Zał. 2 Projekt technologiczny laboratorium

Zał. 2 Projekt technologiczny laboratorium

Puławy, 10.09.2014 r.
Projekt technologiczny „laboratorium związków biologicznie aktywnych”
Wstęp
Laboratorium związków biologicznie aktywnych będzie zlokalizowane w
pomieszczeniach A1.11 i A1.12 Puławskiego Parku Naukowo-Technologicznego w Puławach
przy ulicy Ignacego Mościckiego 1. Poszczególne pracownie będą zlokalizowane w
następujących pomieszczeniach Laboratorium: SEP – pracownia oczyszczania i separacji
związków biologicznie aktywnych (A1.12), BAN – pracownia badań analitycznych (A1.11),
FOR- formulacja produktu końcowego (A1.11). JeŜeli system GMP będzie wymagał szatni,
wówczas naleŜy przewidzieć zbudowanie tej szatni. Wskazana szatnia powinna znajdować
się w pomieszczeniu SEP (A1.12).
Opis procesu otrzymywania produktu wzbogaconego o związki biologicznie
aktywne
W ramach realizacji „Laboratorium związków biologicznie aktywnych”
zorganizowane zostaną aparaturowo trzy pracownie: pracownia oczyszczania i separacji
związków biologicznie aktywnych (SEP), pracowania formulacji produktu końcowego (FOR)
oraz pracowania badań analitycznych (BAN). We wszystkich pracowniach przewiduje się
wprowadzenie standardów pozwalających na pracę zgodnie z wymaganiami GMP oraz
systemu HACCP, co zapewni Ŝe produkty otrzymywane w ramach prowadzonych prac będą
spełniały najwyŜsze normy jakościowe pozwalające na ich wykorzystanie w przemyśle
spoŜywczym i/lub farmaceutycznym. Pracowania SEP dysponować będzie aparaturą
pozwalająca na wykonywanie badań i usług w zakresie oczyszczania i separacji związków
biologicznie aktywnych z wykorzystaniem dwóch wysokozaawansowanych technik:
destylacji molekularnej oraz chromatografii nadkrytycznej wraz z aparaturą
wspomagającą. Efektem prac wykonywanych w pracowni SEP będą półprodukty i produkty,
które w pracowni FOR będą poddawane końcowej obróbce w tym: usunięciu
rozpuszczalników, osuszeniu, wytworzeniu formy końcowej w tym: proszkowej, ciekłej lub
otoczkowaniu w mikrokapsułki, saszetkowaniu oraz ostatecznie zapakowaniu. Pracownia
będzie wyposaŜona m.in. w następująca aparaturę: wyparka próŜniowa o duŜej
wydajności, liofilizator przemysłowy, enkapsulator oraz linia konfekcjonowania produktu
finalnego. Aparaty te będą mogły być wykorzystywane zarówno jako przedłuŜenie operacji
wykonywanych w pracowni SEP, ale równieŜ jako aparaty niezaleŜne do formulacji
produktu końcowego. Pracowania będzie dostosowana do wymogów GHP/GMP oraz
systemu HACCP.
Pracowania badań analitycznych BAN zostanie wyposaŜona w aparaturę umoŜliwiająca
ocenę analityczną wytwarzanych produktów. Jednocześnie aparatura ta moŜe być
wykorzystywana niezaleŜnie od pozostałych pracowni do prowadzenia badań analitycznych
z zakresu: oznaczeń jakościowych i ilościowych związków biologicznie aktywnych
metodami FTIR, GC-MS, GC-MS-TOF, LC-MS.
Droga od surowca do produktu:
Surowiec, który stanowią ekstrakty scCO2 m.in. olejowe ekstrakty roślinne takie jak
oleje z nasion owoców jagodowych (m.in. czarna porzeczka, malina, truskawka, aronia)
i/lub pasty pozyskane z materiału roślinnego tj. zioła róŜnego typu (szałwia, nagietek,
rumianek) lub glony, a takŜe surowiec roślinny niepoddany wcześniejszej ekstrakcji
nadkrytycznym ditlenkiem węgla przeznaczony do dalszej obróbki m.in. metodami
przyspieszonej ekstrakcji rozpuszczalnikowej lub separacji związków lotnych będzie
przechowywany, a następnie poddawany dalszej obróbce w pracowni separacyjnej (SEP).
W pomieszczeniu tym surowiec (materiał roślinny) odpowiednio przechowywany w
warunkach chłodniczych (chłodziarka laboratoryjna) [1] i/lub, w przypadku surowców
wymagających specjalnych warunków przechowywania, w zamraŜarce skrzyniowej
niskotemperaturowej (z temperaturą regulowaną w zakresie od -40 oC do -86 oC) [32]
będzie poddawany wstępnemu przygotowaniu/obróbce (jeśli konieczne) przed oceną
jakościową, ilościową i/lub procesami separacji i oczyszczania.
Droga surowca roślinnego niepoddanego wcześniejszemu procesowi ekstrakcji
nadkrytycznej (zioła, nasiona, glony):
Obróbka wstępna materiału roślinnego (ziół, nasion, glonów) przed
ekstrakcją/destylacją polegała będzie na suszeniu oraz drobnym zmieleniu. NawaŜki
próbek surowców będą dokonywane na wagach odpowiednio precyzyjnej [13] i/lub
analitycznej [13a] (pomieszczenie SEP). Do oceny zawartości wody w surowcu
wykorzystana zostanie wagosuszarka [14] (SEP). Materiał roślinny przygotowany w ten
sposób będzie mógł być poddany dalszej ekstrakcji metodami przyspieszonej ekstrakcji
cieczowymi (aparat ASE) [42] i przyspieszonej ekstrakcji nadkrytycznym ditlenkiem węgla
(aparat ASFE) [16], oraz ekstrakcji mikrofalowej (mikrofalowe urządzenie do ekstrakcji
grawitacyjnej olejków eterycznych bez uŜycia rozpuszczalników [15]). Wskazane aparaty
znajdują się w pomieszczeniu SEP. Rozpuszczalniki zawarte w ekstraktach uzyskanych w
aparacie ASE (przyspieszona ekstrakcja rozpuszczalnikowa) zostaną odprowadzone z
udziałem wyparki [8] (SEP), zaś uzyskane ekstrakty zostaną poddane przechowywaniu i
dalszej obróbce przed analizami chromatograficznymi. Przygotowanie próbek odbywać się
będzie z wykorzystaniem stacji przygotowania próbek [39] (SEP) oraz komory SPE [48]
(SEP). Podobne postępowanie dotyczy ekstraktów uzyskanych metodą przyspieszonej
ekstrakcji nadkrytycznej (ASFE). Wskazane ekstrakty zostaną pozbawione wody za pomocą
wyparki [8] i/lub strumienia azotu (generator azotu) [26] (BAN) oraz będą przechowywane
w chłodziarce [1] (SEP). Ekstrakty mogą być takŜe poddane procesowi oczyszczania metodą
odśrodkowej chromatografii podziałowej (aparat CPC) [19] (SEP) w celu uzyskania czystych
związków bioaktywnych. Operacje związane z chromatografią cienkowarstwową (TLC),
rozwijaniem płytek TLC oraz wywoływaniem chromatogramów (rozpylacz i/lub komora
lampy UV [49] (SEP)) zostaną przeprowadzone pod dygestorium [7] (SEP).
Związki lotne w postaci olejków eterycznych uzyskane metodą mikrofalową będą osuszane
oraz przechowywane w zamraŜarce niskotemperaturowej [32] (SEP).
Droga surowca roślinnego poddanego wcześniejszemu procesowi
ekstrakcji nadkrytycznej w zakładzie ekstrakcji nadkrytycznej ditlenkiem węgla
(ekstrakty olejowe, pasty):
Surowiec roślinny poddany wcześniejszej ekstrakcji nadkrytycznym ditlenkiem
węgla, w postaci olejów i past, który będzie przechowywany w szafie chłodniczej [1]
(SEP), jest przeznaczony do wstępnej oceny jakościowej: liczby kwasowa i nadtlenkowa,
miareczkowanie realizowane za pomocą titratorów [47], pomiar pH (pehametr [50]),
pomiar gęstości (gęstościomierz [51]). Wskazane elementy wyposaŜenia laboratorium
znajdują się w pomieszczeniu SEP. Następnie ekstrakty zostaną poddane procesowi
frakcjonowania na instalacji destylacji molekularnej z wcześniej realizowanym procesem
transestryfikacji, który będzie przeprowadzony pod specjalnie do tego celu
zaprojektowanym dygestorium (regulacja wysokości blatu) [36] (SEP). Pasty (pozyskane z
ziół, glonów) mogą zostać dodatkowo poddane ekstrakcji związków lotnych i ekstrakcji
grawitacyjnej (mikrofalowe urządzenie do ekstrakcji grawitacyjnej olejków eterycznych
bez uŜycia rozpuszczalników [32] (SEP)). Ekstrakty mogą być takŜe poddane procesowi
oczyszczania metodą odśrodkowej chromatografii podziałowej (aparat CPC) [19] (SEP) w
celu uzyskania czystych związków bioaktywnych. W ocenie jakościowej i ilościowej olejów
i past zostanie wykorzystana technika spektroskopii w podczerwieni (aparat FTIR [30]
(BAN)).
Analizy chromatograficzne ekstraktów
Analizy jakościowe i ilościowe uzyskanych próbek ekstraktów, frakcji czystych
związków (ekstrakty po etapie frakcjonowania) po uprzednim właściwym przygotowaniu
pod dygestorium [38] (BAN) (tj. technika SPE ekstrakcja do fazy stałej, derywatyzacja
realizowana
z wykorzystaniem stacji przygotowania próbek) będą przeprowadzone za pomocą
chromatografii gazowej z wykorzystaniem aparatów GC-MS, [21] (BAN), GC-FID [23] (BAN),
GC-MS-TOF [37] (BAN), ultraefektywnej chromatografii cieczowej (system LC-MS) oraz
chromatografii nadkrytycznej [27] (BAN). Wzorce analityczne i certyfikowane materiały
odniesienia przechowywane będą w lodówko-zamraŜarce [35] (BAN).
Konfekcjonowanie i pakowanie produktu:
Proces konfekcjonowania i pakowania produktu będzie prowadzony w pracowni FOR
(wydzielona część pomieszczenia w obrębie pracowni BAN). W pracowni FOR produkt
końcowy będzie poddany pakowaniu w formie saszetek (automat saszetkujący [33] (FOR)),
buteleczek ze szkła bursztynowego (pakowanie ręczne), bądź w postaci proszku
otrzymanego przy pomocy liofilizatora pilotowego [9] (FOR). Zarówno produkt gotowy jak i
półprodukt uzyskiwany w pracowni SEP będzie przechowywany w szafie chłodniczej [40]
(FOR).
Wykaz sprzętu przewidzianego w pracowniach:
I.
SEP
[1]. Szafa chłodnicza
[2]. Szafa na odczynniki
[3]. Stół laboratoryjny
[4]. Demineralizator
[5]. Zmywarka do szkła laboratoryjnego
[6]. Zlew dwukomorowy
[7]. Dygestorium
[8]. Wyparka
[10]. Stół laboratoryjny
[11]. Stół wyspowy
[12]. Wirówka
[13]. Waga precyzyjna
[13a]. Waga analityczna
[14]. Wagosuszarka
[15]. Mikrofalowe urządzenie do ekstrakcji grawitacyjnej olejków eterycznych bez uŜycia
rozpuszczalników
[16]. Urządzenie do przyspieszonej ekstrakcji nadkrytycznym ditlenkiem węgla
[17]. Instalacja destylacji molekularnej
[18]. Stół laboratoryjny
[19]. Chromatograf cieczowy preparatywny CPC
[32]. ZamraŜarka skrzyniowa niskotemperaturowa
[36]. Dygestorium z regulowaną wysokością blatu
[42]. Przyśpieszona ekstrakcja rozpuszczalnikowa (aparat ASE)
[44]. Szafa na butle
[46]. Szafa na butle
[47]. Titratory
[48]. Komora SPE
[49]. Komora lampy UV do wywoływania chromatogramów uzyskanych metodą TLC
[50]. pH-metr
[51]. Gęstościomierz
II.
BAN
[20]. Stół laboratoryjny
[21]. GC-MS Chromatograf gazowy sprzęŜony z detektorem
[22]. Stół laboratoryjny
[23]. GC-FID Chromatograf gazowy z detektorem FID
[24]. Generator powietrza
[25]. Generator wodoru
[26]. Generator azotu
[27] chromatografia nadkrytyczna
[28]. Stół laboratoryjny
[29]. LC-MS Chromatograf cieczowy
[30]. FTIR Spektometr
[31]. Stół wyspowy
[35]. Lodówko-zamraŜarka (druga)
[37]. GC-MS-TOF System chromatografii gazowej sprzęŜonej ze spektrometrem
[38]. Dygestorium
[39]. Stacja przygotowania próbek
[45]. Szafa na butle
[52]. Waga półmikroanalityczna
III.
FOR
[9]. Liofilizator
[13b]. Waga precyzyjna (druga)
[33]. Saszetkarka
[34]. Stół laboratoryjny
[40]. Szafa chłodnicza
[41]. Stół laboratoryjny
[43]. Enkapsulator