Компания Shenzhou Machinery — профессиональный производитель промышленных центрифуг и поставщик центробежных сепараторов в Китае.
Технология обработки плазмы и клеток крови животных
В основе технологии переработки плазмы и клеток крови животных лежит концепция «эффективного использования всех компонентов». Кровь животных (в основном свиней, крупного рогатого скота и овец) преобразуется в высокоценные продукты, такие как порошок белков плазмы, порошок клеток крови и гем, посредством процессов, включающих антикоагуляцию, разделение и очистку, а также сушку и формование. На протяжении всего процесса требуется строгий контроль гигиены и температуры во избежание разрушения питательных компонентов. Подробное описание процесса приведено ниже:
I. Этап подготовки к лечению: забор крови и антикоагуляция.
Этот этап является основой для последующей обработки, главная цель которой — предотвращение свертывания крови и удаление примесей.
1. Забор крови
Для сбора крови в течение 1 часа после убоя животного используется специализированное оборудование для забора крови (например, автоматические системы забора крови), чтобы предотвратить естественное свертывание. Во время забора крови одновременно необходимо добавлять антикоагулянты: цитрат натрия (обычно используется, добавляется в количестве 0,8%-1,2% от общего объема крови) или ЭДТА (добавляется в количестве 0,3%-0,5% от общего объема крови). Смесь перемешивается в трубопроводах для обеспечения равномерного распределения антикоагулянта.
Собранную кровь необходимо отфильтровать через фильтр с размером ячейки 80-100 меш для удаления механических примесей, таких как волосы и остатки тканей, чтобы предотвратить засорение последующего оборудования для разделения.
2. Временное хранение при низких температурах
Антикоагулированная кровь немедленно переносится в низкотемпературный резервуар при температуре 2-8°C для временного хранения, при этом максимальный срок хранения не превышает 24 часов. Это замедляет размножение микроорганизмов и реакции ферментативного гидролиза, а также сохраняет активность белков плазмы.
II. Этап разделения ядра: Разделение плазмы и клеток крови.
Эффективное разделение плазмы и клеток крови достигается с помощью центробежной силы, которая является ключевым звеном в этом процессе. Обычно используются трубчатые или дисковые центрифуги.
1. Центробежное разделение
Кровь низкой температуры закачивается в центрифугу:
Для трубчатых центрифуг: скорость вращения составляет 15 000–20 000 об/мин, центробежная сила — 12 000–15 000 G;
Для дисковых центрифуг: скорость вращения составляет 6000-8000 об/мин, центробежная сила — 3000-5000 G.
При высокоскоростном центрифугировании:
Кровяные клетки (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) с более высокой плотностью отбрасываются к внутренней стенке центрифуги, образуя твердый слой и выводясь через отверстие для отвода шлака;
Плазма (содержащая альбумин, иммуноглобулин и фибриноген) с более низкой плотностью остается в центре и непрерывно выводится через переливное отверстие, поступая на последующий этап обработки.
После разделения необходимо провести проверку чистоты: остаточное содержание клеток крови в плазме должно составлять ≤ 0,5% (отсутствие видимого красного осадка невооруженным глазом), а степень вовлечения клеток крови в плазму должна составлять ≤ 5% для исключения перекрестного загрязнения между ними.
2. Временное хранение данных по разделенному маршруту
Отделенную плазму переносят в стерильный резервуар для хранения при температуре 3-5°C. Для промывания клеток крови добавляют 0,9% физиологический раствор в соотношении 1:1. Затем проводят повторное центрифугирование (скорость вращения: 12 000 об/мин) для удаления остатков плазмы, в результате чего получают «чистые клетки крови» и уменьшают потери белка.
III. Подпроцесс плазменной обработки: от жидкостной плазмы до готовой продукции
Плазма в основном перерабатывается в порошок плазменных белков; для некоторых сложных задач иммуноглобулин дополнительно очищается. Процесс состоит либо из двух этапов («концентрирование → сушка»), либо из трех этапов («очистка → сушка»).
1. Традиционный процесс: производство порошка плазменного белка.
(1) Вакуумная концентрация
Жидкая плазма закачивается в двухступенчатый вакуумный концентратор (степень вакуума: от -0,092 МПа до -0,095 МПа, температура: 50-55°C). Для удаления воды используется низкотемпературное испарение, что увеличивает содержание твердых веществ в плазме с 6-8% до 25-30% и предотвращает денатурацию белков, вызванную высокими температурами (например, температура денатурации альбумина составляет приблизительно 60°C).
Содержание твердых веществ необходимо контролировать в режиме реального времени во время концентрирования (с помощью рефрактометра), и процесс переходит к следующему этапу после достижения требуемого уровня.
(2) Распылительная сушка
Концентрированная плазма подается в центробежную распылительную сушильную башню (температура входящего воздуха: 180-200°C, температура выходящего воздуха: 80-85°C). Под воздействием высокого давления распыления (скорость вращения распылителя: 20 000-25 000 об/мин) плазма образует мельчайшие капли, которые быстро вступают в контакт с горячим воздухом и мгновенно высушиваются, превращаясь в порошок.
Высушенный порошок плазменного белка охлаждают до комнатной температуры и просеивают через фильтр с размером ячейки 100 меш для удаления агломератов. Конечный продукт имеет содержание влаги ≤ 5% и содержание белка ≥ 75% (в соответствии с национальным стандартом GB/T 25166-2010) и может использоваться в качестве кормовой добавки или обогатителя пищевого белка.
2. Высокотехнологичный процесс: очистка иммуноглобулина
(1) Осаждение путем высаливания
К жидкой плазме добавляют сульфат аммония (концентрация: 40%-45%), а pH доводят до 4,8-5,2 (методом осаждения в изоэлектрической точке) для осаждения иммуноглобулина. После выдерживания в течение 2-3 часов проводят центрифугирование (скорость вращения: 8000 об/мин) для сбора осадка.
(2) Диализ и опреснение
Образовавшийся осадок растворяют в фосфатном буфере концентрацией 0,02 моль/л, переносят в диализный мешок (с порогом молекулярной массы 10 000 Да) и диализируют в буфере в течение 24 часов для удаления остаточного сульфата аммония, получая неочищенный иммуноглобулин.
( 3) Сублимационная сушка
Неочищенный продукт переносят в сушилку для лиофилизации (степень вакуума: ≤ 10 Па, предварительное замораживание при -40°C в течение 4 часов, затем нагрев до 25°C для сублимационной сушки в течение 12 часов). Это позволяет избежать разрушения иммунной активности под воздействием высоких температур. Конечный продукт имеет чистоту иммуноглобулина ≥ 90% и используется в биомедицинской области.
IV. Подпроцесс обработки клеток крови: от очищенных клеток крови до готовой продукции.
Клетки крови в основном перерабатываются в порошок из клеток крови или используются для извлечения гема; первый процесс прост, а второй имеет более высокую добавленную стоимость.
1. Традиционный процесс: производство порошка клеток крови.
(1) Ферментативный гидролиз (необязательно)
Для улучшения растворимости порошка клеток крови к очищенным клеткам крови добавляют протеазу (например, нейтральную протеазу, добавляемую в количестве 0,3%-0,5%). Ферментативный гидролиз проводят при температуре 50-55°C и pH 7,0 в течение 2-3 часов для расщепления макромолекулярного гемоглобина на низкомолекулярные пептиды. После ферментативного гидролиза фермент инактивируют горячей водой при 90°C в течение 10 минут.
(2) Распылительная сушка
Ферментативно гидролизованные клетки крови (или негидролизованные чистые клетки крови) подвергаются прямой распылительной сушке (параметры те же, что и при сушке плазмы: температура входящего воздуха 170-190°C, температура выходящего воздуха 75-80°C). Высушенный порошок клеток крови имеет содержание влаги ≤ 6%, содержание белка ≥ 80% и богат железом (содержание железа ≥ 20 мг/100 г). Его можно использовать в качестве кормовой добавки железа или сырья для пищевых пигментов.
2. Высокотехнологичный процесс: экстракция гема
(1) Гемолиз и закисление
К очищенным клеткам крови добавляют деионизированную воду (в 3 раза превышающую объем клеток крови), и смесь перемешивают в течение 30 минут для достижения гемолиза (разрушения мембран эритроцитов с высвобождением гемоглобина). Затем добавляют разбавленную соляную кислоту для регулирования pH до 2,0-2,5, что приводит к денатурации и осаждению гемоглобина.
(2) Центробежный сбор и очистка
Денатурированный гемоглобин центрифугируют (скорость вращения: 10 000 об/мин) для сбора осадка. Осадок промывают 2-3 раза ацетоном (соотношение осадка к ацетону: 1:5) для удаления жиров и примесей, получая неочищенный гем. Дальнейшее разделение проводят методом колоночной хроматографии (с использованием хроматографической колонки с силикагелем) для получения кристаллов гема с чистотой ≥ 95%, которые используются в медицине (противоанемические препараты) или в качестве пищевых добавок (натуральные пигменты).
V. Ключевые контрольные точки
1. Контроль гигиены
Все оборудование (трубопроводы для сбора крови, центрифуги, сушильные башни) должно быть стерилизовано паром высокого давления при температуре 121°C в течение 30 минут или продезинфицировано протиркой 75% спиртом во избежание микробного загрязнения (общее количество бактерий в готовой продукции ≤ 1000 КОЕ/г, кишечная палочка не обнаружена).
2. Контроль температуры
В процессе обработки поддерживаются низкие температуры: временное хранение крови при 2-8°C, концентрирование при 50-55°C, а температура воздуха на выходе из сушильной камеры ≤ 85°C. Это предотвращает денатурацию белков и потерю питательных веществ (например, сохранение активности иммуноглобулинов ≥ 80%).
3. Контроль влажности
Готовую продукцию необходимо быстро упаковывать (в вакуумные пакеты из алюминиевой фольги) после сушки, чтобы обеспечить содержание влаги в порошке плазменного белка не более 5%, а в порошке клеток крови — не более 6%. Это предотвращает поглощение влаги и агломерацию, а также продлевает срок хранения (6–12 месяцев при комнатной температуре).
