CC BY
220
А. И. Гуславский, А. В. Канарский, З. А. Канарская
ПРИМЕНЕНИЕ СЕПАРАТОРОВ В ТЕХНОЛОГИИ СЫВОРОТОК
Ключевые слова: сепарирование, дефибринирование, осветление, стерилизация, диатомитовые фильтры, сыворотка крови
животных.
Предложена технология осветления сыворотки крови животных центрифугированием на сепараторах с последующей стерилизацией на диатомитовых фильтрующих материалах. Технология позволяет снизить потери сыворотки на 3 %, трудоемкость процесса, сократить продолжительность процесса и исключить применение асбестовых материалов при сохранении стерильности сыворотки
Keywords: separation, defibrinirovanie, lighting, sterilization, diatomite filters, blood serum of animals.
The technology of lightening serum animals centrifugation on separators, followed by sterilization by diatomite filtration materials is proposed. Technology reduces the loss of 3 % serum, the complexity of the process, reduce the duration of the process and eliminate the use of asbestos materials while maintaining the sterility of the serum.
Актуальность. В технологии многих лечебных, пищевых и технических продуктов используется кровь животных. Это ценное сырье богата белковыми веществами, которые по своему аминокислотному составу относятся к биологически полноценным белкам, наравне с белками мяса, молока, яиц. Содержание белковых веществ колеблется в пределах 16 — 23 %. В крови животных содержатся также ценные минеральные вещества, витамины, ферменты и другие вещества. Кровь животных состоит из плазмы (жидкой части) и форменных элементов (вязкой части) [1, 2, 3, 4, 5].
Выпущенная из кровеносных сосудов кровь животных начинает свёртываться через 1 — 3 минуты. Свёртывание заключается в том, что в плазме образуется фибрин, состоящий из плотных переплетающихся белковых волоконцев, образующих густую сеть. Чтобы кровь не свёртывалась, её стабилизируют: вводят специальные химические компоненты — стабилизаторы (пирофосфат, синан трин, поваренную соль). В том случае, когда кровь не стабилизируют, её можно, во избежание свёртывания освободить от фибрина механическим перемешиванием и выделением сгустков. Плазма, лишённая фибрина, называется сывороткой [6, 7, 8, 9, 10].
При использовании крови животных для производства лечебных и пищевых препаратов сбор её производится только от здоровых животных в специальных условиях, предотвращающих её загрязнение. В одних случаях используется цельная кровь животных, в других — разделённая сепарированием на две фракции: светло-жёлтую прозрачную (сыворотку) и тёмно-красную вязкую (форменные элементы) [11, 12, 13, 14].
Из сыворотки крови животных и людей, иммунизированных определенными антигенами, получают иммунные сыворотки, применяемые для диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний. Сыворотка из крови животных или человека, богатая антителами, применяется для лечебной и профилактической цели. Обычно они представляют собой препарат, полученный из крови животных, чаще всего лошадей, свиней и крупного рогатого скота, которых для этой цели предварительно иммунизируют на протяжении нескольких
месяцев микробами или их токсинами, или анатоксинами (гипериммунные сыворотки) [15, 16, 17, 18].
Лечебные сыворотки изготовляют из цит-ратной крови иммунизированных донорных животных методом последовательного фракционирования крови [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25]. Цитратную кровь получают введением 3 - 4 % антикоогулянта - 10 % раствора лимонно-кислого натрия, который готовят на 0,9 % физрастворе и стерилизуют в течении 30 мин. при температуре 120 °С.
Технология изготовления лечебных сывороток состоит из следующих основных этапов:
- гипериммунизация животных доноров специфичными антителами;
- взятие крови у животных;
- сепарирование крови для удаления эритроцитов на кровяных сепараторах СК-1 и ВРМ209-70Н фирмы «Альфа-Лаваль»
- дефибринирование плазмы - удаление фибриногена в дефибринаторах;
- отстой сыворотки в отстойниках в течении 1,5 - 2 месяцев при температуре - 5 - 10 °С;
- грубая фильтрация сыворотки на рамных фильтрах через фильтр пластины Ф;
- стерилизующая фильтрация сыворотки на рамных фильтрах через пластины СФ;
- расфасовка.
Существующая технология осветления сыворотки имеет недостатки, основными из которых являются:
- потери сыворотки в отстойниках с осадками;
- потери сыворотки на фильтр пластинах до 5 %; Кроме того фильтр пластины Ф и СФ содержат асбест и требуется их замена на безасбестовые фильтрующие материалы.
- длительность технологического процесса;
- трудоемкость производства, обусловленная значительным объемом работ при эксплуатации оборудования и, в частности, фильтров.
Сыворотку крови животных можно классифицировать как гетерогенную по составу эмульсию. Не осветленные сыворотки содержат балластные белки в количестве 0,6 - 1,0 %, выпадающие в осадок, липидную жировую фракцию в количестве
0,33 - 0,40 % и микроорганизмы. Задачей осветления
является удаление из нее выше перечисленных дисперсных фаз. Плотность сыворотки 1,024 г/см, плотность балластных белков - 1,28 г/см, плотность липидной фракции - 0,9 г/см, вязкость сыворотки - 1, 55
- 1,70 Пуаз, плотность бактерий - от 1,01 до 1,40 г/см, размеры микроорганизмов до 5,0 мкм. Анализ физических и химических свойств сыворотки позволяет сделать вывод о ее пригодности к осветлению методом сепарирования после дефибринирования [25, 26, 27, 28, 29, 30, 31].
В этой связи определялась возможность использования сепараторов кровяных отечественного СК-1 и ВРМ209-70Н фирмы «Альфа-Лаваль», сепаратора- бактофуги Д3197М, АСБ-Э, ОМА, сепараторов осветлителей марок ОЦМ-5 и ОЦМ-10 и сепаратора - разделителя марки ОСТ-3 для осветления сыворотки после дефибринирования.
В промышленных условиях эксперименты проводили на плохо фильтрующейся сыворотке против рожи свиней. При отработке оптимальных режимов сепарирования варьируемой величиной являлась производительность. Установлено, что снижение производительности изучаемых аппаратов, позволяет повысить качество осветления фугата. Однако, чрезмерное уменьшение производительности сепараторов, приводит к недогрузке машины, что экономически невыгодно.
Показано, что на эффективность сепарирования сыворотки крови животных положительно влияет повышение температуры сепарируемой сыворотки. Снижение вязкости дисперсионной среды и некоторое увеличения размеров частиц дисперсной
фазы способствуют осветлению сывороток. Установленная закономерность носила более выраженный характер в интервале температур от 25 до 30 °С.
Применение сепараторов для осветления сыворотки крови животных позволило снизить содержание дисперсной фазы в фугате в 2,5 раза по сравнению с исходной сывороткой. Предварительное осветление сыворотки крови животных привело к повышению эффективности фильтрования, производительность одной фильтрующей пластины увеличилась в 3,5 раза. При этом предварительное осветление сыворотки крови животных позволяет исключить предварительную стадию грубой очистки на фильтровальных пластинах марки «Ф» и проводить стерилизацию на безасбестовых диатомитовых фильтровальных пластинах взамен асбестовых фильтровальных пластин, которые запрещены к применению.
По результатам проведенных исследований разработана технология сыворотки крови животных с применением сепараторов осветлителя марки ОЦМ-10 и сепаратора - разделителя марки ОСТ-3 на стадии осветления сыворотки после дефибринирования.
Технологическая линия получения сыворотки крови животных, предусматривающая сепарирование на стадии предварительного осветления сывороток, представлена на рис. 1 и включает: кровяной сепаратор СК-1 (1), дефибринатор (2), отстойник (3), пластинчатый теплообменник (4), сепаратор осветлитель ОЦМ-10 (5), сепаратор-разделитель ОСТ-3 (6), сборник сепарированной крови (7), рамный фильтр (8) с 79 стерилизующими диатомитовыми (безасбе-стовыми) пластинами.
Рис. 1 - Технологическая схема изготовления сыворотки крови животных с применением сепарато-
ров на стадии предварительного осветления
Цитратную кровь из сборника поступает на сепаратор для отделения форменных элементов и получения плазмы. Детали сепаратора, соприкасающиеся с кровью, тщательно промывают и высушивают. Непосредственно перед работой сепаратор обрабатывают фенолизированным (5 %) физраствором.
После пуска сепаратора в ротор заливают 4 - 5 л физраствора, которым смачивают внутреннюю поверхность ротора и тарелок для исключения прилипания сгустков крови и закупорки выхода плазмы. Затем подают цитратную кровь с температурой 28 - 33 °С. Производительность сепаратора устанавливают та-
ким, что бы выход плазмы из стабилизированной крови составлял 60 - 62 %, а форменных элементов -38 - 40 %. Плазма из сепаратора направляется в де-фибринатор, концентрат форменных элементов собирается в отдельную емкость.
Перевод фибриногена плазмы в фибрин и его отделение проводится в дефибринаторе, оснащенным перемешивающим устройством. К плазе добавляют 30 % раствор хлористого кальция в количестве 0,1 % и свежеприготовленную сыворотку в количестве 1 %, содержащую тромбан. Продолжительность дефибри-нирования 25 - 30 мин. После окончания дефибрини-рования сыворотку перекачивают сжатым воздухом в отстойник, фибрин удалят из дефибринатора.
Отстоявшаяся сыворотка из отстойников сжатым воздухом подается на пластинчатый теплообменник, где сыворотка подогревается до температуры +30 °С. Подогретая сыворотка из теплообменника поступает на сепаратор-осветлитель 0ЦМ-10, на котором производится отделение балластных белков. Оптимальная производительность сепаратора 0ЦМ-10 должна соответствовать 0,5 м3/ч. Далее сыворотку подают на сепаратор-разделитель ОСТ-3, где происходит отделение высокодисперсных балластных белков и липидной фракции. Оптимальная производительность сепаратора- разделителя ОСТ-3 0,5 м3/ч. Для улучшения качества осветления сыворотки на сепараторе разделителе ОСТ-3 разработана конструкция разделительной тарелки с фильтрующей перегородкой, перекрывающей канал для выхода осветленной сыворотки.
Предложена технология получения сыворотки крови животных с заменой двух сепараторов ОСТ-3 и ОЦМ-10 на один сепаратор разделительного типа на бесприводной основе (позиция 9) с высокой разделяющей способностью. В данном случае сыворотка крови животных предварительно отстаивается в отстойнике 1 - 2 суток.
Осветленную сыворотку собирают и фильтруют через безасбестовые стерилизующие фильтр пластины на основе диатомита.
Освоение предложенной технологии осветления сыворотки крови животных центрифугированием позволяет снизить ее потери на 3 % снизать трудоемкость процесса, сократить продолжительность процесса и исключить применение асбестовых материалов при сохранении стерильности сыворотки.
Литература
1. Ал. Ав. Бондарь. Автор. диссер. докт. биол. наук. Санкт
- Петербург, 2005. С.360.
2. Ан. Ал. Малеев. Автор. дисс. канд. биол. наук. Казань,
2009. 131 с.
3. Ил. М. Ганиев. Автор. дисс. канд. биол. наук. Казань, 2007. 138 с.
4. С. Юр. Зайцев. Автор. дисс. докт. биол. наук. Москва,
2007. 396 с.
5. Ол.М. Бубеньщиков. Автор. дисс. канд. ветер. наук. Екатеринбург, 2004. 159 с.
6. Ир.В. Милаева. Автор. дисс. канд. биол. наук. Москва,
2007. 134 с.
7. Ев.В. Камалдинов. Автор. дисс. канд. биол. наук. Новосибирск, 2003. 141 с.
8. Патент ЯИ № 2268056. Способ получения фибринной пленки. В.Ал. Фигурнов, Ан.В. Фигурнов, Ел.В. Фигурнова. 2006.
9. Д.Д. Доржаева. Автор. дисс. канд. биол. наук. Чита,
2010. 97 с.
10. Г.Н. Маслякова. Автор. дисс. канд. биол. наук. Москва, 2005. 150 с.
11. Н.Н. Шульга. Автор. дисс. докт. ветерин. наук. Благовещенск, 2009. 274 с.
12. Н.М. Слизовская. Автор. дисс. канд. сельскохоз. наук. Дивово, 2009. 123 с.
13. Р.Б. Кондратьев. Автор. дисс. канд. сел. наук. Екатеринбург, 2007. 201 с.
14 Ол.Ал. Чирикова. Автор. дисс. канд. биолог. наук. Ярославль, 2006. 131 с.
15. Н.Вл. Чулков. Автор. дисс. канд. ветер. наук. Новосибирск, 2004. 139 с.
16. Ал.П. Сурмило. Автор. дисс. канд. ветерин. наук. Москва, 1999. 121 с.
17. Е.Д Босхомджиева. Автор. дисс. канд. ветер. наук. Москва, 1994. 146 с.
18. Ив.Иг. Дубровин. Автор. дисс. канд. ветер. наук. Краснодар, 2007. 129 с.
19. Н.В. Карагодина. Автор. дисс. канд. сельскох. наук. Персиановский, 2010. 178 с.
20. В.И. Кобозев, Л.Л. Жук Зоогигиена с основами ветеринарии. Уч. издание Минск: Ураджай, 2001.- 421с.
21. И.Ф. Бобылев, В.А. Гуревич, А.И. Косиков, Л.В. Грибакина. Ветеринария. № 8. 58 - 59 (1985).
22. Пат. ЯИ № 2280872. В.Н. Ласкавый, Ол.М. Демидова,
B.Н. Баринов, П.М. Караблин. 2006.
23. Л.Г. Чохатариди. Автор. дисс. докт. сельскох. наук. Владикавказ, 2010. 529 с.
24. Т.Н. Дерезина. Автор. дисс. докт. ветер. наук. Персиа-новский, 2005. 268 с.
25. Пат. ЯИ № 2376034. В.Ал. Антипов, Ив.Ал. Болоцкий,
C.Вл. Пруцаков, Ал.К. Васильев, В.Ив.Семенцов, С.Н. Ярцев, Ев.В. Сусский, Ив.Иг. Дубровин. 2009.
26. Ал.Иг. Гуславский. Автор. дисс. докт. тех. наук. Щелково, 2007. 410 с.
27. А.И. Гуславский, Е.Э. Школьников, Н.И. Домина, Всесоюзная конференция «Научные основы промышленного производства ветеринарных биологических препаратов». ВНИТИБП, 1987.
28. С.Ан. Гринь. Автор. дисс. докт. биол. наук. Кашинцево,
2008. 310 с.
29. В.В. Гуненков, О.И. Сухарев, В.Ф. Сирота. Сб. науч. трудов, М., 2003. Т. 64. С. 69 - 77.
30. А.А. Менькова. Вестник Российской сельскохозяйственной академии, 2. 63 - 64 (2003).
31. В.П. Кулаченко. Биология с.-х. животных, 2. 115-119 (1991).
32. А.И. Гуславский, З.А. Канарская, «Вестник Казанского технологического университета», № 20, 191 - 200 (2011).
33. А.И. Гуславский., А.В. Канарский, «Вестник Казанского технологического университета», № 6, 236 - 241 (2009).
34. А.И. Гуславский, А.В. Канарский, З.А. Канарская. «Вестник Казанского технологического университета», № 4, 192 - 195 (2013).
© А. И. Гуславский - д-р техн. наук, НПФ «БИАР», alex.aig@bk.ru; А. В. Канарский - д-р техн. наук, проф. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, alb46@mail.ru; З. А. Канарская - канд. техн. наук, доц. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, 708у a_kanarskaya@mail.ru.
