Холодильники с сухой заморозкой: Холодильник с сухой заморозкой: что это такое, отзывы

28.05.202102.12.2020 By alexxlab No comments

Содержание

Особенности холодильников с сухой заморозкой.

В последнее время каждый уважающий себя производитель при выпуске новой модели холодильника акцентирует внимание покупателя на том, что перед ним холодильник системы No frost. Под воздействием этой стратегии покупатели начинают думать, что холодильники с плачущими испарителями – это прошлый век. Да, сегодня все стремятся купить в магазине холодильники No Frost, если, конечно, устраивает цена. Ведь No Frost – удовольствие не из дешевых. Но действительно ли вы знаете обо всех преимуществах данной технологии, или хотите купить соответствующую модель холодильника исключительно из-за рекламного влияния? Прочитав данную статью, вы узнаете как о преимуществах, так и о недостатках системы No Frost, которая достойна пристального рассмотрения.

Начнем с того, что система No Frost представляет собой технологию автоматического размораживания холодильника, предусматривающую правильное распределение холодного воздуха по всему пространству холодильной камеры. В принципе, капельная (плачущая) система также является технологией автоматического размораживания, но о каком-либо особом распределении холода по холодильнику здесь речь не ведется.

Система автоматического размораживания No Frost, в отличие от капельной системы, работает за счет технологии обдува холодильного пространства, а также пространства морозильной камеры. То есть эффективность охлаждающего процесса наблюдается во всех холодильных камерах. Опять же, капельная система этим похвастаться не может. Испаритель новых высокотехнологичных холодильников находится на задней стенке, непосредственно над морозильной камерой. Здесь нужно сразу сказать о недостатке технологии No Frost. Вся система довольно сложная и, как результат, громоздкая. А это приводит к тому, что механизм, располагающийся внутри камеры, немного снижает объем полезного пространства.

Испаритель системы No Frost имеет несколько вентиляторов, за счет работы которых и происходит эффективное движение (циркуляция) воздуха по камерному пространству. Испаритель гарантирует низкую температуру, вследствие достижения которой на задней стенке холодильника образуется иней. В остальном, все как в капельных системах. Иней постепенно тает и испаряется. Разница лишь в том, что задняя стенка не плачет.

Особенностью системы No Frost является тот факт, что температура распределяется по пространству холодильника более-менее равномерно. Между верхними и нижними полками максимальная разница температур составляет два градуса. Это позволяет резко повышать срок хранения продуктов. К тому же, скоропортящиеся продукты отныне можно располагать практически на любых полках. Использование вентиляторов в работе системы No Frost позволяет быстро достигать заданной температуры даже в том случае, если холодильная дверца часто открывается.

Каковы же минусы холодильников, в которых используется современная технология No Frost? Самый очевидный минус – высокая стоимость устройства. Технология относительно новая, вследствие чего в больших масштабах она пока не используется. Отсюда и высокая цена. Второй минус – более высокое потребление электроэнергии. Однако, по мнению пользователей, ощутимой разницы по энергопотреблению не наблюдается. Третий минус заключается в том, что холодильники No Frost немного больше шумят. Однако всегда можно найти модель, которую можно считать практически бесшумной. Хотя цена такой модели будет заметно дороже, чем стоимость «шумного» холодильника No Frost.

Статьи на эту тему:

Что такое холодильник сухой заморозки

В этой статье мы попытаемся разобраться, что такое холодильник сухой заморозки. Прежде всего, стоит подчеркнуть, что «сухой заморозкой» называют не что иное, как систему «No Frost», она же система авторазморозки.

В чем же специфика «No Frost»?

Это функция автоматического размораживания холодильника, название которой с английского переводится «Без Инея». Главная задача «No Frost» – снизить вероятность возникновения снежной «шубы» или ледяной корки в камерах до минимума.

Как она работает?

Фактически, «No Frost» – это система принудительной вентиляции холодильных и морозильных камер с помощью вентиляторов. Благодаря периодической циркуляции воздуха, конденсат, оседающий на стенках камер, не кристаллизируется в лед, а высыхает. Одним из главных недостатков «No Frost» считается обветривание продуктов. Действительно, они могут обсушиваться, если не хранить их в емкостях и пакетах.

Если Вы интересуетесь, что такое холодильник сухой заморозки, и как он реально связан с «No Frost», обратите внимание на следующее: система «Без Инея» действует как в холодильных камерах, так и в морозильнике.

Для сравнения – альтернатива «No Frost», система капельной («плачущей») авторазморозки, действует только в холодильных камерах. Благодаря такому расположению, «No Frost» позволяет замораживать продукты в морозилке без лишней влаги. Соответственно, заморозка проходит эффективно, и продукты не «обрастают» непробиваемой коркой льда. Конечно, это позволяет экономить пространство в морозильной камере и лучше хранить провизию.

Важно знать, что наличие системы «No Frost» в Вашем холодильнике не избавляет Вас от необходимости регулярной профилактической разморозки. Размораживать и мыть агрегат изнутри полезно раз-два в год. Это не только обновит рабочие детали прибора, но и устранит потенциальные источники неприятного запаха.

Чаще всего, когда спрашивают, что такое холодильник сухой заморозки, имеют в виду холодильные агрегаты с функцией «No Frost». Но отожествлять эти два понятия все же не стоит.

Как выбрать холодильник с сухой заморозкой. Какие преимущества имеет холодильник с сухой заморозкой

Перед многими людьми, которые хотят приобрести холодильник, возникает вопрос: что же лучше купить – всем привычный капельный агрегат или с системой Ноу Фрост? Дело в том, что каждая из этих систем имеет свои достоинства и вместе с тем, недостатки. Поэтому важно разобраться в нюансах таких холодильников, чтобы не ошибиться и сделать правильный выбор.

Если перевести название системы No Frost, то это будет звучать как «нет мороза». Существующая в агрегате особенная циркуляция воздуха осуществляется специальными вентиляторами, которые не допускают образование конденсата.

Плюсы такой системы заключаются в следующем:

Равномерное распределение нужной температуры по всем камерам;
Быстрая сухая заморозка;
Отсутствие необходимости в частой разморозке;
Более долгое хранение продуктов благодаря низкой влажности в камерах;
Быстрое охлаждение после перерыва в работе;
Наличие такой системы, как в морозильной, так и в холодильной камере;
Практически полное отсутствие конденсата.

Но, несмотря на такие явные преимущества перед капельными системами, у холодильников с Ноу Фрост есть и небольшие минусы:

Более высокая цена;
Продукты желательно хранить упакованными, так как они могут обветриться из-за сухой заморозки;
Возросший, по сравнению с капельными системами, расход электричества;
Иногда очень сильно шумит;
Из-за наличия вентиляторов места в таком холодильнике немного меньше.

Изучая такие особенности холодильников системы No Frost, можно определиться, какие именно характеристики для вас более важны.

Low Frost, No Frost или капельная система: в чем их отличие

Чтобы определить, какая же система наиболее для вас предпочтительна, нужно разобраться в принципах их работы.

Самыми распространенными на сегодня системами охлаждения считаются:

No Frost;
Капельная система;
Low Frost.

Главные отличия Ноу Фрост от капельных холодильников заключаются в методе вывода влаги. В обычном агрегате конденсат собирается прямо в холодильной камере и по стенкам стекает в специальную емкость, откуда потом испаряется.

Кстати, если отверстие для слива забивается, то влага начинает стекать на дно, образовывая небольшой «потоп» под овощными лотками. Поэтому его время от времени нужно чистить.

В моделях с сухой заморозкой вся влага остается на испарителе, который находится вне камеры. В этом и разница.

Но кроме этих двух систем есть еще одна: Low Frost. Что же это такое и чем она отличается от остальных? В основу этой системы лег тот же испаритель, только распложенный по периметру морозильной камеры. Разморозка в этом случае происходит очень легко, так как появляющийся лед нарастает очень медленно тоненьким слоем. Несмотря на необходимость размораживания холодильника – этот процесс все равно произойдет быстрее, чем при капельной обычной системе.

Лоу Фрост – это, можно сказать, компромисс между Ноу Фрост и капельной системой, только применяется он исключительно в морозильных камерах.

Сравнение, какой холодильник лучше: Ноу Фрост или капельный

Если рассматривать две основные системы: Ноу Фрост и капельную, то, безусловно, можно отметить, что у каждой из них есть свои преимущества и недостатки.

Можно провести сравнительный анализ и разобрать все «за» и «против»:

По сравнению с холодильниками Ноу Фрост, капельные агрегаты представлены более широким модельным рядом с весьма доступной ценой;
Приобретая обычный холодильник можно сэкономить потребление электроэнергии;
Конденсат на задней стенке практически полностью отсутствует у Ноу Фрост, в то время как «плачущие»

Super freeze в холодильнике что это? Предназначение суперзаморозки

Если ваш холодильник современнее всем известного ЗИЛа, то в нём наверняка найдётся несколько интересных функций, о которых вы вовсе не знали. Одна из таких функций — super freeze, иными словами это моментальная заморозка. С её помощью вы сможете довольно быстро заморозить овощи, фрукты или другие продукты. Причём такой способ заморозки позволяет сохранить внешний вид, пользу и вкус продуктов.

Что такое Суперзаморозка в холодильнике?

@cosmo-frost.ru

Опция суперзаморозка чаще встречается в английском звучании — Super Freeze, поэтому на многих холодильник стоит такая кнопка для активации режима.

Суть данной опции заключается в следующем: на определённый период времени температура в морозильной камере падает ещё ниже. Допустим, в морозилке поддерживается постоянная температура -16 градусов по Цельсию. Если включить super freeze, то тогда она опустится ещё на 7–10 градусов.

Предназначение

@tehno.expert

Суперохлаждение обычно включается в том случае, если необходимо загрузить новую партию продуктов. Потому что если их просто положить в морозилку, то температура в камере будет стремительно возрастать, от этого компрессор начнёт работать на износ. Такую нагрузку он совсем не любит, поэтому с ним может случиться какая-нибудь серьёзная поломка. Но если активировать суперзаморозку, а спустя час положить продукты, то этого запаса температур вполне хватит чтобы не нагружать мотор.

Также есть другое более важное предназначение функции — быстрая шоковая заморозка продуктов. Если положить продукты в морозильную камеру, то они будут довольно медленно замораживаться, за это время образуются крупные кристаллы льда. Поэтому после разморозки вы сможете заметить сильное повреждение продуктов, так как кристаллы разрушают их основную структуру. Но если активировать супер фриз, то продукты смогут невероятно быстро охладиться, и они смогут перескочить этап кристаллизации. Таким образом вы получите продукты с сохранившимся внешним видом, а после заморозки они будут как свежие на вкус и цвет.

Плюсы и минусы

Плюсы:

Заморозка происходит правильней, структура мяса, овощей и фруктов не повреждается в процессе заморозки.
При большой загрузке морозильной камеры с помощью супер freeze можно снизить нагрузку на компрессор.

Минусы:

Не все производители смогли продумать энергопотребление, поэтому в большинстве случаев при активации super freeze заметно повышается расход электроэнергии. А этот момент особенно важен в том случае, если в холодильнике встроена ручное отключение опции. Так как если вы забудете отключить режим суперзаморозки, то холодильник съест много электричества.

Как выбрать холодильник с функцией Super freeze?

@ru.hisense.com

В настоящее время производится много разных моделей холодильников с разными функциями, поэтому сделать выбор довольно сложно. Мы подготовили несколько полезных рекомендаций:

В первую очередь следует обратить внимание на то, чтобы в холодильнике присутствовала опция super freeze с автоматическим отключением. Ведь некоторые владельцы просто-напросто забывают своевременно выключить суперзаморозку, а это может отрицательно сказаться на работе устройства.
Если вы запасаете не так много продуктов в морозилке, то советуем выбрать модель холодильника с дополнительной камерой для быстрой заморозки. Как правило, она имеет небольшой размер, и позволяет быстро заморозить небольшое количество продуктов. Затем вы сможете их переместить в большую камеру для дальнейшего хранения.

Мы надеемся, что эта статья была полезной для вас, и вы смогли узнать что-то новое для себя. Желаем вам всех благ!

Бытовые холодильники шоковой заморозки: описание, характеристики, отзывы

Шоковой заморозкой называется процесс интенсивного охлаждения различных видов продуктов для длительного их хранения. Камеры с таким способом заморозки широко применяются в бытовых холодильниках. Что они собой представляют? Какие холодильники с шоковой заморозкой бывают, читайте в данной статье.

Как все начиналось

Достаточно длительный промежуток времени хранение продуктов осуществлялась в простых холодильниках и деревенских погребах. Человек мечтал о продуктовом рае. Он стал возможен с тех пор, как появились холодильники шоковой заморозки. Его автором является ученый-естествоиспытатель из Америки Кларенс Бердсай. Открытие пришлось на начало прошлого столетия. Ученый обратил внимание, как хранят рыбу жители Лабрадора. Рыбаки острова выкладывали свой улов на лед. Рыба замораживалась за считанные минуты. Этому способствовал арктический ветер. Когда ученый попробовал блюдо из замороженной на льду рыбы, он был приятно удивлен. Оказалось, быстро замороженная рыба сохранила свой вкус, аромат и полезные свойства.

С этого времени ученые начали активно работать над созданием установок по замораживанию продуктов. Они доказали, что метод быстрой заморозки является самым эффективным для консервации продуктов с сохранением витаминов, эфирных масел, скоропортящегося белка и других полезных свойств.

Традиционная технология охлаждения

Низкотемпературные холодильные камеры, с которыми знаком российский пользователь, замораживают продукты при температуре от 18 до 24 градусов ниже нуля. Для этого требуется не менее двух с половиной часов. В зависимости от температуры внутри продукта выделяется три диапазона.

Задача первого этапа заключается в охлаждении продукта, второго – в переходе жидкого состояния в твердое. Происходит быстрая отдача тепла при незначительном снижении температуры. Продукт начинает подмораживаться, то есть происходит кристаллизации 70% жидкости. На последнем этапе он домораживается. Температура снижается пропорционально сделанной холодильником работе.

Шоковая заморозка

В этом процессе ключевая роль отводится скорости заморозки, то есть снижению температурной среды до 30-30 градусов ниже нуля быстрыми темпами. Это обеспечивается благодаря ускоренному движению хладоносителя, роль которого выполняет воздух. Его движение происходит за счет вентилирования испарителя. Таким образом, на продукт оказывает влияние очень сильный поток холодного воздуха. Процесс заморозки осуществляется в три этапа:

Сначала происходит охлаждение продукта до трех градусов тепла или до нулевой отметки. Происходит кристаллизация влаги, которая находится на поверхности продукта. Причем скорость охлаждения такова, что многие вредоносные бактерии не успевают развиваться.
Подмораживание – это процесс перехода продукта из жидкой фазы в твердую. Он происходит, когда температура опускается до пяти градусов. Скорость также имеет важное значение, так как во время быстрого превращения жидкости внутри клеток в лед получаются небольшие кристаллы, которые не позволяют структуре ткани разрушаться.
Домораживание происходит при быстром снижении температуры до отметки термометра 18 градусов ниже нуля. Структура продукта фиксируется, и он хранится долгое время.

Если и дальше снижать температуру, произойдут неоправданные затраты мощности и деформация замораживаемого продукта. Поэтому нет необходимости продолжать понижение температуры.

Какие продукты можно заморозить?

Холодильное оборудование с камерами для шоковой заморозки осуществляет подготовку продуктов к хранению на длительный срок. При этом не теряется их качество. Заморозке подлежит рыба, фарш, мясо, фрукты, овощи, грибы и многое другое.

Оборудование позволяет охлаждать готовую продукцию: блюда на первое и второе, гарниры, винегреты и салаты, хлеб, десерты, выпечку. После нескольких часов заморозки ее можно успешно переложить в простую морозилку, а при необходимости – транспортировать в любое место.

Чем хороши установки с шоковой заморозкой?

Такая морозильная техника имеет свои преимущества. Используя метод форсирования трех режимов — охлаждение, подмораживание и домораживание, холодильники шоковой заморозки сохраняют в продукте структуру тканей, снижают активность среды, в которой могут развиваться бактерии, разные типы которых живут в неодинаковых температурных зонах.

При использовании медленной заморозки продукт не лишается присутствия в нем бактерий всех типов, а шоковая заморозка просто не дает возможности для их развития, и многие паразиты погибают. Самое главное преимущество – сохранение качества замороженного продукта. После размораживания и приготовления блюда из него сохраняются все полезные свойства, остается неизменным вкус и эстетический вид.

Холодильные устройства Sagi

Это оборудование итальянского производства, разработку которого начали еще в 80-х годах прошлого столетия, получило признание во всем мире. Оно стало незаменимым на предприятиях пищевой промышленности, заведениях общественного питания. Холодильник шоковой заморозки Sagi обладает высокой производительностью и низким уровнем потребления энергии.

Все производственные процессы контролирует компьютерная система. Она определяет «умные» свойства продукта. Технология не допускает поверхностную заморозку, температура равномерно распределяется по всем точкам продукта. Система шоковой заморозки подходит для полуфабрикатов и различных блюд. Для ее настройки существует удобная панель управления.

Морозильные камеры Sagi выпускают разных моделей. Одни имеют 5 уровней емкостей для загрузки продуктов, другие – 10. У 5-уровневых камер изготовление корпуса и внутреннего пространства осуществляется из нержавеющей стали. Ножки можно регулировать по высоте. Морозильная камера удобна для очищения, так как ее углы закруглены, и есть отверстие, через которое сливается конденсат.

Панель, защищающая вентилятор, открывается. Дверь имеет устройство для автоматической остановки системы при ее открытии, что не позволяет напрасно расходовать энергию. Кроме этого, у камеры толстые стены, до 70 мм. Они защищены пенополиуретаном. Это позволяет экономить электричество. Холодильник шоковой заморозки бытовой или промышленный стабильно работает при температуре окружающей среды до 32 градусов.

Холодильник Electrolux

Камера предназначена для того, чтобы быстро охлаждать и замораживать продукты питания. Холодильник шоковой заморозки Electrolux итальянского производства имеет различные модели, одной из которых является RBF201. В камере размещается 12 гастрономических емкостей. Вода выводится при помощи дренажа или сливается в контейнер. В этой модели холодильника испаритель морозильной камеры имеет антикоррозийную защиту. Все углы конструкции закруглены, что создает удобство при чистке.

Технические характеристики холодильного оборудования Electrolux

Камера способна охладить 64 килограмма продуктов от 90 до 3 градусов выше нуля. На это требуется всего 90 минут. В этой камере можно заморозить 56 килограммов продуктов до 18 градусов холода за 240 минут. Здесь имеются режимы охлаждения, всего их три. При помощи мягкого охлаждения происходит снижение температуры воздуха до минус двух градусов, сильного – до 12 ниже нуля и шоковой заморозки – 35 холода.

Кроме этого, камера оснащена функцией режима хранения. Ее включение осуществляется автоматически сразу после завершения заморозки продукта до 18 градусов ниже нуля. Холодильники шоковой заморозки оснащены термощупом, который автоматически определяет подходящий режим. Пользуясь такой установкой, можно самому задавать температуру для охлаждения и время. Эксплуатация оборудования возможна в окружающей среде с температурой воздуха 32 градуса тепла.

Охлаждение и хранение продуктов осуществляется с помощью эффективного вентилирования. Стены защищены теплоизоляцией из пенополиуретана. Оснащен воздушной системой охлаждения холодильник шоковой заморозки. Характеристики устройства позволяют разместить ее выше самой камеры. Для отделки корпуса и внутренней части шкафа используется нержавеющая сталь. Герметичность при закрывании двери достигается за счет вставки из магнита.

Холодильное устройство имеет высоту 2,3 м, ширину – 80 и глубину – 83 с половиной см. Вес холодильника составляет 235 килограммов. Толщина стен достигает 60 мм.

Использование

Сегодня пользуется большой популярностью холодильник с шоковой заморозкой. Для дома этот вид бытовой техники является незаменимым. Но, решившись на покупку, следует знать, что кроме холодильника понадобится и пароконветомат. С его помощью разогреваются замороженные продукты. Причем первоначальный их вид не меняется. Вместо этого агрегата можно использовать печь микроволновую. Для хранения быстрозамороженных продуктов нужно соблюдать следующие условия:

Не допускается повторная заморозка одного и того же продукта.
Морозильную камеру следует размораживать каждый месяц.

Холодильник шоковой заморозки – это бытовая техника для постоянного использования. Ее целью является охлаждение продуктов за короткий промежуток времени с соблюдением гигиеничности, экономичности и качества.

Холодильники шоковой заморозки широко применяются в условиях промышленного производства. Их необходимость вызвана сохранением полуфабрикатов, которые выпускаются в больших объемах. Эти агрегаты используют на кухне санаториев, гостиниц, крупных и сетевых ресторанов. Не исключением являются и заведения общественного питания, где пропускная способность не очень большая. Для любого предприятия важно, чтобы морозильное оборудование не только работало, но и приносило прибыль. Это достигается за счет экономической эффективности при использовании камер с шоковой заморозкой.

Сухая заморозка мяса что это такое

Просто о мясе. Охлажденка и заморозка: сухая, шоковая, глубокая

Согласно «ГОСТ 18157-88 Продукты убоя скота. Термины и определения» любое мясо может быть:

не остывшее и пока еще сохранившее в себе животное тепло (температура в толще мышц бедра не ниже 35°С).

Для приготовления пищи не используется, так как в силу процессов посмертного окоченения является жестким и к тому же обладает неприятным запахом, а при варке дает не ароматный бульон. Его структура неоднородна, мягкость неравномерна, влажность избыточна. Реализации не подлежит, что к тому же практически невозможно в принципе, так как мясо птицы является парным в течении получаса, а мясо говядины в течении 2-х – 4-х часов.

Вероятно, «парным» в «народе» называют мясо, не подвергавшееся заморозке.

остывшее в естественных условиях либо в остывочных камерах не менее 6 часов (температура в толще мышц бедра не ниже 12°С) и покрывшееся тонкой корочкой подсыхания, на ощупь упруго.

подвергнутое охлаждению до температуры от 0 до 4°С (в толще мышц бедра), на ощупь не влажное, эластичное. Охлажденное мясо упруго и имеет более темную окраску, чем остывшее.

Охлаждение лишь замедляет процессы гниения мяса и срок годности охлажденного мяса без упаковки – считанные дни.

Охлажденное мясо в вакуумной упаковке (вакуум вытесняет кислород, без кислорода рост бактерий замедляется; если же в упаковку добавляют некоторое количество углекислого газа, рост бактерий замедляется еще более) способно храниться 8-10 недель, максимум 120 дней. Существуют технологии использования углекислого газа, позволяющие достигнуть рекордных сроков хранения, но в этом случае мясо уже сложно назвать охлажденным, скорее, оно консервированное. Основное отличие охлажденного мяса от замороженного – то, что в охлажденном, пусть и в замедленном темпе, но все же продолжаются процессы разложения.

Мясо – идеальная среда для размножения вредоносных бактерий и только заморозка – способ остановить это размножение.

подвергнутое замораживанию до температуры не выше минус 8°С (в толще мышц бедра). Замороженное мясо хранится в специальных морозильных камерах.

подвергнуто замораживанию в потоке воздуха при температуре минус 30-40°С, т.е. почти мгновенно. При таком способе заморозки мясо практически не подвергается денатурации (т.е. остается как бы в первозданном виде, не изменяя своих свойств при длительном хранении) и может храниться при умеренном охлаждении (около 0°С).

подвергнуто замораживанию и хранится при температуре минус 18°С и ниже. Говядина глубокой заморозки может храниться до 1 года, свинина – 6 месяцев. Это самый надежный способ охранить мясо от воздействия бактерий.

Хотя существует еще более действенный способ охранения мясопродуктов, известный еще Котенку Гав по результатам его общения с котлетой. Но для «мяса впрок надолго» сей действенный способ не годится.

замороженное мясо, подвергнутое размораживанию до температуры в толще мышцы у кости около 0°С, по показателям соответствует (в норме) охлажденному. Дефростации подвергается замороженное мясо перед его дальнейшей переработкой. При грамотной разморозке качественное замороженное мясо практически полностью сохраняет свои первоначальные свойства.

p.s. Миф о полезности парного мяса очень спорен. Помимо того, что собственно парное мясо не полезно, не вкусно и не способно быть на прилавке, остывшее или охлажденное мясо даже при минимальных нарушениях его хранения/транспортировки/условий нахождения при продаже может являться серьезной угрозой здоровью и жизни человека. Хотя и замороженное мясо при тех же нарушениях хранения и транспортировки, и, как следствие, частичной разморозки и последующей повторной, и опять повторной, и так до бесконечности, заморозки,

Сублимационная сушилка

CONRAD® | Сублимационная сушилка GEA

Меню

Компания
Инвесторам
Работа в GEA
Связаться с нами

Арабский
Китайский
Голландский
Английский
Французский
Немецкий
Итальянский
Японский
Польский
Португальский
Русский
Испанский
Турецкий

Дом

Напиток
Напиток
- Рынки
  Рынки
  - Пиво и пивные коктейли
    Пиво и пивные коктейли
    - Пиво безалкогольное
    - Пиво
    - Фирменное пиво
  - Газированные напитки
    Газированные напитки
    - Лимонады и газированные напитки
  - Сидр
  - Зельтеры крепкие
  - Соки и концентраты
    Соки и концентраты
    - Цитрусовые соки
    - Концентраты и сиропы
    - Экзотические соки
    - Фруктовые соки и нектары
    - Соки овощные
  - Напитки на растительной основе
  - Готовые к употреблению кофе и чай
    Готовые к употреблению кофе и чай
    - Чай готовый к употреблению
  - Спиртные напитки и вино
    Спиртные напитки и вино
    - Крепкий спирт
    - Ликеры
    - Нейтральный спирт
    - Игристое вино и шампанское
    - Вино
  - Еще пьет
    Еще пьет
    - Функциональные и спортивные напитки
  - Вода
- Товары
  Товары
  - Системы автоматизации и управления
    Системы автоматизации и управления
    - Автоматизация машин
    - Решения MES
    - Автоматизация процессов
  - Пивоваренные системы
    Пивоваренные системы
    - Пивоварня
      Пивоварня
      - Фильтрация
      - Фрезерование и затирание
      - Фрезерование и затирание
      - Обработка сусла
    - Обработка холодных блоков
      Обработка холодных блоков
      - Решения для трубопроводов холодного блока
      - Установки холодного блока
    - Крафтовое пивоварение
  - Центрифуги и сепарационное оборудование
    Центрифуги и сепарационное оборудование
    - Центробежный сепаратор
      Центробежный сепаратор
      - Осветлитель
      - Сепаратор
    - Декантерная центрифуга
      Декантерная центрифуга
      - Декантер для осветления
    - Вакуумный спиральный фильтр
  - Чиллеры и тепловые насосы
    Чиллеры и тепловые насосы
    - Чиллеры
    - Тепловые насосы
  - Чистящие средства и стерилизаторы
    Очистители и стерилизаторы
    - Решения CIP / SIP
    - Стерилизаторы
    - Оборудование для очистки резервуаров
      Оборудование для очистки резервуаров
      - Управляемые вращающиеся очистители
      - Очистители свободного вращения
      - Очистители индексов
      - Орбитальные очистители
      - Ретракторы
      - Статические очистители
      - Система проверки
  - Компрессоры
    Компрессоры
    - Поршневые компрессоры — коммерческие
      Поршневые компрессоры — коммерческие
      - Компрессоры открытого типа
      - Компрессоры открытого типа
      - Полугерметичные компрессоры
      - Полугерметичные установки
      - Автомобильные компрессоры
    - Винтовые компрессоры промышленные
  - Системы дистилляции и ферментации
    Системы дистилляции и ферментации
    - Дистилляционное оборудование
    - Растворы для ферментации
  - Сушилки и установки для обработки частиц
    Сушилки и установки для обработки частиц
    - Распылительные сушилки
      Распылительные сушилки
      - Химическая продукция
      - Продукты питания и молочные продукты
      - Фармацевтическая продукция
  - Испарители и кристаллизаторы
    Испарители и кристаллизаторы
    - Кристаллизаторы
    - Конфигурация испарителя
    - Испаритель Тип
    - Концентраторы замораживания
  - Системы розлива и упаковки
    Системы розлива и упаковки
    - Оборудование для обработки контейнеров
    - Наполнители
    - Линии розлива — асептические
    - Линии розлива — гигиенические
    - Линии розлива — ESL
    - Линии розлива — модули розлива
    - Паллетайзеры Депаллетайзеры
  - Гомогенизаторы
    Гомогенизаторы
    - Блок сжатия гомогенизатора
    - Периферийные устройства для гомогенизации
    - Клапаны гомогенизации
    - Промышленные гомогенизаторы
    - Гомогенизаторы лабораторные
  - Системы обработки жидкостей
    Системы обработки жидкостей
    - Продукты газирования
    - Деаэраторные системы
    - Расходомеры
    - Мобильная система дозирования
    - Растворители сахара
    - Термическая обработка
  - Системы мембранной фильтрации
    Системы мембранной фильтрации
    - Мембранные установки и решения
    - Сменные мембраны
  - Миксеры и блендеры
    Миксеры и блендеры
    - Блендеры непрерывного действия
    - Смесители с большими сдвиговыми усилиями
    - Смесители жидкости
    - Системы смешивания / газирования
  - Системы обработки продуктов
    Системы обработки продуктов
    - Дозирование и кормление
  - Вакуумные системы
    Вакуумные системы
    - Эжекторные системы
    - Вакуумная система
  - Клапаны и насосы
    Клапаны и насосы
    - Асептические клапаны
      Асептические клапаны
      - Клапаны обратного давления
      - Контрольные панели
      - Регулирующие клапаны
      - Отводные клапаны
      - Магнитные сепараторы
      - Противосмесительные отсечные клапаны (асептические)
      - Противосмесительные запорные клапаны (UltraClean)
      - Пробоотборные клапаны
      - Запорные клапаны
      - Донные клапаны резервуара
    - Поршневые насосы высокого давления
    - Гигиенические насосы
      Гигиенические насосы
      - GEA Smartpump
      - GEA Varipump
    - Гигиенические клапаны и компоненты
      Гигиенические клапаны и компоненты
      - Дисковые затворы
      - Компенсаторы
      - Контрольные панели
      - Отводные клапаны
      - Фланцевые соединения и фитинги
      - Противосмесительные переключающие клапаны
      - Противосмесительные запорные клапаны
      - Противосмесительные отсечные клапаны с подъемом седла
      - Технологические соединения
      - Системы восстановления продуктов
      - Пробоотборные клапаны
      - Запорные клапаны
      - Специальные клапаны
      - Нижние клапаны резервуара
      - Системы безопасности резервуаров
    - Струйные насосы
- обслуживание
  обслуживание
  - Услуги в течение жизненного цикла
  - Горячая линия обслуживания
  - Финансовые услуги
  - Удаленная поддержка
- Аналитика
Химическая
Химическая
- Рынки
  Рынки
  - Агрохимикаты
    Агрохимикаты
    - Удобрения
    - Пестициды
  - Биохимические вещества
    Биохимические вещества
    - Химикаты на биологической основе
    - Биодизель
    - Топливный этанол
  - Контроль выбросов
    Контроль выбросов
    - Цемент
    - Химическая промышленность
    - Стекло
    - Чугун и сталь
    - Цветные металлы
    - Энергетика и сжигание
    - НПЗ
  - Промышленные стоки
    Промышленные стоки
    - Промышленные сточные воды
    - Нулевой слив жидкости
  - Минералы и неорганические химические вещества
    Минералы и неорганические химические вещества
    - Неорганические химические вещества
    - Минералы
  - Горнодобывающая промышленность и металлургия
  - Нефтехимия и органическая химия
    Нефтехимия и органическая химия
    - Спирты
    - Органические кислоты
    - НПЗ
  - Полимеры
  - Специальная химия и тонкая химия
- Товары
  Товары
  - Центрифуги и сепарационное оборудование
    Центрифуги и сепарационное оборудование
    - Центробежный сепаратор
      Центробежный сепаратор
      - Осветлитель
      - Разделитель сопел
      - Сепаратор
      - Сепаратор для сплошных стенок
    - Декантерная центрифуга
      Декантерная центрифуга
      - 2-фазный декантер разделения
      - Декантер с трехфазным разделением
      - Декантер осветляющий
      - Декантер классифицирующий
      - Декантер для обезвоживания
  - Компрессоры
    Компрессоры
    - Компрессоры газовые
    - Винтовые компрессоры промышленные
  - Системы дистилляции и ферментации
    Системы дистилляции и ферментации
    - Дистилляционное оборудование
  - Сушилки и установки для обработки частиц
    Сушилки и установки для обработки частиц
    - Сушилки мгновенного действия и охладители
    - Псевдоожиженные слои
    - Кольцевые сушилки
    - Ротационные сушилки и охладители
    - Распылительные охладители
    - Распылительные сушилки
      Распылительные сушилки
      - Химическая продукция
      - Продукты питания и молочные продукты
      - Фармацевтическая продукция
  - Системы контроля выбросов
    Системы контроля выбросов
    - Системы очистки газов

Границы | Сублимационная сушка раствора сахара с распылением при атмосферном давлении и фагом D29

Введение

С появлением в последнее время бактерий с множественной лекарственной устойчивостью возрос интерес к терапевтическим применениям бактериофагов (фагов). Фаги представляют собой альтернативный ресурс в борьбе с болезнями, связанными с бактериями (Кутателадзе и Адамия, 2010). Фаги — это вирусы, которые инфицируют бактерии и могут иметь узкий круг хозяев бактерий-мишеней (Hatful and Vehring, 2016; Dewangan et al., 2017). Такой узкий круг хозяев практически не приводит к нецелевым эффектам, в отличие от обычных антибиотиков, которые часто повреждают микробиоту (Loc-Carrillo and Abedon, 2011; Dewangan et al., 2017). Фаги и антибиотики используют разные механизмы для уничтожения бактерий, поэтому устойчивые к антибиотикам бактерии могут оставаться чувствительными к уничтожению фагами (Loc-Carrillo and Abedon, 2011).Хотя бактерии могут развить устойчивость к фагам, фаги могут мутировать, чтобы преодолеть устойчивость бактерий к фагам, и коктейли фагов могут быть полезны для ограничения устойчивости к одному типу фагов (Kutateladze and Adamia, 2010; Loc-Carrillo and Abedon, 2011; Dewangan et al. др., 2017).

Существует много фагов с разной структурой, один из которых состоит из многогранного капсида, содержащего генетический материал, и хвоста, который используется для связывания с бактериями и введения генетического материала (Hatful and Vehring, 2016; Dewangan et al. , 2017). Хотя не все фаги могут использоваться в качестве терапевтических агентов, литические фаги, как правило, являются наиболее полезными из-за их экспоненциального роста и эффективности в уничтожении бактерий-хозяев (Кутателадзе и Адамия, 2010). В отличие от фагов умеренного климата, литические фаги не передают ДНК между бактериями-хозяевами, что устраняет риск распространения генов устойчивости к антибиотикам или фагам (Loc-Carrillo and Abedon, 2011). Литические фаги действуют, связываясь с бактериями-хозяевами и заражая их, размножаясь в бактериях-хозяевах и убивая бактерии-хозяева, разрывая клеточную стенку перед высвобождением потомства и распространением на соседние бактерии (Dewangan et al., 2017).

Одним из видов бактерий, проявляющих множественную лекарственную устойчивость, является Mycobacterium tuberculosis , который, по оценкам, стал причиной 480 000 случаев туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью в 2014 году, только половина из которых была успешно вылечена (World Health Organization, 2018a). Также были случаи туберкулеза с полной лекарственной устойчивостью, который уже нельзя лечить никакими доступными антибиотиками; поэтому фаговая терапия представляет собой интересное альтернативное лечение (Udwadia, 2016).Хотя каждый патоген чувствителен к разным штаммам фагов, для туберкулеза одним из наиболее эффективных фагов против этого хозяина является вирус Mycobacterium D29 (Guo, Ao, 2012; Hatful and Vehring, 2016; Lapenkova et al., 2018). Фаг D29 не только эффективен против туберкулеза, но и безопасен для культивирования, поскольку его можно выращивать на Mycobacterium smegmatis , а не на M. tuberculosis (Hatful and Vehring, 2016). Лю и др. (2016) показали, что вдыхание фага D29 приводит к тому, что более высокая доза фага D29 достигает и остается в легких по сравнению с инъекцией мышам.Carrigy et al. (2017) сравнили снижение титра в различных ингаляционных устройствах для доставки фага D29 и обнаружили, что снижение титра сильно зависит от ингаляционного устройства, при этом небулайзер с вибрирующей сеткой обеспечивает наименьшее снижение титра.

В 2016 г. примерно 70% новых случаев туберкулеза произошло в Азии или Африке (Всемирная организация здравоохранения, 2018b) в странах, где не всегда может быть гарантирована непрерывная холодовая цепь. Чтобы лучше использовать потенциал фаговой терапии в этих регионах, было бы полезно разработать фаги в сухой твердой форме, поскольку фаги, которые часто в основном состоят из белка, более восприимчивы к дезактивации в жидкой форме по сравнению с сухой твердое состояние (Wang, 2000).Следовательно, можно ожидать, что подходящая сухая лекарственная форма допускает более высокие температуры хранения. Наиболее распространенный метод сохранения белков в сухом твердом состоянии — это лиофилизация в лотках (Wang, 2000). Zhang et al. (2018) успешно лиофилизировали модельный фаг M13KE и показали, что фаги имели более высокую выживаемость в виде сухого порошка по сравнению с жидкими препаратами в течение периода хранения 60 дней; сухие порошки хранили при комнатной температуре, тогда как жидкие составы хранили при 4 ° C. Несмотря на успех в сохранении фагов с помощью лотковой лиофилизации, этот метод ограничен растворимостью криопротекторов и длительным временем обработки (Leuenberger, 2002; Ishwarya et al., 2015).

Распылительная сушка — это альтернативный подход к сохранению фагов в сухой твердой форме. Процесс сушки включает распыление состава в камеру с одновременным потоком, который быстро испаряет растворитель в частицах. Хотя распылительная сушка представляет собой привлекательную альтернативу из-за более быстрого времени обработки и способности производить мелкие частицы для ингаляции, разные штаммы фагов чувствительны к различным условиям окружающей среды и процесса, в результате чего некоторые виды фагов могут иметь снижение жизнеспособности после распылительной сушки (Vandenheuvel et al. al., 2013). Другой альтернативный подход к сохранению фагов в твердой форме заключается в использовании сублимационной сушки распылением. Сублимационная сушка распылением включает распыление состава в холодную среду и сушку в вакууме и температурных условиях, аналогичных лиофилизации. Стадия замораживания при сублимационной сушке распылением сохраняет сферическую форму капель и снижает деградацию из-за разделения фаз, которое является обычным при лиофилизации (Heller et al., 1999). Было показано, что сублимационная сушка распылением позволяет получать порошки с более крупными и пористыми частицами, чем сушка распылением (Maa et al., 1999). Белки, подвергнутые сублимационной сушке распылением, чувствительны к процессу сушки, и характеристики стабилизации улучшаются с включением вспомогательных веществ и промежуточными этапами сушки (Sonner et al., 2002; Maa et al., 2004). Leung et al. (2016) изучили возможность распылительной сушки и распылительной сублимационной сушки фагов, а также характеристики аэрозолизации полученных сухих порошков. Оба процесса имели одинаковое общее снижение титра; в случае сублимационной сушки распылением снижение титра было вызвано главным образом стадией распыления.В некоторых случаях сублимационная сушка распылением формирует больше агрегатов по сравнению с сушкой распылением и не применима для всех фармацевтических ингредиентов (Nguyen et al. , 2004). Замороженные порошки при сублимационной сушке распылением сушат под вакуумом. В результате этот процесс страдает от длительного времени высыхания, аналогичного лиофилизации в лотке (Shoyele and Cawthorne, 2006).

Атмосферная распылительная сублимационная сушка (ASFD) — это относительно новый метод консервирования белков, который является альтернативой вышеупомянутым процессам.Мериман (1959) был первым, кто показал, что сублимационная сушка основана на относительном давлении пара на поверхности замороженного объекта по сравнению с давлением окружающей среды, а не на абсолютном давлении пара, сделав вывод, что сублимационная сушка возможна без использование вакуумной среды. ASFD имеет улучшенные скорости массо- и теплопередачи, что сокращает время сушки, обеспечивает высокое и однородное качество высушенного продукта и дает сыпучий порошок с большей площадью поверхности и повышенной растворимостью (Mumenthaler and Leuenberger, 1991; Ishwarya et al., 2015). Malecki et al. (1970) впервые применили ASFD для приготовления жидких продуктов в пищевых продуктах, где эта технология применялась для сушки жидких пищевых продуктов и соков. ASFD также может сушить вымораживанием термочувствительные фармацевтические продукты, которые трудно должным образом высушить при лиофилизации в лотке (Leuenberger et al., 2006; Wang et al., 2006). Leuenberger (2002) разработал систему для сублимационной сушки жидких фармацевтических продуктов с использованием ASFD с псевдоожиженным слоем в одной камере сублимационной сушки. Wang et al. (2006) разработали систему ASFD без псевдоожиженного слоя, что привело к сокращению времени сушки и низкой деградации как белков, так и бактерий.Себастьян и др. (2017) разработали численную модель для определения оптимальной температуры и времени сушки для ASFD. Численную модель сравнивали с экспериментальными данными о сушильном газе и температуре, которые можно использовать для прогнозирования оптимальных циклов сушки для различных активных фармацевтических ингредиентов, характеристик капель и увеличенного размера устройства ASFD. В данной статье исследуется возможность лиофилизации фага D29 с ASFD.

Материалы и методы

Сублимационная сушка распылением при атмосферном давлении

Устройство ASFD, усовершенствованное по сравнению с конструкцией, предложенной Wang et al.(2006). Схема устройства показана на рисунке 1. Осушающий газ подается по строительной линии сжатого воздуха через поликарбонатную трубку диаметром ½ дюйма. Сжатый воздух сначала поступает в эксикатор (Arrow Pneumatics D10-04, Бродвью, Иллинойс, США), содержащий шарики силикагеля, чтобы высушить воздух перед его выходом через 40-микронный фильтр. Сухой воздух дополнительно очищается с помощью дополнительного фильтра 0,5 микрон (Wilkerson AF1-04-S00, Richland, MI, США). Давление сухого газа после фильтра снижается с помощью регулятора сжатого воздуха (Norgren R73G-2AK-RMN, BI, Великобритания).Осушенный и фильтрованный сжатый воздух разделяется на две линии. Одна линия подает распыляющий газ в двухжидкостное сопло, расход которого регулируется и измеряется ротаметром (Cole Parmer, MTN, Канада). Осушающий газ, подаваемый по другой линии, регулируется регулирующим клапаном (Swagelok B-1RF4, Огайо, США), а затем поступает в фильтр HEPA, подключенный к расходомеру TSI (4043, Shoreview, MN, США). Спиральная медная трубка диаметром ½ дюйма используется для подачи сушильного газа через теплообменник, заполненный жидким азотом из питающего резервуара (Praxair, Эдмонтон, AB, Канада) для охлаждения сушильного газа.Теплообменник представляет собой вертикально герметичную стальную цилиндрическую камеру. Нагревательный трос (OMEGALUX FR-060, Лаваль, Квебек, Канада) наматывается на медную трубку на выходном конце теплообменника для нагрева сушильного газа до заданных рабочих температур.

Рисунок 1. Схема разработанного устройства ASFD.

Камера ASFD состоит из пяти основных компонентов: алюминиевой верхней крышки, двойного сопла для жидкости (Spray System Co. 1/8 JJCO, Уитон, Иллинойс, США), пористого металлического цилиндра (Mott, Фармингтон, Коннектикут, США). ), внешней камеры и пористого фильтрующего диска (Applied Porous Technologies Inc., Тариффвилл, Коннектикут, США). В верхней крышке есть вентиляционные отверстия, штуцер для заправки жидким азотом и штуцеры для медных трубок. Осушающий газ проходит через верхнюю крышку и проходит в алюминиевую внешнюю камеру. Пористый цилиндр находится внутри внешней камеры и создает газовый буфер, который предотвращает контакт распыленных частиц с пористым цилиндром, направляя поток частиц к фильтрующему диску. Двойное сопло для жидкости соединено с верхней крышкой. Сопло имеет подачу газа из линии сжатого воздуха, а жидкость подается перистальтическим насосом (Chem-Tech CTPA4LSA, Пунта-Горда, Флорида, США).Замороженный порошок собирается на фильтрующем диске, который сидит на алюминиевой детали, прикрепленной к дну камеры ASFD. Диск фильтра изготовлен из химической и коррозионно-стойкой нержавеющей стали 316L с размером пор 20 мкм.

Термопара типа T, подключенная к системе обратной связи (OMEGA CN742, Laval, QC, Канада), которая контролирует нагревательный трос, была помещена на дно камеры ASFD рядом с порошком. Используя температуру, близкую к температуре порошка, нагревательный трос нагревает холодный сушильный газ до желаемой рабочей температуры.Аналогичная термопара помещается на выходе из камеры ASFD для измерения температуры выходящего газа, которая регистрировалась с помощью регистратора температуры (National Instrument USB-TC01, Остин, Техас, США). Влажность выходящего газа измеряется датчиком влажности (Vaisala HMP75B, Woburn, MA, США), подключенным к переносному индикатору (Vaisala MI70, Woburn, MA, США).

Порядок действий

Процесс сушки был разделен на два основных этапа.Первым шагом была стадия замораживания распылением. Камера ASFD сначала охлаждалась жидким азотом и сухим воздухом. Жидкий азот закачивался в камеру, в то время как фильтрованный и осушенный воздух проходил через систему. Камеру охлаждали и после стабилизации при -130 ° C жидкий азот перекрывали и раствор фага прокачивали через двойное сопло для жидкости. Жидкий раствор прокачивали со скоростью 20 мл / мин, в то время как сжатый воздух проходил через сопло со скоростью 10 л / мин. В конце распыления камера ASFD нагрелась до -80 ° C.

Вторым этапом ASFD была сушка при атмосферном давлении. Это началось с постепенного повышения температуры камеры с -80 до -20 ° C. Температуру сушильного газа регулировали тросовым нагревателем и объемом жидкого азота в теплообменнике. Температуру камеры поддерживали на уровне -20 ° C в течение 2 часов, а затем поддерживали постоянной в течение 1 часа каждый раз при постепенном повышении температуры. В конечном итоге температура была доведена до 25 ° C с помощью нагревательного троса для нагрева сушильного газа. Для ускорения кристаллизации маннита была выбрана начальная температура -20 ° C (Mehta et al., 2013). Влажность замораживаемого концентрата не могла быть измерена с помощью ASFD, поэтому для определения температуры сушильного газа использовался метод проб и ошибок с влажностью выходящего газа. Поскольку плотность водяного пара выходящего газа не зависела от температуры газа, плотность пара использовалась для определения температуры камеры на протяжении всего процесса сушки вместо относительной влажности. Плотность водяного пара использовалась в качестве качественного индикатора для определения того, когда массоперенос воды из порошка замедлился или полностью прекратился.Когда плотность пара выходящего газа уменьшилась и достигла плато, температура сушильного газа повысилась. Чтобы снизить влажность порошка фага, время сушки было увеличено на 1 час во втором наборе порошков фага. На рис. 2 показаны плотность водяного пара выходящего газа и заданная температура сушильной камеры для типичного цикла.

Рис. 2. Разработка процесса ASFD, который коррелирует заданную температуру камеры и плотность водяного пара выходящего газа.Сплошная черная линия соответствует графику плотности водяного пара. Пунктирная линия соответствует заданной температуре камеры. Измерение плотности водяного пара начинается через 20 минут после запуска из-за нижнего рабочего предела датчика влажности –50 ° C.

Образец порошка был собран путем удаления фильтра в конце процесса ASFD. Образцы хранили в пластиковых флаконах (Fisher-Scientific Eppendorf Tubes, Оттава, ОН, Канада) в сухом боксе при 25 ° C. Для изучения влияния температуры хранения часть образцов порошка также хранилась в сухом ящике в холодильнике при 4 ° C.

Препарат

ASFD использовали для получения порошков с фагом D29 с использованием трех составов с различными массовыми соотношениями трегалозы и маннита, с общей массовой концентрацией 100 мг / мл. В таблице 1 показаны три препарата и два дубликата образца, использованные для сублимационной сушки фага D29. Для порошков A2 и B2 продолжительность процесса ASFD была увеличена с 6-часового процесса сушки (для порошков A, B, C) до 7-часового процесса сушки. Фаг D29 амплифицировали на штамме-хозяине Mycobacterium smegmatis mc ² 155 с твердой средой.Фаговый буфер выливали на бляшки бактерии-хозяина, инкубировали в течение ночи при 4 ° C и фильтровали через фильтр 0,22 мкм (Carrigy et al., 2017). На нынешнем этапе подтверждения концепции требуется только базовая очистка, тогда как для этапа производства терапевтических фагов необходимо разработать более совершенные процедуры (Pirnay et al. , 2015). Жидкий состав содержал либо трегалозу, либо смесь трегалозы и D -маннитола с добавлением фагов D29 до концентрации от 1.От 5 до 5,2 × 10 ¹¹ БОЕ / мл. Дигидрат D — (+) — трегалозы (T9531, Сент-Луис, Миссури, США) и D -маннитол (M4125, Сент-Луис, Миссури, США) были приобретены у Sigma-Aldrich. Трегалозу и D, -маннитол растворяли в 10 мл деионизированной воды при надлежащем массовом соотношении и концентрациях. Затем раствор фильтровали через фильтр с размером пор 0,22 мкм. Микропипетку использовали для добавления 50 мкл фага D29 в концентрации от 1,5 до 5,2 × 10 ¹¹ БОЕ / мл к раствору, который затем встряхивали; 500 мкл раствора фага отделяли для измерения титра жидкого состава, в то время как оставшийся жидкий раствор сушили вымораживанием с помощью устройства ASFD.

Таблица 1. Состав исходного раствора для сублимационной сушки распылением при атмосферном давлении. Общая массовая концентрация трегалозы и маннита составляла 100 мг / мл для каждого случая.

Измерение влажности

Остаточная влажность лиофилизированного порошка была измерена гравиметрически путем сравнения веса образца до и после сушки в печи. Массу порошков ASFD измеряли на стеклянной посуде и помещали в изотермическую печь (Fisher-Scientific Isotemp 280A, Хэмптон, Нью-Хэмпшир, США).Образец 100 мг каждого порошка нагревали до 100 ° C при абсолютном давлении 3,0 кПа в течение 8 часов и медленно охлаждали в печи в течение ночи. Вакуумная печь периодически вентилировалась и откачивалась, чтобы воздух вокруг образца был сухим.

Титр

Анализы бляшек на суррогатном хозяине. M. smegmatis mc ² 155 использовали для измерения титра фагов в бляшкообразующих единицах на мл (БОЕ / мл). Приготовленные образцы были в лиофилизированной твердой форме и были повторно суспендированы в ~ 1 мл фагового буфера перед анализом бляшек и последующим измерением титра.Использовался метод титрования полного планшета, поскольку бляшки были слишком большими для использования метода точечного анализа. Подробная информация о методе анализа налета представлена в другом месте (Bioscience, 2018).

Сканирующий электронный микроскоп

Изображения полученных порошков были получены с использованием автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа (SEM) (ZEISS Sigma FE-SEM, Оберкохен, Германия). Изображения были получены иммерсионным линзовым детектором с рабочим расстоянием 6,0 мм и ускоряющим напряжением 3,0 кВ. Каждый образец был покрыт слоем золота 10 нм перед визуализацией с использованием устройства для вакуумного распыления золота Denton (Desk 2, Moorestown, NJ, США).

Рамановская спектроскопия

Для твердофазного анализа высушенных порошков использовался специально разработанный дисперсионный рамановский спектрометр. В качестве источника возбуждения использовался лазер с диодной накачкой 671 нм (Ventus 671, Laser Quantum, Великобритания) с максимальной выходной мощностью 500 мВт. Порошки загружали в коническую полость объемом 0,2 мкл в алюминиевом держателе образцов и выдерживали в атмосфере азота во время измерения. Все измерения проводились при температуре 23 ± 1 ° C и относительной влажности менее 3%.Чистую трегалозу и ее высушенную распылением форму измеряли, соответственно, для получения спектров кристаллической и аморфной трегалозы. Три полиморфные формы маннита, α, β и δ, также были получены и измерены для их эталонных спектров комбинационного рассеяния. D -маннитол был протестирован непосредственно в том виде, в каком был получен, и использован в качестве эталона для β-маннита. Две другие формы полиморфов были получены с использованием метода медленного испарения растворителя (Wang et al., 2014). Вкратце, α-маннит был получен путем добавления D -маннита к смешанному растворителю из ацетона, этанола и воды в объемном соотношении 5: 5: 2 при 50 ° C во время электромагнитного перемешивания с последующим охлаждением раствора до комнатной температуры. температура, позволяющая выпадать кристаллы.Δ-форма маннита была получена сушкой водного раствора D -маннита при комнатной температуре в вакуумном эксикаторе.

Процесс деконволюции (Wang et al., 2017) был использован для определения вкладов каждого компонента в многокомпонентные системы в соответствии с уравнением. (1)

SRe⁡s = SRaw− [B + Σ (Ii ± ei) Si, N] ⁢ (1)

, где S _Res является остаточным спектром после вычитания всех компонентов из необработанного спектра многокомпонентной смеси, S _Raw и B является фоновым сигналом.Нормализованный эталонный спектр, S _{i, N} , используется в качестве единицы спектральной интенсивности для соответствующего чистого компонента, а спектральный вклад компонента в необработанный спектр смеси составляет I _i S _{i, №} . Подход деконволюции был выполнен вручную путем итеративной корректировки коэффициента интенсивности, I _i , чтобы минимизировать остатки для каждого компонента. Неопределенность коэффициента интенсивности для каждого компонента, ± e _i , представляет собой диапазон, в котором соответствующий компонент больше не различим между недостаточным и избыточным вычитанием. Коэффициенты интенсивности для каждого компонента напрямую связаны с их соответствующими массовыми долями.

Результаты

Титр

Абсолютные титры фага, измеренные для (а) лизата фага, (б) исходного сырья, т. Е. Лизата, смешанного с сахарным составом, и (в) окончательного лиофилизированного порошка фагов, показаны на Рисунке 3. Трегалоза и маннит при массовом соотношении 1: 1 (порошок C) имели неприемлемо большое снижение титра ~ 3 log от исходного сырья до высушенного порошка; поэтому сырье для порошка C снова не использовалось.Этот результат согласуется с предыдущими исследованиями фагов, в которых более низкие массовые отношения трегалозы имели более низкую выживаемость фага (Leung et al., 2017). В обоих измерениях титра порошка B и B2 — с массовым соотношением трегалозы к манниту 7: 3, процесс ASFD имел последовательное снижение титра от исходного материала до лиофилизированного порошка на ∼0,8 и ∼0,6 log соответственно. Порошок чистой трегалозы имел высокое снижение титра ~ 1,5 и ~ 4,0 log для порошков А и А2, соответственно.

Рисунок 3. Измерение титра фага лизата, жидкого раствора и сухого порошка для каждого раствора. Метки A, B, C, A2 и B2 указывают на различные составы исходного раствора и время обработки, определенные в таблице 1. Три повторных измерения титра каждой точки данных использовали для определения планок ошибок титра фага.

Содержание влаги

Содержание влаги в порошках ASFD показано на рисунке 4. Первая партия (A) имела два разных условия хранения, чтобы определить наилучшую среду для краткосрочного хранения.Один набор порошка хранился в сухом боксе при комнатной температуре (25 ° C), а другой набор порошка хранился в холодильнике при 4 ° C. Порошок А имел содержание влаги 6,2 ± 0,1% по весу при хранении в сухом боксе при комнатной температуре и содержание влаги 9,6 ± 0,1% по весу при хранении в сухом боксе в течение одной недели в холодильнике. Порошок В имел влажность 5,2 ± 0,1% масс. При хранении в сухом боксе и содержание влаги 6,2 ± 0,1% масс. При хранении в холодильнике. На основании различий в содержании влаги и незначительного влияния на измерение титра дублированные порошки фагов (А2, В2) хранили только в сухом боксе при комнатной температуре.Дополнительный час сушки, использованный для повторных прогонов (A2, B2), снизил содержание влаги до 4,6 ± 0,1% мас. / Мас. И 4,9 ± 0,1% мас. / Мас. Для порошков A2 и B2 соответственно.

Рис. 4. Содержание влаги в каждом порошке, хранящемся в сухом боксе при комнатной температуре (25 ° C) или в холодильнике (4 ° C). Заштрихованная область (4–6%) представляет идеальное содержание влаги в порошке для фагов. Метки A, B, C, A2 и B2 указывают на различные составы исходного раствора и время процесса, определенные в таблице 1.

Свойства твердой фазы

Рамановские спектры порошков фагов были получены для определения твердофазных свойств компонентов в каждом порошке. Порошок А состоял только из трегалозы и оставался полностью аморфным. В порошке В, смеси трегалозы и маннита, трегалоза оставалась аморфной, в то время как маннит кристаллизовался. Спектр после деконволюции порошка B показан на рисунке 5. Спектральный диапазон для растяжения связи C – H (2800–3000 см ^-1) использовался для процесса деконволюции.Аморфная трегалоза, I _a-Tre S _{a-Tre, N} , была идентифицирована как наиболее доминирующий компонент в необработанном спектре из-за большого количества связей C – H в ее молекулярной структуре по сравнению с маннитом. Аморфную трегалозу сначала вычитали из необработанного спектра, оставляя остаточный след для компонента маннита как S _Raw — I _a-Tre S _{a-Tre, N} , в котором различные полиморфы маннита, α, β и δ.Характерные пики различных полиморфов маннита, используемых для деконволюции, отмечены на фиг. 6. Суммарный спектр всех деконволютированных компонентов по сравнению с необработанным спектром показывает хорошее соответствие, что указывает на то, что все компоненты были идентифицированы и их фракции должным образом определены количественно. Полученные коэффициенты интенсивности для каждого полиморфа маннита, I _α-M, I _β-M и I _δ-M , были использованы непосредственно для расчета относительного количества каждого полиморфа маннита в порошке B. как I _α-M / (I _α-M + I _β-M + I _δ-M), I _β-M / (I _α-M + I _{β -M} + I _δ-M и I _δ-M / (I _α-M + I _β-M + I _δ-M) , соответственно, как показано в результатах количественного анализа в таблице 2.Полевые эмиссионные СЭМ-изображения высушенных порошков показаны на фиг. 6. Изображения порошка А со 100% трегалозой показаны на левой панели. Изображения порошка B, смеси раствора трегалозы и маннита, показаны на правых панелях.

Рис. 5. Спектр комбинационного рассеяния после деконволюции порошка ASFD с трегалозой и маннитом при массовом соотношении 70:30. Спектральный вклад аморфной трегалозы и трех полиморфов маннита (α, δ, β) обнаруживается и отделяется от спектра необработанной смеси, что приводит к сумме деконволютированных компонентов, хорошо наложенных на измеренный спектр.

Рис. 6. Изображения порошков фагов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Порошок А, порошок трегалозы, на левой панели (вверху и внизу). Порошок B, порошок трегалозы-маннита, на правой панели (вверху и внизу).

Таблица 2. Кристаллические структуры сахаров в фаговом порошке.

Обсуждение

На фиг. 3 показано, что ASFD фага D29 с использованием трегалозы и маннита в качестве наполнителей обеспечивает разумную биологическую сохранность фагов во время обработки.Трегалоза является обычным дисахаридом, используемым для сохранения белков, поскольку она имеет высокую температуру стеклования 115 ° C и химически инертна (Chen et al., 2000; Wang, 2000). Когда белок обезвоживают аморфной трегалозой в качестве наполнителя, считается, что трегалоза иммобилизует белок в стекловидной матрице, препятствуя денатуризации белка; это также известно как теория витрификации (Jain and Roy, 2010; Mensink et al., 2017). Обычно предполагается, что водород в молекулах воды образует связи с белком для поддержания его вторичной структуры, на которую может повлиять удаление воды.Трегалоза может действовать как замена воды и создавать водородные связи с белком для обеспечения стабильности (Jain and Roy, 2010; Mensink et al., 2017). Трегалоза также имеет высокое сродство к воде и может действовать как лиопротектор. Вода, которая находится в контакте с трегалозой, связанной с белками фага, может быть вынуждена принять конформацию, которая предотвращает или задерживает образование льда (Jain and Roy, 2010), тем самым подавляя прямой контакт между кристаллами льда и частицами фага. Последние исследования были проведены Джейном и Роем по эффективности трегалозы для сохранения различных типов белков (Jain and Roy, 2010).Как правило, для сохранения белка требуется дисахарид; двумя другими дисахаридами, которые рассматривались, но не использовали в этом эксперименте, были лактоза и сахароза. И лактоза, и сахароза имеют низкую температуру стеклования и будут более склонны к кристаллизации при хранении при комнатной температуре. Кроме того, сахара, такие как лактоза, участвуют в реакции Майяра во время гравиметрической сушки, тогда как трегалоза — нет. СЭМ-изображения порошка А показали, что частицы порошка имеют пористую сферическую форму.Пористая структура образуется, когда раствор замерзает, и кристаллы льда отделяются от концентрата замораживания. Многие частицы порошка агломерируются. На изображении с малым увеличением (рис. 6, вверху слева) можно увидеть, что частицы различаются по размеру от 5 до 50 мкм, что связано с двойным распылителем жидкости, который производит полидисперсный аэрозоль в этом диапазоне размеров.

Маннитол — это обычно используемый наполнитель при лиофилизации в лотках. Маннит, как кристаллический наполнитель, может предотвращать схлопывание порошковой лепешки, что способствует высыханию при более высоких температурах и действует как наполнитель, предотвращая кристаллизацию трегалозы (Pyne et al., 2002; Krauss et al., 2013). Эффекты маннита в порошке видны из сравнения изображений SEM на Фигуре 6. Изображения SEM порошка B (правые панели) показали, что частицы являются пористыми, но не имеют сферической структуры и больше по сравнению с порошком A (левые панели) ). Хотя частицы обоих порошков имеют высокопористую структуру, исключение маннита в порошке А приводит к частицам с более закругленными краями, что является признаком подвижности аморфной трегалозы. Предполагается, что добавление маннита ограничивает подвижность трегалозы за счет создания кристаллической структуры, которая позволяет сушить порошок при более высокой температуре и больших скоростях потока.

Твердая фазовая структура является важной характеристикой порошка, поскольку она показывает, обладает ли порошковая матрица необходимой стабильностью для защиты фагов во время хранения (Izutsu et al., 1993). Трегалоза должна оставаться в форме аморфного стекла, чтобы защитить фаги от стресса во время замораживания и сушки. Ожидается, что маннит будет кристаллизоваться на стадии сушки и образовывать поддерживающий каркас для частиц, чтобы предотвратить дальнейшую подвижность структуры частиц трегалозы при сушке при более высоких температурах.Склонность маннита к кристаллизации во время обычной распылительной сушки была изучена Chan et al. (2004) в случае высушенных распылением бинарных смесей маннита и кальцитонина лосося. Кристаллизованный маннит с комбинацией различных полиморфов был обнаружен в составах с высокими концентрациями маннита (> 50%), и сообщалось о полиморфных превращениях во время хранения под воздействием влаги. Для сравнения, стадия замораживания ASFD включает процесс быстрого охлаждения, в котором маннит, вероятно, сначала будет осаждаться в аморфной и полугидратной формах, а затем перейдет в полиморфы δ-маннита на стадии сушки (Cao et al., 2013). Kim et al. (1998) показали, что более высокая скорость охлаждения маннита обычно приводит к образованию большего количества δ-полиморфов маннита, что согласуется с результатами анализа твердого тела с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (Su et al., 2017). Хотя δ-маннит имеет более низкую стабильность, чем обычно встречающийся β-полиморф, сообщается, что он стабилен более 3 лет при хранении при комнатной температуре (25 ° C) и низкой влажности (Burger et al., 2000; Chan et al. др., 2004). Спектры комбинационного рассеяния света после деконволюции порошка B показывают, что трегалоза остается в аморфном состоянии, которое стабилизирует белок.

В настоящем исследовании было обнаружено, что композиция с массовым соотношением трегалозы и маннита 7: 3 (порошок B) обеспечивает наивысшую жизнеспособность полученного сухого порошка после обработки с помощью AFSD. Поскольку трегалоза имеет температуру стеклования 16 ° C при влажности 9,6% (Chen et al., 2000), порошок A (100% трегалоза) склонен к кристаллизации во время хранения при низких температурах, если содержание влаги остается постоянным. Было показано, что кристаллизация трегалозы при хранении снижает ее криопротекторные свойства (Izutsu et al., 1993). Уменьшение содержания влаги, показанное на рисунке 4 для порошков A2 и B2, увеличивает температуру стеклования порошка до 50 ° C при влажности 4,9% (Chen et al., 2000), делая порошок менее склонным к кристаллизации при хранении. Puapermpoonsiri et al. (2010) показали, что в их лиофилизированных лепешках, содержащих фаги, оптимальное содержание влаги находилось в диапазоне 4–6% мас. / Мас., Что показано в затененной области на рисунке 4. Хотя передовые методы измерения влажности, такие как Карл Фишер титрование обеспечило бы более точные измерения влажности, оно не было доступно для данного исследования.

Результаты измерения титра согласуются с другими исследованиями сублимационной сушки, которые показывают, что при правильном соотношении трегалоза и маннит подходят для лиопротекции и криозащиты фагов (Leung et al., 2016; Zhang et al., 2018). Композиция для порошка B имела потерю титра менее 1 log, что является приемлемой технологической потерей для фагов (Hoe et al., 2013). Это демонстрирует, что ASFD является жизнеспособным вариантом для стабилизации биологического материала и требует дальнейшего тестирования с другими биологическими препаратами.Другие процессы, такие как обычная сублимационная сушка и распылительная сушка консервирующих фагов, изучались в других местах (Puapermpoonsiri et al., 2010; Leung et al., 2016; Zhang et al., 2018), и будут проводиться дальнейшие исследования, сравнивающие ASFD с этими методами. интересная тема для дальнейших исследований. Разница в потере титра между порошком A и A2 составляет 2,5 log, тогда как разница между порошком B и B2 составляет 0,2 log. Предполагается, что это несоответствие между исходным и дублирующим циклами вызвано дополнительным временем сушки в последнем.Чтобы снизить содержание влаги в порошке до приемлемого диапазона, время сушки было увеличено, а влажность порошка А уменьшилась примерно вдвое.

Время обработки ASFD, использованного в этом исследовании, составляло приблизительно 7 часов для лиофилизации 10 мл раствора трегалозы 100 мг / мл при 10 ⁹ БОЕ / мл фагов. Типичное время сублимационной сушки для лотковой лиофилизации аналогичного раствора трегалозы составляет примерно 3-5 дней (Lu and Pikal, 2004; Leung et al., 2016).Разницу во времени сушки можно объяснить разными механизмами сушки в каждом процессе. В ASFD раствор замораживается почти мгновенно после распыления в камеру ASFD. Высокая скорость замораживания раствора вызывает равномерное распределение льда и замораживающего концентрата по всему порошку, что приводит к образованию кристаллов льда меньшего размера по сравнению с тем, когда использовалась более низкая скорость замораживания (Mumenthaler and Leuenberger, 1991). И вода в замораживающем концентрате, и во льду удаляется посредством конвекции сушильного газа.По мере того как масса льда на поверхности частиц уменьшается, поток газа будет иметь меньшее сопротивление сублимации льда в центре крупных частиц (Mumenthaler and Leuenberger, 1991; Wang et al., 2006). Механизм сушки создает большую удельную поверхность и частицы, которые становятся пористыми без дополнительных процессов. В ASFD механизм сушки зависит от потока газа, диффундирующего воду как в замораживающий концентрат, так и в лед из порошка; поэтому время обработки может варьироваться в зависимости от расхода сушильного газа.

У исследования фага D29 ASFD есть несколько ограничений. Эксперимент с сублимационной сушкой фага D29 ограничивается использованием только двух наполнителей в трех вариантах рецептуры. Хотя этот эксперимент показывает возможность использования комбинации трегалозы и маннита, диапазон между выбранным соотношением масс эксципиентов может обеспечить оптимальное снижение титра. Обычная сублимационная сушка фагов изучалась многими предыдущими авторами (Puapermpoonsiri et al., 2010; Zhang et al., 2018), тогда как ASFD фагов ранее не исследовалась; Таким образом, это исследование было сосредоточено исключительно на ASFD, а не на сравнении ASFD с другими методами сушки.Это исследование показало, что можно производить порошки фагов, пригодные для последующего восстановления. После восстановления жидкое фаговое сырье можно наносить путем распыления (Carrigy et al., 2017). Порошки фагов в текущем состоянии не предназначены для ингаляций. Фаги хранили при комнатной температуре в сухом боксе, но в настоящее время не проводились тесты на стабильность при длительном хранении, и они рассматриваются для будущих исследований. На нынешнем этапе исследования этой работы не было никаких планов по расширению масштабов устройства ASFD, но ASFD разрабатывается на коммерческой основе в другом месте (Gladden et al., 2012).

Заключение

Результаты настоящих экспериментов по сушке вымораживанием показывают, что ASFD является возможным методом сохранения фага D29. Фаги стабилизировали смесью трегалоза-маннит и лиофилизировали в аппарате ASFD с приемлемыми потерями в процессе. Сохранение фага D29 в этой работе указывает на то, что процесс AFSD является многообещающим кандидатом для производства порошков с фагами, которые чувствительны к условиям окружающей среды или имеют тенденцию дезактивироваться при обработке.Порошки фага, произведенные в ASFD, показывают один возможный состав для стабилизации фага D29 в твердой форме; но стабилизация фага зависит от других факторов, таких как исходный раствор, метод обработки и тип фага. ASFD обеспечивает биологическую консервацию, аналогичную традиционным методам, но за более короткое время обработки, чем обычная сублимационная сушка, что делает ASFD привлекательным альтернативным методом для сохранения сложных биологических материалов, таких как фаги.

Доступность данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Авторские взносы

AL модифицировал и эксплуатировал новый аппарат ASFD и провел эксперименты по сушке вымораживанием растворов фаговых сахаров. AL записал и проанализировал экспериментальные данные, составил большую часть рукописи и создал рисунки в рукописи. NC внес свой вклад в дизайн эксперимента, предложения по составу фага и помогал в анализе данных на изображениях под микроскопом. Х.В. участвовал в разработке рамановской спектроскопии, помогал в составлении частей раздела «Рамановская спектроскопия» и редактировал раздел «Свойства твердой фазы».MH участвовал в проведении анализов бляшек для определения титра фагов. Д.С. внес свой вклад, предоставив фаг D29 для экспериментов и редакционных предложений в рукописи. AM участвовал в качестве соруководителя и давал предложения как по экспериментальной работе, так и по составлению рукописи. Р.В. внес свой вклад в работу по анализу, включая рамановскую спектроскопию и измерения титра, а также внес редакционные предложения в рукопись. WF внесла свой вклад как куратор этого проекта — поощряла и направляла как экспериментальную работу, так и составление рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Хелену Оршанскую (Лаборатория аэрозольных исследований Альберты) за ее лабораторную помощь.

Список литературы

Burger, A., Henck, J. O., Rollinger, J.M., Weissnicht, A.A., и Stottner, H.(2000). Диаграмма энергии / температуры и характеристики сжатия полиморфов D-маннита. J. Pharm. Sci. 89, 457–468. DOI: 10.1002 / (SICI) 1520-6017 (200004) 89: 4 <457 :: AID-JPS3> 3.0.CO; 2-G