干燥在生物制品过程中是必不可缺少的一个环节。这个环节的好坏直接影响其质量。现在采用的主要是热风干燥和真空冷冻干燥。但这两种干燥方法都存在某些弊端:1)有些生物制品的存活有温度限制,温度过高则不能存活,因此热风干燥将直接影响产品的质量;2)真空冷冻干燥投资大,成本高,耗时长,将直接影响生物制品的造价,且真空冷冻干燥的技术操作要求比较高高压电场干燥技术是一种全新的干燥技术,它具有能耗低,不污染空气,干燥均匀,物料不升温的优点。高压电场干燥技术用于真菌,目前在国内外尚属首创。
高压电场干燥设备:由内蒙古大学研制的干燥装置(型号GXJ-2),有效干燥面积为2m2,加热工作原理基金项目:国家自然科学基金项目(59377327)由高压电场的脱水机理可知,水分子是极性分子,水分子之间主要靠氢键缔合,还存在着电偶极距的相互作用,在高压电场的作用下,物料中的水分子一方面运动速率加快,携带的能量提高,这就促进了氢键的断开,减小水分子脱出时的体积;另一方面在电场力的作用下,增强了水分子的定向极化强度,改善水系统的储能及水对离子的携带能力,使水分子所受的电场力增加。在电场力的作用下,水分子被拉入电场强度*大的区域中去,并使水分子逸出物料表面而实现物料干燥。
实验材料真菌(花生四烯酸;由武汉烯王生物工程公司提供,干燥后可以得到较高品质的微生物油脂);石油醚(由武汉烯王生物工程公司提供);4号溶剂(由武汉烯王生物工程公司自行配制的溶剂);烘箱;振动流化床(武汉烯王生物公司提供).
实验方法菌体的初始含水率为50%~60%.首先用自来水对菌体进行清洗,去除杂物,甩干,然后人工造粒进行干燥。
干燥方法:将样品(已造粒)分成三份,分别在箱式静电干燥机、热风烘箱、流化床三种设备中进行干燥。具体工艺条件为:流化床105℃干燥(Ⅰ);烘箱105℃干燥(Ⅱ);高压电场干燥,温度为50℃干燥后测量菌体的含水率,比较外观,并对干燥能源损耗进行计算。
将干燥后的菌体分别用石油醚和4号溶剂提油,然后测定AA,AV,POV,色泽等。三种方法比较,高压电场干燥外观颜色*好,能耗比其他两种干燥方法低50%~85%.流化床干燥速度*快,比其他干燥方法快50%以上,但能耗高,菌体的外观颜色很深;烘箱干燥也是高温干燥,外观颜色一般。总脂和AA含量以静电干燥的为*高,这主要与低温有关,低温有效的降低了对油脂的有效成分的破坏,保留了较多的AA有效成分,其菌油含量比其它两种方法提高2.7%~11%.其它两种方法由于温度较高,对菌体内的不饱和脂肪酸破坏较多,因此有效成分降低;酸价无明显改善,过氧化值偏高,这与后续提油、脱溶以及菌体烘干时间较长有关。显然,高压电场干燥比其他两种方法能更好的保存菌体内的油脂含量,对有效成分保留较多,外观颜色好,节能效果明显。
通过高压电场对真菌的干燥结果可得出如下结论:高压电场干燥技术可以有效的保留微生物中的有效成分不受损失,这是由于高压电场自身不会使物料升温的原理所致。另通过该技术的工业化批量试验证明设备造价低,运行费用低。由此可知,高压电场干燥技术在生物制药中将会有广阔的应用前景。