Разработка и моделирование процесса получения микропорошков путем диспергирования и сушки при отрицательных температурах

• Автор: Зеркаев, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Замораживание как подготовительная стадия сублимационной сушки.

1.1.1. Структурообразованис при замораживании растворов

1.1.2. Технологические решения замораживания растворов.

1.2. Проведение процесса сублимационной сушки.

1.2.1. Вакуумная сублимационная сушка.

1.2.2. Атмосферная сублимационная сушка в активном гидродинамическом режиме, как способ получения тонкодисперсных фармацевтических порошков с заданной структурой.

1.3. Математическое моделирование процесса замораживания

1.4. Математическое моделирование процесса сублимационной сушки

1.5. Постановка задачи исследования.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Объекты сушки
2.2.1. Интерферон альфа2Ь
2.2.2. Альбумин.
2.2.3. Декстран.
2.3. Определение биологической активности интерферона альфа2Ь
1. Специфическая противовирусная активность
2. Удельная противовирусная активность.
2.4. Определение эвтектических температур исследуемых растворов.
2.5. Исследование кинетики атмосферной сублимационной сушки в фонтанирующем слое
2.6. Характеристика высушенных веществ
2.6.1. Остаточное влагосодержание.
2.6.2. Гранулометрический состав
2.6.3. Форма, поверхность высушенных частиц.
2.7. Исследование гидродинамики фонтанирующего слоя микрочастиц ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.
3.1. Молекулярнодинамическое моделирование влияния отрицательных температур на биологическую активность интерферона альфа2Ь.
3.2. Математическое моделирование сублимационной сушки в фонтанирующем слое
3.2.1. Математическая модель гидродинамики сублимационной сушки в фонтанирующем слое.
3.2.2. Математическая модель тепло, массообмсна сублимационной сушки в фонтанирующем слое.
3.2.3. Исследование гидродинамической обстановки по уравнениям математической модели
3.2.4. Исследование тепло, массообмена по уравнениям математической
модели
3.2.5. Параметры проведения процесса сублимационной сушки в фонтанирующем слое
ГЛАВА 4. РАЗВИ ТИЕ ПРОЦЕССА АТМОСФЕРНОЙ
СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ В ФОНТАНИРУЮЩЕМ СЛОЕ
ВЫВОДЫ.ИЗ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Показано [7], что направленный теплоотвод приводит к образованию структуры с заданными размерами кристаллов льда, с единым направлением каналов растворенного вещества в пространстве, что позволяет интенсифицировать последующий процесс сублимационной сушки. Также доказано [1, -], что более крупные кристаллы влаги, образующиеся при более медленном охлаждении, приводят к образованию, при последующей сублимационной сушке, капилляров сухого вещества большего размера и более правильной формы, увеличивающих скорость сублимации. Например, добавление в раствор бычьего сывороточного альбумина раствора ацетата цинка в молярном соотношении белок/ацетат цинка - 1/, привело к значительному снижению размера пор высушенных частиц []. Как уже отмечалось, стадия замораживания в решающей степени определяет структуру и механические характеристики целевого продукта. Для получения мелкодисперсного продукта процесс замораживания должен протекать настолько быстро, чтобы предотвратить сегрегацию компонентов раствора [8]. Для растворов веществ, чувствительных к изменению реакции среды, медленное замораживание не желательно по причине того, что в первую очередь замерзает растворитель; концентрация растворенных веществ в растворе увеличивается с соответствующим изменением pH, и зачастую, пребывание целевого вещества в такой среде не допустимо []. На практике для быстрого замораживания формируют фрагменты раствора с малым характерным размером. При попадании нагретого тела в жидкий хладоагент возникающий теплообмен между средами может иметь принципиально качественные отличия, вызванные разностью температур охлаждаемого тела и хладоагента, а также отличием их физических свойств. Наибольшее применение получили два типа жидких хладоагеитов: охлажденные предельные углеводороды и сжиженные газы (наиболее часто - азот). Замораживание в охлажденных жидкостях проходит во время свободного осаждения диспергированных капель. Замораживание в кипящих криогенных жидкостях происходит уже во время плавания капли по поверхности хладоагента, несмотря на то, что их плотности превышают плотность криогенной жидкости. Такое поведение капель обусловлено экранирующим влиянием паровой прослойки, образующейся при кипении хладоагента. В тоже время паровая прослойка между каплей и жидким азотом обладает значительным термическим сопротивлением и делает замораживание капель растворов в жидком азоте менее интенсивным по сравнению с гсксаном, несмотря на более низкую температуру []. Учеными [] изучался способ получения замороженных частиц растворов биологических веществ. Способ заключается в замораживании диспергированного раствора в жидком азоте, исключая применение ультразвука, контакт воздухом и парами азота. Конец капилляра погружен в жидкий азот. При таком подходе к проведению процесса получаются замороженные частицы с узким распределением по размерам, высокой пористостью и большой удельной поверхностью после последующего обезвоживания. Однако полученные частицы имеют неправильную и непрогнозируемую форму. Но при этом способе наблюдалось падение активности белка. Нужно заметить, что в работах [, ] структурная денатурация, агрегация и падение активности белка связывается с воздействием отрицательных температур на белковые растворы в ходе замораживания и сублимационной сушки. Учеными [] было проведено сравнение двух вышеприведенных способов замораживания растворов белков. В обоих случаях получаются замороженные частицы с удовлетворительными для последующей сублимационной сушки свойствами. Однако, как уже было отмечено выше, в случае с распылением раствора над поверхностью жидкого азота наблюдается падение активности белка. Авторами было сделано предположение, что агрегация белка и потеря активности вызвана контактом распыленных мелкодисперсных частиц раствора с парами азота и воздухом. В подтверждение этого были изолированы все стадии, сопровождающие оба способа замораживания в жидком азоте, и на примере раствора лизоцима было показано, что прямое диспергирование в воду или жидкий азот с использованием полиэфиркетонового капилляра не приводит к стрессу белка. В то время как, распыление раствора в воздух при комнатной температуре приводит к падению активности белка на %.