УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИЕМА КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ

Полезная модель относится к области биотехнологии, а именно к приспособлениям для профилактики и лечения заболеваний иммунной системы организма космонавта путем получения и применения кисломолочного продукта, обладающего высоким пробиотическим потенциалом. Она также может быть использована в пищевой промышленности.
Известны сухие биопрепараты на основе молочнокислых микроорганизмов (ЕР 0097484, 1984; ЕР 0043962, 1980; US 4289888, 1979). Такие препараты содержат клетки бактерий, остатки культуральной жидкости (КЖ), жиры, белки, лактозу, камедь и другие добавки. Технология их получения включает в себя, как правило, подготовку раствора или взвеси биомассы микроорганизмов, введение в нее специальных добавок, сублимационное высушивание и получение готового сухого продукта (закваски), используемого в последующем в качестве посевного материала при получении кисломолочного продукта с помощью ферментеров или иного аналогичного оборудования.
Недостатком вышеуказанных технологий является относительно невысокая биологическая активность получаемого кисломолочного напитка, а также необходимость использования специального оборудования для его изготовления, что затруднительно в экстремальных условиях в связи с дефицитом свободных площадей и имеющимися ограничениями по весу оборудования.
Одним из наиболее перспективных препаратов для использования в экстремальных условиях является препарат «ВИТАФЛОР» описанный в патенте RU 2160992, 2000, технология получения которого из предварительно полученной закваски достаточно проста для использования в экстремальных условиях. Лиофилизированная сухая закваска данного препарата содержит 2-100 млрд жизнеспособных клеток 2-х штаммов Lactobacillus acidophilus Н-1 и Н-2. Полученный в результате препарат зарекомендовал себя как эффективное антибактериальное средство для профилактики и лечения кишечных инфекций, некоторых онкологических заболеваний, а также как перспективный иммуностимулятор и адаптоген (RU 2269353, 2006; RU 2170023, 2001), что наряду с полной безопасностью - препарат разрешен для кормления детей старше 3 месяцев - делает его перспективным для использования в экстремальных условиях, когда человек лишен возможности пользоваться стационарным лечением (условия космического полета). Однако для использования «ВИТАФЛОРА» и его аналогов в состоянии невесомости необходимо создание специальной технологии и устройств, позволяющих применять ее в космическом полете.
Наиболее близким по технической сути к заявляемой полезной модели является устройство для получения кисломолочного напитка, разработанное ранее при участии автора настоящей полезной модели (RU 126255, 2012). Устройство представляет собой герметичную емкость с гибкими стенками, снабженную мембраной для введения жидкости с помощью шприца, в которую помещены закваска пробиотического биопрепарата «ВИТАФЛОР» в форме таблетки и лиофилизированный порошок питательной среды.
Однако данное устройство предназначено только для транспортировки препарата на космическую станцию и получения кисломолочного напитка.
Недостатком такого устройства является неудобство при использовании в качестве продукта питания или лечения в условиях невесомости, а также недостаточная защита емкости от повреждений и несанкционированного выхода готового продукта в окружающее пространство, что может создать серьезные проблемы в условиях невесомости, в частности, неудобство при введении большого количества воды с помощью шприца.
Проблемой, решаемой при использовании настоящего технического решения, являлось создание устройства, обеспечивающего безопасность получения и приема кисломолочного продукта в условиях невесомости.
Технический результат достигался путем создания устройства для получения и приема кисломолочного продукта в условиях невесомости, содержащего герметичный корпус с гибкими стенками, где в корпус помещены полученная по технологии сублимационнго формования таблетка пробиотического биопрепарата и лиофилизированный порошок молока, причем корпус снабжен штуцером для приема кисломолочного продукта, в котором корпус выполнен двухслойным, включает запаянное загрузочное окно, штуцер для введения необходимого для регидратации пробиотического биопрепарата и лиофилизированного порошка молока количества питьевой воды, причем каждый штуцер соединен с корпусом через мембрану, а корпус выполнен с возможностью загрузки пробиотическим биопрепаратом и лиофилизированным порошком молока через загрузочное окно.
Повышение безопасности в условиях невесомости достигается в результате выполнения оболочки корпуса двухслойной, а также дополнения корпуса штуцером для введения необходимого для регидратации пробиотического биопрепарата и лиофилизированного порошка молока количества питьевой воды, подсоединяемого к системе водоснабжения космической станции, и штуцером для извлечения приготовленного кисломолочного продукта и его потребления, соединяемыми с корпусом через мембрану.
Двухслойная упаковка обеспечивает сохранность готового кисломолочного продукта от несанкционированного выхода, что является необходимым в условиях невесомости, а и система штуцеров с мембранами обеспечивает более технологичное изготовление и удобное использование в качестве продукта питания кисломолочного продукта в условиях невесомости. Сочетание в одном устройстве функций приготовления и использования напитка во многом определяется тем, что в состав размещенной в корпусе композиции входят таблетка пробиотического биопрепарата, полученная по технологии сублимационного формования, имеющая относительно небольшую внешнюю поверхность, а также магистральные вертикальные и радиальные поры и сублимированное молоко.
Для неоднократного использования устройства, оно может быть дополнительно оборудовано загрузочным окном, которое может обеспечить беспрепятственную загрузку в корпус лиофилизированного порошка молока и бактериальной закваски.
В качестве таблетки пробиотического биопрепарата, могут использоваться как штаммы Lactobacillus acidophilus (препарат «Витафлор»), так и иные штаммы микроорганизмов, используемые для получения подобных продуктов.
Общий вид полученного устройства в исходном состоянии приведен на фиг. 1, в рабочем состоянии - на фиг. 2, где используются следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - штуцер для введения жидкости; 3 - мембрана для введения питьевой воды; 4 - загрузочное окно; 5 - лиофилизированный порошок молока; 6 - пористая таблетка пробиотика; 7 - штуцер для потребления приготовленного кисломолочного продукта; 8 - мембрана штуцера для потребления приготовленного кисломолочного продукта.
Устройство работает следующим образом. Через загрузочное окно 3 в корпус 1 загружают таблетку пробиотического биопрепарата 6 и порошок лиофилизированный порошок молока 5, после чего загрузочное окно запаивается. К наружной стороне корпуса 1 прижимаются по линии мембран 3 и 8 штуцера 2 и 7, устройство помещается в упаковку и отправляется на борт пилотируемого космического корабля.
При необходимости использования упаковка вскрывается, штуцера 2 и 7 отгибаются, штуцер 2 подсоединяется к бортовому раздатчику питьевой воды и через мембрану 3 в корпус 1 вводится необходимое для регидратации сухого препарата количество питьевой воды.
На штуцер 2 устанавливают зажим для герметизации корпуса, затем корпус 1 помещают в бортовой термостат с температурой 37°С на 22-24 ч для ферментации кисломолочного продукта. После чего корпус с полученным кисломолочным продуктом извлекают из термостата и помещается в бортовой холодильник с температурой 5-6°С, где и находится до момента использования его в качестве пробиотического продукта, обладающего иммуномодулирующими свойствами членом экипажа космического корабля. Для этого вскрывают мембрану 8 и через штуцер 7 кисломолочный продукт выпивают, выдавливая его из пакета.
9
9
Использование данного устройства позволяет не только упростить процедуру получения и использования пробиотического биопрепарата, но и позволяет минимизировать его деактивацию при хранении. Так, согласно проведенным испытаниям по тесту «ускоренного хранения» (2 недели хранения при температуре 37°С) заметной инактивации хранящегося биопрепарата не отмечалось. При этом биологическая активность таблеток снизилась с 3,2±0,6×10 КОЕ/г до 1,1±0,25×10 КОЕ/г сухого препарата. Т.е. после транспортировки в условиях положительных температур продукт полностью сохранил сквашивающую способность после регидратации его питьевой водой.
Сущность и преимущества заявляемого решения иллюстрируются следующими примерами.
9
Пример 1. Получение комплекса на основе пробиотического биопрепарата «Витафлор». Выращивание нативной культуры, содержащей штаммы Lactobacillus acidophilus Н-1 и Н-2 в соотношении 1:1 производилось на среде, содержащей в 1 л панкреатического гидролизата молока 2 г пептона, 0.6 г хлористого натрия, 0.02 г цистеина, 4 г углекислого кальция и 1 г лактозы при 37°С в течение 18 ч. К культуральной жидкости добавляли 3х-компонентную среду, состоящую из сахарозы, желатина и обезжиренного сухого молока (ОСМ) в соотношении 10%:2%:4% в расчете на сухое вещество конечного продукта. Полученный продукт разливают по алюминиевым формам по 2,0±0,05 мл в каждый, что составляет толщину высушиваемого слоя в 6 мм и замораживают в камере пилотной сублимационной установки Альфа 1-20 при минус 30-35°С в течение 1,5 ч, после чего подвергают сублимационному высушиванию при температуре конденсатора-вымораживателя не выше минус 50°С и давлении в сублимационной камере - 13-15 Па. Время достижения рабочего вакуума составляло 30 мин, суммарная продолжительность процесса высушивания - 48 ч. Полученный после высушивания препарат имеет вид однородной по цвету и высоте таблетки. Биологическая активность таблеток составляла 4×10 КОЕ/таблетку.
Получение питательной среды. Питьевое молоко разливали в алюминиевые поддоны по 300 мл в каждый (толщина высушиваемого слоя составляет 3-4 мм) и подвергали замораживанию на полке сублимационной установки ТГ-5 (Германия) при температуре минус 25 - минус 30°С в течение 2,0 ч, а затем сублимационной сушке при температуре не выше минус 20°С и давлении 16 Па в течение 48 ч. По завершении процесса высушивания лиофилизированное молоко измельчали на шнековом измельчителе.
12.5 г порошка сублимационно высушенного измельченного молока и полученная по технологии сублимационного формования пористая таблетка пробиотического биопрепарата «Витафлор», весом 0,260 г смешивали и помещали в заявляемое устройство.
Для получения кисломолочного продукта «Витафлор» в корпус устройства добавляли 60 мл питьевой воды. Устройство с регидратированным материалом закрывали и помещали в термостат, нагретый до 37±2°С на 18 ч. По достижении вышеуказанной экспозиции, полученный кисломолочный продукт извлекали из термостата и использовали.
9
Биологическая активность полученного кисломолочного продукта составляла - 2,3×10 КОЕ/мл, рН полученного продукта 3,4. Антибиотикоустойчивость и антагонизм - соответствовали норме.
8
Пример 2. В условиях примера 1 использовали таблетку пробиотического препарата «Наринэ» на основе молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus штамм n.v. Ер 317/402. После регидратации и выдержке в термостате, нагретом до 37±2°С, в течение 9 ч биологическая активность полученного кисломолочного продукта составила - 9×10 КОЕ/мл. Антибиотикоустойчивость и антагонизм - соответствовали норме.