Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок
Рассмотрен процесс низкотемпературного молекулярного фракционирования биологического сырья растительного и животного происхождения с помощью современных криогенных технологий: быстрого замораживания в азотных криотуннелях, криодиспергирования, криосублимационного фракционирования, экстракции сжиженн...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/42572 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок / А.И. Осецкий, В.И. Грищенко, А.Н. Гольцев, М.А. Кравченко, Е.В. Стрючкова // Пробл. криобиологии. — 2009. — T. 19, № 4. — С. 488-499. — Бібліогр.: 9 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859832189687955456 |
|---|---|
| author | Осецкий, А.И. Грищенко, В.И. Гольцев, А.Н. Кравченко, М.А. Стрючкова, Е.В. |
| author_facet | Осецкий, А.И. Грищенко, В.И. Гольцев, А.Н. Кравченко, М.А. Стрючкова, Е.В. |
| citation_txt | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок / А.И. Осецкий, В.И. Грищенко, А.Н. Гольцев, М.А. Кравченко, Е.В. Стрючкова // Пробл. криобиологии. — 2009. — T. 19, № 4. — С. 488-499. — Бібліогр.: 9 назв. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии |
| description | Рассмотрен процесс низкотемпературного молекулярного фракционирования биологического сырья растительного и животного происхождения с помощью современных криогенных технологий: быстрого замораживания в азотных криотуннелях, криодиспергирования, криосублимационного фракционирования, экстракции сжиженными газами. Обсуждаются варианты использования получаемых фракций в производстве фармацевтических, ветеринарных, агротехнических, косметических препаратов и высоковитаминизированных продуктов питания.
Розглянуто процес низькотемпературного молекулярного фракціонування біологічної сировини рослинного та тваринного походження за допомогою сучасних кріогенних технологій: швидкого заморожування в азотних кріотунелях, кріодиспергування, кріосублімаційного фракціонування, екстракції скрапленими газами. Обговорюються варіанти використання отриманих фракцій у виробництві фармацевтичних, ветеринарних, агротехнічних, косметичних препаратів і високовітамінізованих продуктів харчування.
There has been considered the process of low temperature molecular fractionation of biological raw materials of plant and animal origins using contemporary cryogenic technologies: rapid freezing in nitrogen cryotunnels, cryodispersion, cryosublimation fractionation, extraction with condensed gases. The variants of using the resulted fractions in the production of pharmaceutical, veterinary, agrotechnical, cosmetic formulations and highly vitaminized food products are under discussion.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:33:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
488 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
УДК 57.043:57.086.132
А.И. ОСЕЦКИЙ1*, В.И. ГРИЩЕНКО1, А.Н. ГОЛЬЦЕВ1, М.А. КРАВЧЕНКО1, Е.В. СТРЮЧКОВА2
Криогенные технологии в производстве фармацевтических,
косметических, агротехнических препаратов
и биологически активных пищевых добавок
UDC 57.043:57.086.132
A.I. OSETSKY1*, V.I. GRISCHENKO1, A.N. GOLTSEV1, M.A. KRAVCHENKO1, E.V. STRYUCHKOVA2
Cryogenic Technologies in Production of Pharmaceutical, Cosmetic,
Agrotechnical Formulations and Biologically Active Food Additives
Рассмотрен процесс низкотемпературного молекулярного фракционирования биологического сырья растительного и
животного происхождения с помощью современных криогенных технологий: быстрого замораживания в азотных криотуннелях,
криодиспергирования, криосублимационного фракционирования, экстракции сжиженными газами. Обсуждаются варианты
использования получаемых фракций в производстве фармацевтических, ветеринарных, агротехнических, косметических
препаратов и высоковитаминизированных продуктов питания.
Ключевые слова: азотный криотуннель, криодиспергирование, криосублимационное фракционирование, экстракция
сжиженными газами.
Розглянуто процес низькотемпературного молекулярного фракціонування біологічної сировини рослинного та тваринного
походження за допомогою сучасних кріогенних технологій: швидкого заморожування в азотних кріотунелях, кріодиспергування,
кріосублімаційного фракціонування, екстракції скрапленими газами. Обговорюються варіанти використання отриманих фракцій
у виробництві фармацевтичних, ветеринарних, агротехнічних, косметичних препаратів і високовітамінізованих продуктів
харчування.
Ключові слова: азотний кріотунель, кріодиспергування, кріосублімаційне фракціонування, екстракція скрапленими газами.
There has been considered the process of low temperature molecular fractionation of biological raw materials of plant and animal
origins using contemporary cryogenic technologies: rapid freezing in nitrogen cryotunnels, cryodispersion, cryosublimation fractionation,
extraction with condensed gases. The variants of using the resulted fractions in the production of pharmaceutical, veterinary,
agrotechnical, cosmetic formulations and highly vitaminized food products are under discussion.
Key words: nitrogen cryotunnel, cryodispersion, cryosublimation fractionation, extraction with liquified gases.
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.: (+38
057) 373-38-71, факс: +38 (057) 373-30-84, электронная почта:
cryo@online.kharkov.ua
* To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya
str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 3871, fax: +380 57
373 3084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
1Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
2National Technical University “Kharkov Polytechnical
Institute”, Kharkov, Ukraine
1Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
2Национальный технический университет “ХПИ”, г. Харьков
Современное производство фармацевтических
препаратов, косметических средств, пищевых до-
бавок характеризуется неуклонным ростом ис-
пользования биологически активного сырья расти-
тельного и животного происхождения. Это имеет
объективные причины, так как натуральное биоло-
гическое сырье является уникальным источником
необходимых человеку витаминов, микроэле-
ментов, растительных кислот, антибиотиков,
алкалоидов, пектинов, гликозидов и многих других
веществ, на основе которых можно создавать пре-
параты принципиально нового типа. Однако на пути
их создания возникают сложнейшие технологичес-
кие проблемы, связанные с получением молекуляр-
ных ингредиентов, сохраняющих нативную струк-
туру и свойства важных для организма человека
активных комплексов.
КРИОГЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ CRYOGENIC EQUIPMENT
Contemporary production of pharmaceutical
formulations, cosmetic preparations, food additives is
characterized with constant growing application of
biologically active raw materials of plant and animal
origin. This fact has the objective reasons, since natural
biological raw material is an unique source of necessary
for human vitamins, microelements, plant acids,
antibiotics, alkaloids, pectines, glycosides and many
other substances, basing on which the formulations of
principally new type may be created. However on the
way of their creation the complicated technological
problems, related to the obtaining of molecular ingre-
dients, keeping native structure and properties of ac-
tive complexes, the most important for human organism,
appear.
Today the technologies enabling the obtaining of
the spectrum of biologically active substances during
489 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
В настоящее время наиболее перспективны
технологии, позволяющие получать спектр биоло-
гически активных субстанций в процессе биосин-
теза, и криотехнологии, дающие возможность
выделять их из исходного биологического сырья.
К сожалению, повторить в производственных усло-
виях биохимические процессы, реализуемые в
растениях за счет направленного синтеза под
действием солнечного света, сложно и дорого, что
является причиной пристального внимания в
наиболее развитых странах мира к криогенным
технологиям переработки биологического сырья.
По-видимому, в ближайшем будущем им не будет
альтернативы с точки зрения качества получае-
мых натуральных биологически активных субстан-
ций молекулярного уровня, являющихся источни-
ком новых продуктов различного назначения. В
рамках данных тенденций Институт проблем
криобиологии и криомедицины НАНУ совместно
с ЗАО “Криокон” и ЗАО “Институт криогенных
технологий” создали специализированный комп-
лекс криогенного молекулярного фракционирования
биологического сырья растительного и животного
происхождения, представляющий многоступен-
чатую технологическую линию. К основным видам
используемого в комплексе криогенного оборудо-
вания относятся криотуннели для сверхбыстрого
замораживания исходного растительного сырья в
парах жидкого азота и криомельницы для его
измельчения при температурах –60...–120°С в
инертной среде, исключающие перегрев и окисле-
ние. Исходное сырье, измельченное с помощью
специально разработанных установок до микрон-
ных размеров, подвергается в дальнейшем крио-
сублимационной сушке и криосублимационному
молекулярному фракционированию, низкотемпера-
турной экстракции жирорастворимых витаминов и
других биологически важных липидных фракций
сжиженными газами. На последних этапах перера-
ботки сырья выделяются необходимые белково-
пептидные комплексы с помощью установки для
реализации программируемых режимов криокави-
тации и криоконцентрирования.
Основные технологические этапы крио-
генного молекулярного фракционирования
биологического сырья
Для обеспечения непрерывной работы произ-
водственного комплекса используется свежезамо-
роженное сырье, заготавливаемое с помощью
быстрого замораживания в азотных криотуннелях
(рис.1). Особенность разработанных криотунне-
лей – наличие блоков предварительного охлажде-
ния D. Отходящие из зоны интенсивного заморажи-
вания сырья В пары жидкого азота, температура
которых лежит в пределах –40…–80°С, с помощью
biosynthesis and those cryobiological permitting to
isolate them from initial biological raw materials are
the most perspective. Unfortunately, the reproducing
under the production conditions the biochemical proces-
ses realized in plants due to the directed synthesis under
the effect of sunlight is difficult and expensive, that is
the cause of close attention in the most developed
countries of the world to cryogenic technologies of
processing of biological raw materials. In the nearest
future they will not likely have an alternative in sense
of the quality of the resulted natural biologically active
substances of molecular level being the source of new
products of different designation. Within the frames
of these tendencies the Institute for Problems of
Cryobiology & Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of Ukraine jointly with the CJSC “Kriokon”
and CJSC “Institute of Cryogenic Technologies” have
created the specialized complex of cryogenic molecular
fractionation of biological raw materials of plant and
animal origin, representing multi-step technological line.
To the basic types of the used in the complex cryogenic
equipment the cryotunnels for ultrarapid freezing of
initial plant raw materials in the liquid nitrogen vapors
and cryomills for its grinding at temperatures of –60…
–120°C in inert medium excluding overcooling and
oxidation are referred. Initial raw materials grinned by
means of specially designed devices up to microtone
sizes, are subjected to further freeze-drying and freeze-
drying molecular fractionation, low temperature extrac-
tion with fat-soluble vitamins and other biologically
valuable lipid fractions with liquefied gases. At the final
stages of raw material processing there are isolated
essential protein-peptide complexes by means of the
device for realization of programmable protocols of
cryocavitation and cryoconcentration.
Basic technological stages of cryogenic mole-
cular fractionation of biological raw materials
To provide the stable functioning of production
complex there are used freshly frozen raw materials,
procured by means of rapid freezing in nitrogen cryo-
tunnels (Fig. 1). The peculiarity of the designed cryo-
tunnels is the presence of pre-cooling blocks D. Coming
from the zone of intensive freezing of the raw materials
B the liquid nitrogen vapors, the temperature of those
is within the range of –40…–80°C are supplied into
the pre-cooling block by means of cryogenic charger.
Pre-cooling of initial raw materials from 30…25°C
down to 5…2°C provides 15–20% economy of liquid
nitrogen and simplifies the achieving of “shock” cooling
protocols with the rates of 50–100 degree/min in the
zone B. The experiments show that only during cooling
of biological raw materials with the rate of vcool > 30–
40 degrees/min within the temperature interval 0…
–50°C it is possible to preserve the activity of comprised
in it enzymes and hormones as well as native structure
490 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
криогенного нагнетателя подаются в блок предва-
рительного охлаждения . Предварительное охлаж-
дение исходного сырья от 30…25°С до 5…2°С
обеспечивает 15–20%-ю экономию жидкого азо-
та и упрощает достижение “шоковых” режимов ох-
лаждения со скоростями 50–100 град/мин в зоне В.
Эксперименты показывают, что только при охлаж-
дении биологического сырья со скоростями vохл >
30–40 град/мин в интервале температур 0…–50°С
удается сохранить активность содержащихся в
нем ферментов и гормонов, а также нативную
структуру витаминных и минеральных комплексов
[8]. По-видимому, это связано с тем , что быстрое
охлаждение минимизирует время контакта биомо-
лекул с гиперконцентрированной жидкой фазой,
возникающей при образовании кристаллов льда, и
исключает необратимую деформацию клеток за
счет их обезвоживания при внеклеточной кристал-
лизации. В то же время такие скорости являются
оптимальными с точки зрения подготовки сырья
к внутриклеточной кристаллизации [1].
Важным этапом подготовки сырья к фракциони-
рованию является его криогенное измельчение,
позволяющее:
– получать значительно меньшие средние
размеры частиц в конечном продукте при тех же
параметрах выходных сеток в камере помола;
– полностью исключать перегревы продукта в
местах локального выделения тепловой энергии
Рис. 1. Принципиальная схема азотного туннельного заморажи-
вателя: А – зона охлаждения, В – зона интенсивного заморажи-
вания (орошения), С – зона выравнивания температуры, D –
блок предварительного охлаждения: 1 – туннель; 2 – рама; 3 –
транспортерная лента; 4 – штора; 5 – вентилятор; 6 – форсунка
зоны замораживания; 7 – криогенный нагнетатель; 8 – поддоны
с сырьем; 9 – форсунка блока предварительного охлаждения.
Fig. 1. Principle diagram of nitrogen tunnel freezer: A – cooling
zone; B – intensive freezing zone (spraying); C – temperature zone;
D – block of pre-cooling: 1 – tunnel; 2 – frame; 3 – transport; 4–5 –
fan; 6 – freezing zone; 7 – cryogenic charger; 8 – trays with raw
material; 9 – spray of pre-cooling block.
of vitamin an mineral complexes [8]. It is likely related
to the fact that rapid cooling minimizes the contact
time of biomolecules with hyperconcentrated liquid
phase, appearing during the formation of ice crystals
and excludes irreversible cell deformation due to their
dehydration at extracellular crystallization. At the same
time these rates are optimal from the point of view of
raw materials’ preparing to intracellular crystallization
[1].
An important stage of raw material preparing to
fractionation is its cryogenic grinding, allowing:
– the obtaining of quite small average sizes of par-
ticles in a final product under the same parameters of
output grids in the mill chamber;
– a complete exclusion of the product overheating
in the sites of local heat energy production at the bonds’
opening and dissipation of mechanical energy due to
the fact the surplus heat compensates the ice melting
one;
– the performing of the grinding process at higher
temperatures of operating medium in the mill chamber,
using plastic shifts and crack-formation in ice crystals
for fragmentation of biological complexes being in an
ice matrix;
– the optimization of further technological stages
of processing of biological raw material, including its
following freeze-drying due to the increase of sublima-
tion specific area at preliminary grinding;
– the exclusion from technological cycle of the
operations causing the transfer of atmosphere moistureпри разрыве химических связей и диссипа-
ции механической энергии за счет того, что
избыточное тепло идет на компенсацию
теплоты плавления льда;
– вести процесс измельчения при более
высоких температурах рабочей среды в
камере помола, используя пластические
сдвиги и трещинообразование в кристаллах
льда для фрагментации находящихся в
ледяной матрице биокомплексов;
– оптимизировать дальнейшие технологи-
ческие этапы переработки биологического
сырья, в том числе его последующую лиофи-
лизацию, за счет увеличения удельной по-
верхности сублимации при предварительном
измельчении;
– включать в технологический цикл опе-
рации, предотвращающие попадание атмо-
сферной влаги на охлажденный измельчен-
ный порошок, и необходимые при криоиз-
мельчении предварительно высушенных
продуктов;
– получать качественно новые продукты,
например мелко дисперсные свежезаморо-
женные фруктово-ягодные или овощные по-
рошки, которые могут использоваться при
изготовлении высоковитаминизированных
491 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
сортов мороженого, йогуртов, свежих соков с нату-
ральным цветом, ароматом и высокими вкусо-
выми качествами.
На рис. 2 показана схема криомельницы, обес-
печивающей измельчение свежезамороженного
сырья с производительностью 50–150 кг/ч [4].
В процессе измельчения материал, подаваемый
из низкотемпературного хранилища, загружается
в бункер 1, откуда с помощью дозатора 2 порционно
подается в шнековый питатель 3. Вращающийся
с помощью мотора-редуктора 4 шнек 5 переме-
щает замороженное сырье в камеру помола 6.
Конструкция питателя предусматривает доохлаж-
дение подаваемого в камеру помола сырья до
требуемых температур с помощью поступающей
в питатель через штуцер 10 азотной парожидкост-
ной смеси. Помол сырья в камере 6 происходит за
счет его контакта с билами 7, линейная скорость
перемещения которых при их вращении с помощью
электродвигателя 8 с частотой 3500 об/мин состав-
ляет 55 м/с. Температура рабочей среды в преде-
лах –40…–150°С в камере помола и питателе
регулируется автоматическим регулятором тем-
пературы 9, связанным с системой дозированной
Рис. 2. Криогенный измельчитель: 1 – бункер; 2 – дозатор; 3 –
шнековый питатель; 4 – мотор-редуктор; 5 – шнек; 6 – камера
помола; 7 – билы; 8 – электродвигатель; 9 – регулятор
температуры; 10, 11 – штуцера; 12 – выходная сетка; 13 – рукав;
14 – приемная емкость; 15 – опорная станина; 16 – пульт управ-
ления.
Fig. 2. Cryogenic blender: 1 – bin; 2 –dozer; 3 – screw feeder; 4 –
motor gear; 5 – auger; 6 – mill chamber; 7 – beaters; 8 – electric
motor; 9 – temperature controller; 10, 11 – connections; 12 – output
matrix; 13 – hung sleeve; 14 – receiving tank; 15 – supporting
frame; 16 – control panel.
on a cooled grinded powder, and needed at cryogrinding
of pre-dried products;
– the obtaining of qualitatively new products, e.g.
finely dispersed freshly frozen fruit-berry or vegetable
powders, which may be used during production of highly
vitamin ice-creams, yoghurts, fresh juices of natural
color, flavor and high taste quality.
Fig. 2 shows the diagram of cryomill, providing the
grinding of freshly frozen raw material with the product
rate of 50–150 kg/hr [4].
During grinding the material supplied from low-
temperature storehouse, are loaded into the bin 1,
wherefrom using the dozer 2 it is supplied into screw
feeder 3. Rotating by means of motor gear 4 the auger
5 removes the frozen raw material into mill chamber
6. The construction of feeder foresees the aftercooling
of the supplied into the mill chamber raw material down
to the needed temperatures using the entering into
feeder via the connection 10 of nitrogen vapor liquid
mixture. The raw material grinding in the chamber 6
proceeds due to its contact with the beaters, moving
linear speed of which at their rotation by means of
electric motor 8 with the rate of 3,500 rot/min makes
55 m/s. The tempe-rature of operating medium within
the limits of –40…–150°C in mill chamber and
feeder is regulated by automatic temperature
controller 9, connected to the system of dozed
supply of coolant via the connections 10 and 11.
The grinded raw material due to centripetal
forces and excess pressure of nitrogen vapors
in the mill chamber is blown-up via the output
grid 12 and hung sleeve 13 into receiving tank
14. The grinding rate for raw material, i. e. the
average size of yielding from the mill chamber
particles is determined both the temperature of
medium of mill chamber and the dimensions of
holes on output grid 12, which may vary within
0.5–5 mm. Correspondingly the average size of
particles depending on experimental techno-
logical conditions may alter within the limits of
10–500 µm. All the operating mounting groups
of cryomill are set on the operating frame and
power-connected by means of the control panel
16.
The peculiarity of this stage of cryogenic
grinding is the determining by thermoplastic
analysis method of optimal temperature of
cryogenic grinding Topt for each certain type of
raw materials [4]. This is necessary for reduction
of prime cost of the cryogenic grinding itself,
since the rise of temperature in the mill chamber
higher than Topt results in a sharp decrease of
the mill productivity rate and the aggravation of
the quality of the obtained powder, and at a
significant grinding temperature decrease lower
492ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
подачи хладагента через штуцера 10 и 11. Измель-
ченное сырье за счет центробежных сил и избы-
точного давления паров азота в камере помола
выдувается через выходную сетку 12 и рукав 13 в
приемную емкость 14. Степень измельчения сырья,
т. е. средний размер выходящих из камеры помола
частиц, определяется как температурой среды в
камере помола, так и размерами отверстий на вы-
ходной сетке 12, которые могут изменяться в пре-
делах 0,5–5 мм. Соответственно средний размер
частиц в зависимости от технологических условий
эксперимента может лежать в пределах 10–
500 мкм. Все рабочие узлы криомельницы уста-
навливаются на опорной станине 15 и подклю-
чаются к электропитанию с помощью пульта управ-
ления 16.
Особенность этапа криогенного измельчения –
определение с помощью метода термопластичес-
Рис. 3. Установка для криосублимационного разделения
низкомолекулярных водных фракций биологических материалов:
1 – поддоны с биоматериалами; 2 – сублимационная камера; 3 –
форвакуумный насос; 4 – вакуум-проводы; 5 – инфракрасные
нагреватели; 6 – криогенные панели основных десублиматоров;
7, 7`, 7`` – основные десублиматоры; 8, 8`, 8`` и 9, 9`, 9`` –
вакуумные вентили основных десублиматоров; 10 – криогенная
емкость с жидким азотом; 11 – криопроводы; 12 – криогенные
вентили; 13 – защитный десублиматор; 14 – криогенная панель
защитного десублиматора; 15 – сливные вентили основных десуб-
лиматоров; 16, 16`, 16`` – приемные емкости основных десубли-
маторов; 17 – приемная емкость защитного десублиматора; 18 –
сливной вентиль защитного десублиматора.
Fig. 3. Assembly for cryosublimation separation of low molecular
aqueous fractions of biological materials: 1 – trays with biomaterials;
2 – sublimation chamber; 3 – forevacuum pump; 4 - vacuum hoses; 5
– infrared heaters; 6 – cryogenic plates of main desublimators; 7, 7`,
7`` – main desublimators; 8, 8`, 8`` and 9, 9`, 9`` – vacuum faucets of
main desublimators; 10 – cryogenic vessel with liquid nitorogen; 11 –
cryohoses; 12 – cryogenic faucets; 13 – protective desublimator;
14 – cryogenic plate of protective desublimator; 15 – drain valves of
main desublimators; 16, 16`, 16`` – receiving tanks of main desubli-
mators; 17 – receiving tank of protective desublimator; 18 – drain
valve of protective desublimator.
than Topt the nitrogen expenditure increases and average
exploitation term of main mounting groups of cryomill
reduces, i. e. prime cost of the resulted products consi-
derably increases.
Fig. 3 shows the general appearance of the complex
for realization of the following technological stages,
cryosublimation fractionation of biological materials [5].
According to the scheme the trays 1 with preliminary
frozen and cryodispersed with rotary-impact cryomill
(see Fig. 2) raw material are placed into vacuum
chamber 2, where at –25°C and pressure of 1.2 mm
of mercury column its freeze-drying starts. Within the
whole period of freeze-drying (15 hrs), terminating at
the raw material temperature of 20°C and pressure in
the chamber of 0.1 mm of mercury column, for
separation of low molecular aqueous fractions is divided
into 3 time intervals by 5 hrs each. During the first
interval ∆t1 the molecular fluxes of fraction F1 from
кого анализа оптимальной температуры
криогенного измельчения Топт каждого
конкретного вида сырья [4]. Это необхо-
димо для снижения себестоимости именно
криогенного измельчения, так как повыше-
ние температуры в камере помола выше
Топт приводит к резкому снижению произ-
водительности мельницы и ухудшению
качества получаемого порошка, а при зна-
чительном понижении температуры помо-
ла ниже Топт увеличивается расход азота и
умень-шается средний срок эксплуатации
основных узлов криомельницы, т. е. сущес-
твенно повышается себестоимость про-
дукции.
На рис. 3 представлена принципиальная
схема комплекса для реализации следую-
щего технологического этапа – криосубли-
мационного фракционирования биологи-
ческих материалов [5]. Согласно схеме под-
доны 1 с предварительно замороженным
и криодиспергированным на роторно-удар-
ной криомельнице (см. рис. 2) сырьем по-
мещаются в вакуумную камеру 2, где при
температуре –25°С и давлении 1,2 мм рт. ст.
начинается его лиофилизация. Весь период
лиофилизации (15 ч), заканчивающийся при
температуре сырья 20°С и давлении в ка-
мере 0,1 мм рт. ст., для разделения низко-
молекулярных водных фракций разбивает-
ся на 3 временных интервала по 5 ч каж-
дый. В процессе первого интервала ∆t1 моле-
кулярные потоки фракции F1 из сублима-
ционной камеры 2 осаждаются на охлаж-
даемых жидким азотом криопанелях де-
сублиматора 7, в то время как остальные
десублиматоры перекрыты вентилями 8`
и 8``. Десублиматор 7` за время ∆t2 прини-
493 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
мает на себя молекулярные потоки фракции F2 при
закрытых вентилях 8 и 8``. Аналогично на десубли-
маторе 7`` осаждается фракция F3 за время ∆t3.
После окончания процессов лиофилизации и ото-
грева десублиматоров водные фракции F1, F2, F3
сливаются в отдельные приемные емкости 16, 16`,
16`` соответственно. Для их защиты от молекул
форвакуумного масла из насоса 3, интенсивность
потока которых возрастает по мере снижения
температуры панелей 6 основных десублиматоров,
в комплексе используется защитный десублиматор
13, охлаждаемый парами жидкого азота, испа-
ряющегося в основных десублиматорах. Практика
показывает, что данный подход к молекулярному
разделению низкомолекулярных водных фракций
в весовом диапазоне 50–500 а.е.м. не имеет
аналогов как по качеству разделения, так и по
сохранности биологических свойств выделяемых
молекул.
Следующим важным технологическим этапом
является выделение липидных фракций из оставше-
гося в камере 2 лиофилизированного биоматериала
с помощью хладоновых растворителей [6].
Экстракцию липидных фракций из сырья расти-
тельного и животного происхождения с помощью
сжиженных газов следует отнести к числу интен-
сивно развивающихся криобиотехнологий. Этому
способствует высокое качество получаемых ин-
гредиентов, интенсивно используемых в фарма-
цевтической и косметической продукции, при произ-
водстве особо ценных растительных масел и пище-
вых добавок [3, 6]. Наиболее важным обстоятель-
ством этого этапа является возможность сохра-
нить нативную структуру и свойства выделяемых
липидных комплексов за счет уникальности приме-
няемых растворителей. Среди них наиболее перс-
пективными считаются сжиженные хлорфтор-
содержащие углеводороды: хладоны, описываемые
общей формулой Cn(H, Cl, F)2n+2. Преимущества
их применения для экстракции липидов подробно
описаны в [6]. К основным можно отнести:
– низкие температуры кипения применяемых
сжиженных газов (от –30 до –80°С) позволяют лег-
ко удалять растворитель из экстракта даже при
комнатных температурах, избегая перегрева био-
материала, что сохраняет биологическую актив-
ность конечного продукта и обеспечивает его вы-
сокую чистоту и стабильность;
– инертность сжиженных газов исключает хи-
мическую деградацию перерабатываемого сырья
и получаемых экстрактов;
– физико-химические свойства сжиженных га-
зов обеспечивают их легкое проникновение в био-
материал в процессе экстракции;
– используя различные газы и их смеси можно
создавать растворители с заданными избиратель-
ными свойствами, т. е. вести селективную экс-
sublimation chamber 2 are precipitated on liquid
nitrogen-cooled cryoplates of desublimator 7, while the
rest desublimators are closed with the faucets 8` and
8``. Desublimator 7` within the time ∆t2 takes molecular
fluxes of fraction F2 at the closed faucets 8 and 8'’.
Similar for sublimator 7`` the fraction F3 is precipitated
for the time ∆t3. After finishing of freeze-drying and
thawing of desublimators the aqueous fractions F1, F2,
F3 are poured-off into receiving tanks 16, 16`, 16``,
correspondingly. To protect them from oil molecules
of forevacuum pump 3, the flux intensity of those
increase with temperature fall of the plates of 6 main
desublimators, jointly there is used protective desubli-
mator 13, cooled with liquid nitrogen vapors, evapo-
rating in main desublimators. The practice demonstra-
tes that this approach to molecular separation of low
molecular aqueous fractions within weight range of
50–500 a. m. u. have no analogues both on the sepa-
ration quality and on the integrity of biological properties
of the molecules being isolated.
The next important technological stage is isolation
of lipid fractions from the remained in the chamber 2
frozen-dried biomaterial using coolant solvents [6].
Extraction of lipid fractions from raw materials of
animal and plant origins by means of condensed gases
should be referred to the intensively developing cryo-
biological technologies. High quality of the ingredients
to be obtained, widely used in pharmaceutical and
cosmetic products, when producing valuable plant oils
and food additives, contributes to this [3, 6]. The most
important circumstance of this stage is the possibility
to preserve native structure and properties of isolated
lipid complexes due to the unique nature of the applied
solvents. Among them the most perspective are see-
med to be the condensed clorine-florine-containing car-
bohydrates: chlorofluorohydrocarbon, described with
a general formula Cn(H, Cl, F)2n+2. The advantages of
their application for extraction of lipids are described
in details [6]. To the main ones the following can be
referred:
– low temperatures of boiling for the used conden-
sed gases (from –30 down to –80°C) enable an easy
removal of solvent from the extract even at room tem-
peratures, avoiding overheating of biological materials,
that preserves the biological activity of the final product
and provides its high purity and stability;
– inertness of condensed gases excludes chemical
degradation of processes raw materials and the extracts
being obtained;
– physical and chemical properties of condensed
gases provide their easy penetration into biological
material during extraction;
– using different gases and their mixtures it is
possible to design the solvents with the determined
selective properties, i. e. selectively extract the certain
compounds, not involving other containing in a solvent
cake extractive substances.
494 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
тракцию определенных соединений, не затрагивая
другие содержащиеся в шроте экстрактивные
вещества.
Однако подготовка сырья к экстракции сжижен-
ными газами включает технологические этапы,
значительно снижающие эффективность всего
процесса в целом. Прежде всего это предваритель-
ная сушка перерабатываемого сырья до остаточ-
ной влажности (5–7%) и его измельчение перед
экстракцией до микронных размеров. Это объяс-
няется тем, что содержащаяся в биосырье вода
препятствует проникновению в него гидрофобных
растворителей, которыми являются хладоны, а
размер частиц определяет время диффузионного
извлечения липидных молекул.
Применение технологий криогенного измель-
чения биологических материалов [4] исключает
ухудшение качества сырья при его диспергиро-
вании. В то же время при обычной сушке, в том
числе и при умеренных температурах (40–60°С),
биологическая активность большинства наиболее
важных ингредиентов начинает падать. Это связа-
но с тем, что уже при удалении 15–20% влаги до-
пустимые концентрации минеральных веществ в
жидкой фазе выходят за пределы физиологичес-
кого интервала, который для сложных биомолекул
достаточно узкий [8]. Это неизбежно приводит к
деградации их структуры и потере наиболее важ-
ных биологических свойств. Экспериментальные
исследования изменения биологической актив-
ности молекулярных комплексов в процессе пере-
работки наглядно демонстрируют возможность
минимизации действия биохимических механиз-
мов повреждения путем криосублимационного
высушивания биообъектов, т. е. удаления воды из
замороженного (льдообразного) состояния, что
исключает изменение химического состава жидкой
фазы, нежелательные явления окисления и меха-
нической усадки высушиваемого сырья, харак-
терные для всех других видов удаления влаги, а
также полностью сохраняет биологическую актив-
ность молекул [8]. Именно поэтому для получения
высококачественных экстрактов необходимо ис-
пользовать рассмотренные преимущества крио-
генной подготовки сырья. В настоящее время
только такой комплексный подход позволяет
получить уникальные по своим свойствам липид-
ные фракции [8].
Предварительно высушенное и измельченное
сырье помещают в экстракторы 3 (рис. 4) и под
давлением 8–20 атм заливают жидким хладоном
из напорной емкости 2. После заданного времени
экстракции, которое определяется видом сырья и
требованиями к составу экстракта, хладон вместе
с растворенными в нем веществами через фильтр
тонкой очистки сливают в испаритель 4. Одно-
However the preparing of the raw materials to
extraction with condensed gases include technological
stages, significantly decreasing the effectiveness of
the whole process. First of all it is a preliminary drying
of processed raw materials of necessary humidity (5–
7%) and its grinding prior to extraction to micron sizes.
This is explained by the fact that containing in biological
raw material water prevents the penetration in it of
hydrophobic solvents, which are chlorofluorohydro-
carbons, and the size of particles determines the time
of diffusive extraction of lipid molecules.
The application of cryogenic grinding technologies
for biological materials [4] excludes the aggravation
of the quality of raw materials during its grinding. At
the same time at common drying, including the one
under moderate temperatures (40–60°C) the biological
activity of the majority of the most important ingredients
starts falling [8]. This is related to the fact that even
during removal of 15–20% moisture the admissible
concentrations of mineral substances in a liquid phase
are overrunning the limits of physiological interval,
which is for complex biomolecules quite narrow. This
is inevitably results in degradation of their structure
and loss of the most important biological properties.
Experimen-tal studies of the change in biological activity
of molecu-lar complexes during processing evidently
demonstrate the possibility of minimization of the effect
of damage biochemical mechanisms by means of
cryosublimation drying of biological objects, i. e. water
removal from frozen (ice-like) state, that excludes the
change of chemical composition of liquid phase,
undesirable oxidation and mechanical shrink of the raw
material being dried, characteristic for all other types
of moisture elimination, as well as completely preser-
ves biological activity of molecules [8]. This is precisely
why to obtain high-quality extracts it is necessary to
use the considered advantages of cryogenic prepara-
tion of raw material. Nowadays only such a combined
approach enables to obtain the unique on their proper-
ties lipid fractions [8].
Preliminary dried and grinded raw material is placed
into extractors 3 (Fig. 4) and under the pressure of 8–
20 atm is poured with liquid chlorofluorohydrocarbon
from the gravity tank 2. After the set extraction time,
which is determined by the type of raw material and
requirements to the extract composition, the chloro-
fluorohydrocarbon together with the dissolved in it sub-
stances through the backup filter is removed into the
condenser 4. Simultaneously the operating pressure
of chlorofluorohydrocarbon vapours in the condenser
reduces, resulting in the boiling-up and evaporation of
liquid chlorofluorohydrocarbon. Its vapours enter into
condensing unit 1, cooled with cooling aggregate 5,
where they are condensed and again enter into the
gravity tank. The remained in the condenser fat-soluble
fractions are removed into receiving tank 8. The pecu-
495 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
временно рабочее давление паров хладона в
испарителе уменьшается, что приводит к вскипа-
нию и испарению жидкого хладона. Его пары по-
ступают в конденсатор 1, охлаждаемый холодиль-
ным агрегатом 5, где конденсируются и вновь
поступают в напорную емкость. Оставшиеся в
испарителе жирорастворимые фракции сливаются
в приемную емкость 8. Особенностью работы
данной экстракционной установки является исполь-
зование азотной ловушки специальной конструкции
для тщательного удаления хладона из шрота и
экстракта с сохранением его в системе. При этом
экстрактор вместе с содержащимся в нем шротом
откачивается в течение 40–60 мин вакуумным на-
сосом 7, а удаляемые из шрота в процессе откачки
пары хладона конденсируются на криопанелях
азотной ловушки 6. После откачки ловушка отеп-
ляется и хладон сливается в напорную емкость.
Рис. 4. Принципиальная схема установки для экстракции сжижен-
ными газами: 1 – конденсатор; 2 – напорная емкость; 3 – экстрак-
тор; 4 – испаритель; 5 – холодильный агрегат; 6 – азотная ловушка;
7 – вакуумный насос.
Fig. 4. General appearance of the device for extraction with condensed
gases: 1 – condensing unit; 2 – gravity tank; 3 – extractor; 4 – con-
denser; 5 – cooling aggregate; 6 – nitrogen trap; 7 – vacuum pump.
liarity of this extraction device functioning is the use
of specially designed nitrogen trap for thorough removal
of chlorofluorohydrocarbon from the extraction cake
and extract with its keeping in the system. Herewith
the extractor together with the containing in it extraction
cake is pumped for 40–60 min with vacuum pump 7,
and chlorofluorohydrocarbon vapours to be removed
from the extraction cake during pumping-down are con-
densed on cryoplates of nitrogen trap 6. After pumping-
down the trap is getting warmer and chlorofluoro-
hydrocarbon is removed into gravity tank. Such an ap-
proach enables quite complete prevention of the chloro-
fluorohydrocarbon yield into atmosphere and reduction
of its residual content in the extraction cake and in the
resulted fat-soluble fractions down to 0.01% and lower.
This is especially important when using them in highly
qualitative pharmaceutical and cosmetic preparations.
Now less important are nitrogen traps for preserving
Такой подход позволяет практически
полностью предотвратить выброс хладона
в атмосферу и уменьшить его остаточное
содержание в шроте и в получаемых жиро-
растворимых фракциях до 0,01% и ниже.
Это особенно важно при их использовании
в высококачественных фармацевтических
и косметических препаратах. Не менее
важны азотные ловушки и для сохранения
дорогих эксклюзивно подобранных раство-
рителей, потери которых в обычных уста-
новках могут составлять до 2–5% за цикл.
Состав и свойства биологически
активных молекулярных криофракций
Применение рассмотренных криобио-
технологий для переработки растительного
сырья и тканей животных позволяет целе-
направленно дифференцировать состав и
свойства выделяемых фракций с целью их
оптимального безотходного использования
в производстве различной продукции. На-
пример, этапы криоизмельчения и крио-
сублимационного фракционирования (см.
рис. 2, 3) завершаются разделением све-
жезамороженного исходного сырья на две
фракции: низкомолекулярный водный раст-
вор и сухой порошок.
Комбинирование сублимированных по-
рошков с последующим переводом подо-
бранных смесей в капсулы или таблетки
дает возможность создать натуральные
препараты для корректировки витаминного
или минерального баланса в организме
человека. Практика показывает, что такие
препараты значительно эффективнее син-
тетических поливитаминных аналогов [8].
496 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
Получаемые водные фракции, также содержа-
щие витамины, микроэлементы, аминокислоты и
другие молекулярные комплексы весом не более
300–500 а. е. м. [5], являются ценными полуфабри-
катами для косметического и пищевого производ-
ства.
Следующий этап фракционирования – выделе-
ние липидов из криосублимированных порошков с
помощью сжиженных газов, что при переработке
растительного сырья позволяет получить целый
спектр уникальных по своим свойствам и составу
масел. Содержание наиболее ценных ингредиентов
в этих маслах существенно повышается при ис-
пользовании именно криогенных технологий пред-
варительной подготовки сырья. Так, содержание
сквалена в амарантовом масле, по данным тестов
на газовом хроматографе HP 6890 PLUS с плаз-
менно-ионизационным детектором (Hewlett-
Packard, США), после криогенной подготовки ис-
ходного сырья возрастало с 3,5 до 7,6 %, т. е. более
чем в два раза по сравнению с обычными метода-
ми измельчения и тепловой сушки. В то же время
кислотное число уменьшалось с 1,8 до 0,79 мг
КОН, что свидетельствует о практическом отсут-
ствии окислительных процессов в сырье при его
криогенной переработке. Содержание полиненасы-
щенных жирных кислот (витамин F) в маслах из
черной смородины и малины, полученных с по-
мощью криогенных технологий, может составлять
85–90%, а β-каротина в масле из моркови – 20–
25%, что недостижимо при обычно применяемых
методах их получения. Фактически такие масла
сами по себе являются эффективными лекарст-
венными препаратами [3].
Преимущества рассматриваемых безотходных
технологий криогенного молекулярного фракцио-
нирования наглядно демонстрирует и переработка
тканей животных, например свиной плаценты. В
данном случае исходное сырье дифференцируется
на 3 составляющие: “Аминоплацентин”, “Липопла-
центин” и “Криоплацентин” [7, 9].
“Аминоплацентин” – водная фракция, осаждае-
мая на криогенных панелях десублиматоров
комплекса (см. рис. 3). В ее состав входят ами-
нокислоты, витамины, микроэлементы, фрагменты
углево-дов (аминокислотный состав, ммоль/л: ала-
нин – 10,2; аспаргин – 6,9; аспаргиновая кислота –
6,0; валин – 17,6; гистидин – 47,3; глицин – 13,9;
глутаминовая кислота – 17,4; изолейцин – 19,4;
лейцин – 14,8; лизин – 40; серин – 10,2; треонин –
7,0). В связи с очень высокой проникающей спо-
собностью аминокислотные фракции являются
незаменимым компонентом при производстве
косметических препаратов и лечебных мазей для
наружного применения. Они усиливают процессы
биосинтеза и обмен веществ в коже, что повышает
the expensive, exclusively selected solvents, the losses
of which in traditional devices may make up to 2–5%
per cycle.
Composition and properties of biologically
active molecular cryofractions
Application of the considered cryobiological techno-
logies for processing of plant raw materials and animal
tissue enables the targeted differentiation of the
composition and properties of the fractions to be sepa-
rated with the aim of their optimal wasteless use in
manufacturing of different products. For instance, the
stages of cryogrinding and cryosublimation fractio-
nation (see Fig. 2, 3) end with the separation of freshly
frozen initial raw materials into two fractions: low
molecular aqueous solution and dry powder, vitamin-
mineral composition of which for plant raw material is
presented in Table.
Combination of sublimated powders with following
transfer of the selected mixture into capsules or tablets
will provide an opportunity to create natural formula-
tions to correct vitamin or mineral balance in human
organism. The practice shows that these formulations
are much more effective than synthetic polyvitamin
analogues [8].
The obtained aqueous fractions containing vitamins,
microelements, amino acids and other molecular
complexes with the weight not more than 300–500
atomic weight unit [5] are valuable half-finished goods
for cosmetic and food production.
The following stage of fractionation is isolation of
lipid from cryosublimated powders using the condensed
gases, that during processing of plant raw material
enables to obtain the whole spectrum of unique on their
properties and composition oils. The content of the
most valuable ingredients in these oils significantly
increases when using the cryogenic technologies in
preliminary preparing of the raw material. So, the con-
tent of squalen in amaranth oil according to the tests
with gas chromatograph HP 6890 PLUS with plasma-
ionization detector (Hewlett Packard, USA) after
cryogenic preparing of initial raw material increased
from 3.5 to 7.6%, i. e. more than twice if compared
with traditional grinding methods and thermal drying.
At the same time acid number decreased from 1.8
down to 0.79 mg KOH, confirming real absence of
oxidative processes in raw material at its cryogenic
processing. The content of polyunsaturated fatty acids
(vitamin F) in the oils of black currant and raspberry,
obtained using cryogenic techniques, may be of 85–
90%, and 20–25% of β-carotene in carrot oil, that is
unachievable with the methods traditionally used for
their obtaining. In fact these oils themselves are
effective medicines [3].
The advantages of the considered non-waste tech-
nologies of cryogenic molecular fractionation are also
497 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
её защитные свойства, индуцирует процессы реге-
нерации клеток, повышает пластичность, замед-
ляет старение, препятствует образованию морщин
и пигментных пятен [2]. Косметическую ценность
“Аминоплацентина” усиливает содержание в нем
гормонов, в частности кортизола, тестостерона,
эстрадиола, прогестерона. Интегральный гормо-
нальный фон, вносимый в косметические препара-
ты за счет “Аминоплацентина”, повышает интен-
сивность восстановительных процессов во всех
слоях кожи [2].
Рассматриваемые аминокислотные фракции
сравнивают с низкомолекулярными биологически
активными соками растений и тканей, которые в
таком составе и с такими свойствами можно полу-
чить только с помощью технологий криосублима-
ционного фракционирования. Их удивительным
свойством является также способность выдержи-
вать длительное хранение при комнатных темпера-
турах (до 2–3 лет) без консервантов и стабилиза-
торов [2], что очень важно для производства нату-
ральных косметических лосьонов и тоников. В
последнем случае можно говорить о присутствии
в них уникальных, пока еще не идентифици-
рованных естественных консервантов биологичес-
кого происхождения, в том числе на основе ультра-
летучих эфирных компонентов, сохраняющихся в
водных фракциях за счет использования криопане-
лей, эффективная температура рабочей поверхнос-
ти которых в процессе фракционирования лежит в
пределах –120…–150°С.
“Липоплацентин” – липидная фракция, получае-
мая в процессе экстракции сжиженными газами
по схеме, представленной на рис. 4, и содержащая
целый комплекс биологически активных веществ:
гексозы, эссенциальные фосфолипиды, триглицери-
ды, витамины и микроэлементы. Данная фракция
обладает иммунотропной активностью, нормали-
зует показатели клеточного и гуморального имму-
нитета, обладает гепатопротекторным и мембра-
ностабилизирующим, противовоспалительным
действием, стимулирует ферментную систему и
нормализует микробный состав желудочно-кишеч-
ного тракта, владеет адаптогенным и стресс-про-
текторным действием, повышает неспецифичес-
кую резистентность организма. Апробация приме-
нения “Липоплацентина” в ветеринарии показала
высокую его эффективность при лечении и профи-
лактике воспалительных заболеваний крупного и
мелкого скота, укреплении иммунной системы,
лечении болезней кожи, ожогов, нормализации ли-
пидного обмена разной этиологии, повышении
половой функции производителей, увеличении
привесов и сохранности молодняка сельскохо-
зяйственных животных, улучшении качества шер-
сти у пушных и домашних животных, лечении
vividly demonstrated by processing of animal’s tissues,
for instance, of porcine placenta. In this case an initial
raw material is differentiated into 3 components: Ami-
noplacentin, Lipoplacentin and Cryoplacentin [7, 9].
Aminoplacetin is aqueous fraction, precipitated on
cryogenic plates of complex desublimators (see Fig. 3).
It comprises amino acids, vitamins, microelements,
fragments of carbohydrates. To exemplify there is
presented its amino acid composition (mmol/l): alanine –
10.2; aspargine – 6.9.; aspartic acid – 6.0; valine –
17.6; histidine – 47.3; glycine – 13.9; glythamic acid –
17.4; isoleucine – 19.4; leucine – 14.8; lysine – 40;
serine – 10.2; threonine – 7.0. Due to very high
penetrating ability the amino acid fractions are essential
components during the production of cosmetic formu-
lations and medicinal ointments for external use. They
boost the biosynthesis processes and metabolism in
skin, that increases its protective properties, induce the
processes of cell regeneration, rise the plasticity, slow-
down ageing, prevents the formation of wrinkles and
pigment spots [2]. Cosmetic value of aminoplacentin
is strengthened by the content in it of hormones, in
particular cortisol, testosterone, estradiol, progesterone.
Integral hormonal background introduced into cosmetic
formulations due to aminoplacentin, increase the inten-
sity of recovering processes in all the layers of skin.
Considered amino acid fractions are compared with
low molecular biologically active saps of plants and
tissues, which in such a composition and with those
properties may be obtained only using the technologies
of cryosublimation fractionation. Their amazing feature
is also the ability to withstand lasting storage at room
temperatures (up to 2–3 years) without preservatives
and stabilizers [2], that is very important for production
of natural cosmetic lotions and tonics. In the latter one
may speak about the presence in them of unique not
identified yet natural preservatives of biological origin,
including those on the base of ultra-fugitive ether
components, preserving in aqueous fractions due to
the use of cryoplates, effective temperature of opera-
ting surface of those during fractionation is within the
limits of –120…–150°C.
Lipoplacentin is a lipid fraction, derived during
extraction with condensed gases on the protocol pre-
sented in Fig. 4. and comprising the whole complex of
biologically active substances: hexose, essential phos-
pholipids, triglycerides, vitamins and microelements.
This fraction has an immunotropic activity, hepatopro-
tective and membrane stabilizing, anti-inflammatory
effect, normalizes the indices of cells and humoral
immunity, stimulates enzyme system and normalizes
microbe composition of gastrointestinal tract, possesses
adaptogenic and stress-protective effect, enhances
non-specific resistance of an organism. Approbation
of the use of Lipoplacentin in veterinary has shown its
high efficiency when treating and preventing inflamma-
498 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
инфекционных заболеваний домашних животных
и пушных зверей в комплексе с антибактериаль-
ными препаратами [8].
“Криоплацентин” – белково-пептидная фракция
тканей свиной плаценты, получаемая из оставшего-
ся после хладоновой экстракции шрота с помощью
кавитационных технологий. В его состав входят
аминокислоты, пептиды, нуклеиновые кислоты,
гексуроновые кислоты, полисахариды, витамины,
микроэлементы. Благодаря этому комплексу
“Криоплацентин” обладает противовоспалительным
действием, нормализует обменные процессы (в
частности белковый, витаминный, минеральный),
оказывает детоксицирующее и иммуностимули-
рующее действия, нормализует показатели клеточ-
ного и гуморального иммунитета, является биоген-
ным стимулятором и источником пластического
материала [8]. Этот уникальный спектр свойств
“Криоплацентина” позволяет широко использовать
препараты на его основе в ветеринарии для профи-
лактики и лечения воспалительных заболеваний у
крупного и мелкого скота, увеличения привесов и
сохранности молодняка животных, для лечения
кожных заболеваний, увеличения яйценоскости кур,
сохранности и выхода инкубаторных цыплят, для
лечения инфекционных заболеваний домашних
животных и пушных зверей в комплексе с анти-
бактериальными препаратами, что подтверждено
обширными экспериментальными исследованиями
[8].
В то же время благодаря своему уникальному
составу “Криоплацентин” находит широкое приме-
нение в растениеводстве. Согласно опытным
данным [8] это наиболее мощный натуральный
биостимулятор, позволяющий повышать урожай-
ность важных для Украины сельхозкультур на 30–
50%. Наилучшие результаты дает его применение
при предпосевной обработке семян или на ранних
стадиях их прорастания. Уникальный состав и
биологическая сбалансированность компонентов
“Криоплацентина” создают оптимальную микро-
среду для начала роста растений, а также обеспе-
чивают их основными молекулярными комплек-
сами, что в свою очередь проявляется в более
быстром развитии растения, повышении его им-
мунного статуса. Растение становится более ус-
тойчивым к вирусным и грибковым заболеваниям.
Препарат способствует созданию в почве микро-
флоры, улучшающей рост растений.
Выводы
Рассмотренные технологии криогенного моле-
кулярного фракционирования открывают новые
направления в получении биологически активных
ингредиентов из растительного сырья и тканей
животных. Используемые при их реализации низ-
кие температуры, инертные среды, вариации
tory diseases of cattle and small cattle, strengthening
of immune system, treatment of skin diseases, burns,
normalization of lipid exchange of different etiology,
increase of sexual function in breeders, rise in weight
gain and preservation of young animals of agricultural
animals, improvement of fur quality of fur-bearing and
domestic animals, treatment of infectious diseases of
domestic animals and fur-bearing ones in complex with
antibacterial preparations [8].
Cryoplacentin is protein-peptide fraction of porcine
placenta tissue, derived from the rest after chlorofluoro-
hydrocarbon extraction of extraction cake using cavita-
tional technologies. It comprises amino acids, peptides,
nucleic acids, hexuronic acids, polysaccharides, vita-
mins, microelements. Due to this combination Cryo-
placentin has anti-inflammatory effect, normalizes the
exchange processes (in particular, protein, vitamin,
mineral), renders detoxicating and immune stimulating
effect, normalizes the indices of cell and humoral
immunity, is biogenic stimulator and source of plastic
material [8]. This unique spectrum of properties of
Cryoplacentin enables the wide use of preparation on
its base in veterinary for the prevention of inflamma-
tory diseases in cattle and small cattle, increase of
weight gain and preservation of young animals, for
treatment of skin diseases, rise in egg production in
hens, keeping and yield of incubative chickens, for
treatment of infectious diseases of domestic animals
and fur-bearing animals in the combination with
antibacterial preparations, that is confirmed with
numerous experimental studies [8].
Cryoplacentin is also applied in plant-growing.
According to experimental data it is the most powerful
natural biostimulator, allowing the increased produc-
tivity of the important for Ukraine agricultural crops
by 30–50%. The highest results are yielded when
applying it during pre-saw treatment of seeds at early
stages of their germinating. The unique composition
and biologically balanced components of Cryoplacentin
create an optimal microenvironment for the beginning
of plant growth, as well as provide them with main
molecular complexes, that is in its turn manifests in
more rapid development of plant, increase of its
immune status. The plant is getting more resistant to
virus and fungous diseases. The preparation contributes
to growth-improving microflora formation in a soil.
Conclusions
The considered technologies of cryogenic molecular
fractionation open new directions in obtaining biolo-
gically active ingredients from plant raw materials and
animal’s tissues. The used at their realization low tem-
peratures, inert media, variations of cooling rates and
phase states of the material allow to isolate and
concentrate the needed fractions, quite completely pre-
serving herewith the structure and properties of
biological molecules. In the result the efficiency of
499 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 19, 2009, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 19, 2009, №4
Литература
Гордиенко Е.А., Пушкарь Н.С. Физические основы низко-
температурного консервирования клеточных суспен-
зий.–Киев: Наук. думка, 1994.–144 с.
Иваненко Т.А., Осецкий А.И. Программа биологического
обновления кожи // Сборник докладов 2-й научно-
практической конференции “Здоровье нации и программа
“Эко-эволюция”.– Киев, 2006.– С. 51–55.
Касьянов Т.И. Анализ современных технологий пищевой
биоиндустрии // Вестник биотехнологии и физико-хими-
ческой биологии.– 2008.– Т. 4, №2.– С. 48–56.
Осецкий А.И. , Стрючкова Е.В. Особенности криогенного
измельчения свежезамороженного биологического
сырья // Холодильная техника и технология.– 2008.– №1.–
С. 57–62.
Осецкий А.И., Грищенко В.И., Снурников А.С. и др. Крио-
сублимационное фракционирование биологических
материалов // Пробл. криобиологии.– 2006.– Т. 16, №2.–
С. 230–240.
Подольский А.Г., Осецкий А.И. Современные криобиоло-
гические технологии переработки растительного сырья:
Справ. пособие.– Харьков: НТУ “ХПИ”, 2001.– 311 с.
Технічні умови. Продукти кріогенного фракціонування
тканин плаценти тварин.– ТУ У 24.5-31940411-001:2007.
Шабунин С.В., Востроилова Г.А., Осецкий А.И. и др. Инте-
грация высокоэффективных криогенных технологий с
биологическим скринингом – современный путь создания
биологически активных веществ природного происхож-
дения // Материалы третьего съезда общества биотехно-
логов России им. Ю.А. Овчинникова.– Москва, 2005.–
С. 129–131.
Патент України №5120. МПК7 А61К 35/50. Спосіб
переробки тканини плаценти людини / В.І. Грищенко,
О.І. Осецький, Г.О. Бабійчук, Ю.Г. Федченко, М.І. Щетинсь-
кий, М.О. Осецька.– Заявлено 07.07.2004. Опубл.
15.02.2005. Бюл. №2.
Поступила 24.03.2009
formulations obtained on their base significantly
increases and the possibility of creation of principally
new products in pharmaceutics, cosmetics, agricultural
engineering, production of highly vitamin food products
and additives appears.
References
Gordienko E.A., Pushkar N.S. Physical grounds of low
temperature preservation of cell suspensions.– Kiev: Naukova
dumka, 1994.– 144p.
Ivanenko T.A., Osetsky A.I. Program of biological skin rene-
wal // Proc. of Reports of the 2nd Scientific and Practical
Conference "Health of nation and program of "Eco-evolution".–
Kiev, 2006.– P. 51–55.
Kasyanov T.I. Analysis of current technologies of food bio-
industry // Vestnik Biotekhnologii i Fiziko-Khimicheskoy
Biologii.– 2008.– Vol. 4, N2.– P. 48–56.
Osetsky A.I., Stryuchkova E.V. Peculiarities of cryogenic
disintegration of freshly frozen biological raw material//
Kholodilnaya tekhnika i tekhnologiya.– 2008.– N1.– P. 57–62.
Osetsky A.I., Grischenko V.I., Snurnikov A.S. et al. Cryosubli-
mation fractionation of biological materials// Problems of
Cryobiology. – 2006. – N2. – P. 230-240.
Podolsky A.G., Osetsky A.I. Modern cryobiological technolo-
gies of processing of raw materials: Reference book.– Khar-
kov: “KhPI” National Technical University, 2001.– 311p.
Technical specifications. Products of cryogenic fractionation
of animals placenta tissues.– TU U 24.5-31940411-001:2007.
Shabunin S.V., Vostrilova G.A., Osetsky A.I. et al. Integration
of highly effective cryogenic technologies with biological
screening - modern way to create biologically active
substances of natural origin// Proc. of the 3rd congress of
the Society of Biotechnologists of Russia named by Yu.A. Ov-
chinnikov.– Moscow, 2005.– P. 129–131.
Patent of Ukraine N 5120. IPC7 A61K 35/50. The way of pro-
cessing of human placenta tissue. V.I. Grischenko, O.I. Oset-
sky, G.O. Babiychuk, Yu.G. Fedchenko, M.I. Schetinsky,
M.O. Osetska. Applied 07.07.2004. Publ. 15.02.2005. Bul. N2.
Accepted in 24.03.2009
скоростей охлаждения и фазовых состояний мате-
риала позволяют выделить и сконцентрировать
необходимые фракции, практически полностью
сохраняя при этом структуру и свойства биомоле-
кул. В результате существенно повышается эффек-
тивность препаратов, получаемых на их основе, и
появляется возможность создания принципиально
новых продуктов в фармацевтике, косметике,
агротехнике, производстве высоковитаминизиро-
ванных продуктов питания и пищевых добавок.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-42572 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:33:06Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Осецкий, А.И. Грищенко, В.И. Гольцев, А.Н. Кравченко, М.А. Стрючкова, Е.В. 2013-03-29T09:48:09Z 2013-03-29T09:48:09Z 2009 Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок / А.И. Осецкий, В.И. Грищенко, А.Н. Гольцев, М.А. Кравченко, Е.В. Стрючкова // Пробл. криобиологии. — 2009. — T. 19, № 4. — С. 488-499. — Бібліогр.: 9 назв. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/42572 57.043:57.086.132 Рассмотрен процесс низкотемпературного молекулярного фракционирования биологического сырья растительного и животного происхождения с помощью современных криогенных технологий: быстрого замораживания в азотных криотуннелях, криодиспергирования, криосублимационного фракционирования, экстракции сжиженными газами. Обсуждаются варианты использования получаемых фракций в производстве фармацевтических, ветеринарных, агротехнических, косметических препаратов и высоковитаминизированных продуктов питания. Розглянуто процес низькотемпературного молекулярного фракціонування біологічної сировини рослинного та тваринного походження за допомогою сучасних кріогенних технологій: швидкого заморожування в азотних кріотунелях, кріодиспергування, кріосублімаційного фракціонування, екстракції скрапленими газами. Обговорюються варіанти використання отриманих фракцій у виробництві фармацевтичних, ветеринарних, агротехнічних, косметичних препаратів і високовітамінізованих продуктів харчування. There has been considered the process of low temperature molecular fractionation of biological raw materials of plant and animal origins using contemporary cryogenic technologies: rapid freezing in nitrogen cryotunnels, cryodispersion, cryosublimation fractionation, extraction with condensed gases. The variants of using the resulted fractions in the production of pharmaceutical, veterinary, agrotechnical, cosmetic formulations and highly vitaminized food products are under discussion. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Криогенное оборудование Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок Cryogenic Technologies in Production of Pharmaceutical, Cosmetic, Agrotechnical Formulations and Biologically Active Food Additives Article published earlier |
| spellingShingle | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок Осецкий, А.И. Грищенко, В.И. Гольцев, А.Н. Кравченко, М.А. Стрючкова, Е.В. Криогенное оборудование |
| title | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| title_alt | Cryogenic Technologies in Production of Pharmaceutical, Cosmetic, Agrotechnical Formulations and Biologically Active Food Additives |
| title_full | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| title_fullStr | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| title_full_unstemmed | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| title_short | Криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| title_sort | криогенные технологии в производстве фармацевтических, косметических, агротехнических препаратов и биологически активных пищевых добавок |
| topic | Криогенное оборудование |
| topic_facet | Криогенное оборудование |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/42572 |
| work_keys_str_mv | AT oseckiiai kriogennyetehnologiivproizvodstvefarmacevtičeskihkosmetičeskihagrotehničeskihpreparatovibiologičeskiaktivnyhpiŝevyhdobavok AT griŝenkovi kriogennyetehnologiivproizvodstvefarmacevtičeskihkosmetičeskihagrotehničeskihpreparatovibiologičeskiaktivnyhpiŝevyhdobavok AT golʹcevan kriogennyetehnologiivproizvodstvefarmacevtičeskihkosmetičeskihagrotehničeskihpreparatovibiologičeskiaktivnyhpiŝevyhdobavok AT kravčenkoma kriogennyetehnologiivproizvodstvefarmacevtičeskihkosmetičeskihagrotehničeskihpreparatovibiologičeskiaktivnyhpiŝevyhdobavok AT strûčkovaev kriogennyetehnologiivproizvodstvefarmacevtičeskihkosmetičeskihagrotehničeskihpreparatovibiologičeskiaktivnyhpiŝevyhdobavok AT oseckiiai cryogenictechnologiesinproductionofpharmaceuticalcosmeticagrotechnicalformulationsandbiologicallyactivefoodadditives AT griŝenkovi cryogenictechnologiesinproductionofpharmaceuticalcosmeticagrotechnicalformulationsandbiologicallyactivefoodadditives AT golʹcevan cryogenictechnologiesinproductionofpharmaceuticalcosmeticagrotechnicalformulationsandbiologicallyactivefoodadditives AT kravčenkoma cryogenictechnologiesinproductionofpharmaceuticalcosmeticagrotechnicalformulationsandbiologicallyactivefoodadditives AT strûčkovaev cryogenictechnologiesinproductionofpharmaceuticalcosmeticagrotechnicalformulationsandbiologicallyactivefoodadditives |