном способе кристаллизации: - в выпарном аппарате;_в кристаллизаторе
Предлагаемый способ позволяет сократить общую длительность процесса на 20-25 %, снизить расход электроэнергии и улучшить качество глюкозы.
Кристаллизацию гидратной глюкозы проводят при температуре ниже 50 0С. При этом способе проблема зародышеобразования ещё более актуальна, т.к. потребность в затравочных кристаллах достигает 20-25 % по массе сиропа. Наиболее оптимальное решение проблемы достигается проведением процесса кристаллизации в вертикальном кристаллизаторе [4].
Значительному повышению эффективности технологической схемы способствует включение в неё линии производства кристаллической фармацевтической субстанции - двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия (ДС), разработанной во ВНИИ крахмалопродуктов и не имеющей аналогов в мире Фармацевтическая субстанция имеет химический состав, соответствующий формуле (C6H1206)2.NaCl.H20) и составу фармацевтического препарата «Раствор декстрозы 5 % + натрия хлорида 0,9 %», и представляет собой быстрорастворимый в воде кристаллический порошок. Она предназначена для использования в фармации, пищевой промышленности, ветеринарии, спортивном питании.
Рисунок 3.- Наращивание кристаллической массы при кристаллизации глюкозы в виде двойного соединения с хлоридом натрия
Технология получения ДС основана на способности глюкозы образовывать кристаллы двойного химического соединения с хлористым натрием с высокой скоростью, что обеспечивает его производству высокую экономическую эффективность [5,6].
Получаемые кристаллы химического соединения декстрозы с натрия хлоридом отделяют и
отмывают от маточного раствора центрифугированием, затем высушивают до влажности 4-5 % и расфасовывают.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хворова Л.С., Селезнёва О.С., Лукин Н.Д. Способ кристаллизации ангидридной глюкозы // Патент РФ 2521510, опубл. 27.06.2014
2 . Андреев Н.Р., Хворова Л.С. Ангидридная глюкоза: технология производства и применение //Фармация, № 3, 2012
3. Андреев Н.Р., Хворова Л.С., Селезнева О.С. Кристаллизация ангидридной глюкозы в политермических условиях //Хранение и переработка сельхозсы-рья, № 12, 2013
4. Хворова Л.С. Научно-практические основы получения кристаллической глюкозы.- Россельхозака-демия, М.-2013.-270 с.
5. Хворова Л.С., Андреев Н.Р. Фармацевтическая субстанция и способ ее получения //Патент № 2546286 , опубл.10.04.2015
6. Андреев Н.Р., Хворова Л.С. Новая фармацевтическая кристаллическая субстанция для получения препарата «Декстроза 5 % + натрия хлорид 0.9 %» // Фармация, № 3, 2014
INNOVATIVE TECHNOLOGIES OF PHARMACEUTICAS CRISTALLINE GLUCOSE TO ARRANGE ITS PRODUCTION IN RUSSIA
Hvorova L.S., Lukin N.D., Lukin D.N.
All-Russian Research Institute for Starch Products, Kraskovo, Moscow region, Russia
Annotation. Crystal glucose is the major foodstuff and medicine of strategic appointment. It is used in health care, medical industry, a veterinary medicine, a dietary and sports diet. The need of health care in Russia for glucose makes about 10 thousand tons per year, which is covered by import. In the All-Russian Research Institute of Starch Products there are patented high performance technologies of receiving glucose: anhydride, hydrated, double compound of glucose with Sodium chloride, which are intended to be produced as import substitutionin Russia.
Key words. crystal glucose, anhydride, hydrated, double connection with Sodium chloride, technologies of receiving.
REFERENCES
1. Hvorova L.S., Seleznjova O.S., Lukin N.D. Sposob kristallizacii angidridnoj gljukozy // Patent RF 2521510, opubl. 27.06.2014
2 . Andreev N.R., Hvorova L.S. Angidridnaja glju-koza: tehnologija proizvodstva i primenenie //Farmacija, № 3, 2012
3. Andreev N.R., Hvorova L.S., Selezneva O.S. Kris-tallizacija angidridnoj gljukozy v politermicheskih uslovi-jah //Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja, № 12, 2013
4. Hvorova L.S. Nauchno-prakticheskie osnovy polu-chenija kristallieskoj gljukozy.- Rossel'hozakademija, M.-2013.-270 s.
5. Hvorova L.S., Andreev N.R. Farmacevticheskaja substancija i sposob ee poluchenija // Patent № 2546286 , opubl.10.04.2015
6. Andreev N.R., Hvorova L.S. Novaja farmacevticheskaja kristallicheskaja substancija dlja poluchenija preparata «Dekstroza 5 % + natrija hlorid 0.9 %» // Farmacija, № 3, 2014
