Биотехнологии 2015 Сборник материалов международного конгресса

SECTION | | “BIOINFORMATICS”

1.  Рак простаты является наиболее распространенным онкологическим заболеванием мужчинв развитыхстранах.Ростраковыхклетокстимулируетсяандрогеннымигормонами,поэтому одно из основных направлений терапии рака предстательной железы основано на применении соединений, препятствующих взаимодействию рецепторов с андрогенами. Было разработано большое количество антагонистов этого рецептора стероидной и нестероидной природы.

В последние годы повышенный интерес связан с ферментами, участвующими в синтезе андрогенов:17α-гидроксилазы-17,20-лиаза (CYP17A1), 3β-гидроксистероид-дегидрогеназы и стероид-5α-редуктазы.

Эффективными и специфичными ингибиторами СYP17A1 являются производные андрост- 16-ена, модифицированные в положении 17 азотсодержащими гетероциклами, один из которых, абиратерон, используется в качестве препарата для лечения рака простаты, а другой, галетерон, проходит фазу 3 клинических исследований. Недавно нами показано, что ряд производных [17(20)E)]-прегна-5,17(20)-диена являются перспективными ингибиторами СYP17A1.

Общий стероидный скелет многих ингибиторов цитохрома Р450 17А1 и антагонистовандрогенного рецептора предполагает возможность создания соединений, одновременно действующих на оба белка. В работе обсуждаются найденные производные [17(20)E)]-прегна- 5,17(20)-диена в качестве ингибиторов CYP17 и возможность их ингибировать андрогенных рецептор.

INHIBITORS OF CYTOCHROME P450ANDANDROGEN RECEPTOR

VeselovskyA.V.

Institute of Biomedical Chemistry

Moscow, Russia

Pogodinskayastr., 10, b. 8

Inhibitors of cytochrome P450 17A1 and antagonists of androgen receptor are discussed. Keywords: cytochrome P450, androgen receptor, inhibitors, antagonists, dual inhibitors

2.  Prostate cancer is the most common oncological disease of men in developed countries. Cancer cells are stimulated by androgen hormones, so one of the main therapy for prostate cancer based on the use of compounds preventing the receptor interaction with androgens. Numerous steroid and nonsteroidal antagonists were designed and several of them are used in clinic.

In the last decade, the main attention was paid to develop the inhibitors of enzymes, participated in androgen hormones synthesis: 17a-hydroxylase-17,20-lyase (cytochrome Р450 17А117a- гидроксилазы-17,20-лиаза(CYP17A1),3β-hydroxysteroid-dehydrogenaseand steroid-5a-reductase.

Several derivatives of androst-16-en are effective and specific inhibitors of CYP17A1, one of them, abiraterone, is used in clinic since 2011, and other, galeterone, is phase 3 of clinic research. Recently, we showed that several derivatives of 17(20)Е-pregna-5,17(20)-diene are also perspective class of CYP17A1 inhibitors.

The common steroid skeleton of many inhibitors of cytochrome P450 17A1 and antagonists of an- drogen receptor proposed the ability to design the dual action inhibitors simultaneously blocked androgen receptors and CYP17A1. Report discussed recently developed derivatives of 17(20) Е-pregna-5,17(20)-diene as inhibitors of CYP17A1 and there possibility to act as dual action inhibi- tors.

Congress “BIOTECHNOLOGY: STATE OF THE ART AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT” March 17-20, 2015	269

СЕКЦИЯ | | «БИОИНФОРМАТИКА»

УДК 517: 539.2

НА ПУТИ К МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОНТОГЕНЕЗА Журавлев Ю.Н., Гузев М.А.Скурихин Е.Е.

Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

[e-mail]

Молекулярные события, сопровождающие экспрессию генетической информации в ходе индивидуальногоразвитиябиологическогообъекта,рассмотреныс позицииихпространственного представления. Обсуждается модель онтогенеза биологического объекта в терминах дифференциальной геометрии и топологии

Ключевые слова: онтогенез, генотип-фенотип отображение, расслоение, конверсия, склеивание

Принципиальные события онтогенеза и экспрессии генетической информации представлены в терминах дифференциальной геометрии и теории категорий. Хроматин рассматривается как информационная матрица, работающая в вариантно-инвариантном режиме. В ходе отображения G→Ph, информационная матрица порождает наборы промежуточных баз транскриптов. Эти события классифицируются как расслоение над базой, что соответствует квантованию генетической информации. Каждая промежуточная база первого ранга может быть подвержена дальнейшему расслоению с образованием базовых элементов – гермов, – транскриптов из разных классов эквивалентности. Можно назвать классы mRNA, rRNA, tRNAи многие дру - гие. Полагая гермы элементами биологического объекта как системы, мы проследили их пре - вращения до момента, когда их траектории стали перекрещиваться на рибосоме в процессе трансляции. Трансляция интерпретируется как центральный пункт индивидуального развития, где локальная информация mRNA, глобальная информация генетического кода и глобальная информация химических систем объединяются в создании молекулярных, супрамолекулярных и более сложных биологических «инструментов», с помощью которых биологический объект взаимодействует с окружением. Понятие склеивания используется для формализации пересечения и слияния траекторий первичных фенотипических элементов, гермов, которые в результате склеивания дают пучки гермов и фенотип как целое.

270	Конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» 17-20 марта 2015

SECTION | | “BIOINFORMATICS”

TOWARDS THE MATHEMATICALMODELOF ONTOGENY

Yury N. Zhuravlev, MikhailA. Guzev and Evgeny E. Skurikhin

Institute of Biology and Soil Science, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Vladivostok, Russian Federation

[e-mail]

Molecular events of the genetic information expression are considered from the viewpoint of space specific representation of individual development of biological object. Model of on to geny in terms of differential geometry and topology is discussed.

Keywords: ontogeny, modelling, fiber bundles, conversion, gluing

Principal events in ontogeny and those in genetic information expression were considered in terms of differential geometry and category theory. In genetic definition of biological objects, chromatin is considered as an information matrix that operates in the variant-invariant mode. In the course of successive mapping G→Ph, information matrix generates a number of interim bases (of transcripts). We consider these events the fiber bundles on the chromatin what corresponds to quantization of genome information.

Each interim base of the first range can be further decomposed into germs, which are represented by transcripts of different classes of equivalence, such as mRNAs, rRNAs, tRNAs, and many others. Considering the germs to be elements of biological object as a system, we follow their transmutation trajectories to the moment when they cross each other into the translation process. This crossing is interpreted here as a central point of ontogeny where the local mRNA information, global genetic code information, and global chemical information are combined to facilitate the construction of molecular, supramolecular, and more complex biological tools of biological object for its interactions with surroundings. The notion of gluing is used to describe the processes of crossing and merging the trajectories of the primary phenotypic elements, germs, which construct the bundles of phenotypic elements, bundles of bundles and the phenotype as a whole.

Congress “BIOTECHNOLOGY: STATE OF THE ART AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT” March 17-20, 2015	271

СЕКЦИЯ | | «БИОИНФОРМАТИКА»

ПОСТЕРЫ

POSTERS

УДК 621.039.75

О ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ КОМПЛЕКСА МЕЖДУ БАКТЕРИАЛЬНЫМИ ЛЮЦИФЕРАЗАМИ И ФЛАВИН-ЗАВИСИМЫМИ ОКСИДОРЕДУКТАЗАМИ СВЕТЯЩИХСЯ БАКТЕРИЙ И E.COLI

Деева А.А., Темлякова Е.А., Сорокин А.А., Немцева Е.В., Кратасюк В.А.

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, Красноярск, Россия 660041, г. Красноярск, пр. Свободный 79 Институт биофизики клетки РАН, Пущино, Россия 142290, г. Пущино, ул .Институтская 3

e-mail: [e-mail]

Проведен структурный анализ многообразия флавин-зависимых оксидоредуктаз светящихся бактерий и E. coli. Обнаружено подобие в аминокислотном составе полипептидов и сходство в распределении электростатического потенциала на поверхности вблизи активного центра различных оксидоредуктаз. Выявлены возможные участки взаимодействия на поверхности оксидоредуктаз и люцифераз.

Ключевые слова: люцифераза; оксидоредуктаза; флавин-зависимые биферментные системы.

Бактериальные флавин-зависимые биферментные системы, состоящие из оксидоредуктазы и монооксигеназы, представляют собой удобную модель для исследования механизмов, лежащих в основе сопряженной работы ферментов. Биферментная система, состоящая из люциферазы и оксидоредуктазы, наиболее детально исследована. Существует гипотеза о формировании комплекса, способствующего прямому переносу восстановленного флавина между активными центрами данных ферментов. Однако строгого экспериментального доказательства существования такого комплекса пока получено не было.

В данной работе рассмотрены структуры всех расшифрованных аминокислотных последовательностей флавин-зависимых оксидоредуктаз биолюминесцентных бактерий и E. coli. Для них были предсказаны сайты посадки FMN, NAD и др.[1]и проведен анализ сходства первич - ной и третичной структур. Особенности распределения электростатического потенциала на поверхности оксидоредуктаз и люцифераз, по всей видимости, указывают на возможность об - разования комплекса.

Работа была поддержана грантом РФФИ № 14–34–50215-мол_нр.

1.  Marchler-Bauer A. et al. CDD: conserved domains and protein three-dimensional structure // Nucleic acids research. – 2012. – 41(D1). – P. 348-352

272	Конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» 17-20 марта 2015

SECTION | | “BIOINFORMATICS”

УДК 621.039.75

ON EXISTENCE OF COMPLEX BETWEEN BACTERIALLUCIFERASEAND FLAVINDEPENDENT OXIDOREDUCTASES FROM LUMINOUS BACTERIAAND E.COLI

DeevaA.A., Temlyakova E.A., SorokinA.A., Nemtseva E.V., Kratasyuk V.A.

Institute of fundamental biology and biotechnologySibFU, Krasnoyarsk, Russia 660041, Krasnoyarsk, Svobodny str. 79

Institute of cell biophysicsRAS, Pushchino, Russia 142290, Pushchino, Institutskaya str. 3

e-mail: [e-mail]

The great variety of luminous bacteria and E. coli flavin-dependent oxidoreductases was analyzed. Amino acid composition similarity and common electrostatic potential motifs on the protein surface were revealed for the studied oxidoreductases. Possible regions involved into interaction between oxidoreductase and luciferase were determined and analyzed.

Keywords: luciferase; oxidoreductase; flavin-dependent bienzymatic systems.

Two-component flavin-dependent systems consist of oxidoreductase and monooxygenase. They are widely spread in bacteria and are well-studied. The detailed study of the system is extremely important for understanding of particular mechanisms underlying enzymes coupled work. Bacterial luciferase and oxidoreductase are the most well-studied example of the systems.The proposed mechanism of coupled work of the system requires formation of the transient complex providing a direct flavin transfer channel between active sites. However, there is no direct evidence for the existence of the complex.

We have studied amino acid sequences of flavin-dependent oxidoreductases for luminous bacteria and E. coli presented in NCBI. Primary and tertiary structures of the enzymes was analysed and FMN and NAD substrates binding sites were predicted [1]. A few peculiarities of electrostatic potential distribution on the luciferase and oxidoreductase molecular surfaces were revealed and described, pointing out to a great possibility for complex formation.

The work was supported by RFBR grant №14–34–50215-mol_nr.

1.  Marchler-Bauer A. et al. CDD: conserved domains and protein three-dimensional structure // Nucleic acids research. – 2012. – 41(D1). – P. 348-352

УДК 577.112.4

ПРОГНОЗ ИНГИБИТОРНОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ ПРОТЕИНКИНАЗ НА ОСНОВЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ Карасев Д.А.1,2, Соболев Б.Н.2, Веселовский А.В.2, Лагунин А.А.1,2, Филимонов Д.А.2,

Поройков В.В.1,2

1Российский Национальный Исследовательский Медицинский Университет им. Н.И. Пирогова, 117997, Россия, Москва, ул. Островитянова, д.1

2Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Россия, Москва, ул. Погодинская, д. 10

e-mail: [e-mail]

Для прогноза ингибиторов протеинкиназ человека нами применен оригинальный алгоритм, ко- торый позволяет выявлять аминокислотные позиции, определяющие специфичность белка к ли- ганду. Разработанный метод может использоваться для исследования других белковых семейств.

Congress “BIOTECHNOLOGY: STATE OF THE ART AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT” March 17-20, 2015	273

СЕКЦИЯ | | «БИОИНФОРМАТИКА»

Ключевые слова: протеинкиназы; прогноз ингибиторов; аминокислотные последовательности; паттерны специфичности; дивергировавшие белковые семейства.

Протеинкиназы представляют семейство ферментов, вовлеченных во многие регуляторные процессы в норме и при патологиях. Поиск селективных ингибиторов протеинкиназ человека – одно из перспективных направлений в разработке лекарственных соединений. Задача осложняется существенным пересечением ингибиторной специфичности у белков данного семейства, которые участвуют во многих физиологических и патологических процессах.

Для предсказания ингибиторной специфичности киназ применяются различные методы – молекулярное моделирование, филогенетический анализ, исследование комбинированного пространства белков и лигандов. Мы применили оригинальный алгоритм для расчета оценок специфичности позиций аминокислотной последовательности к конкретным лигандам. Наш подход основан на оценке локального сходства исследуемой последовательности с последовательностями белков обучающей выборки, которые сгруппированы по взаимодействию с ингибиторами.

Проведена валидация результатов прогноза с использованием трехмерных структур киназ с их ингибиторами, которая подтвердила надежность метода. В дальнейшем подход будет применен к белкам других семейств.

PREDICTION OFTHE INHIBITOR SPECIFICITYTO PROTEIN KINASES BASED ON THE AMINOACID SEQUENCES

Karasev D.A.1,2, SobolevB.N.2, VeselovskyA.V.2, LaguninA.A.1,2, FilimonovD.A.2, PoroikovV.V.1,2

1Pirogov Russian National Research Medical University, 117997, Russia, Moscow, Ostrovitianovstreet 1 2Institute of Biomedical Chemistry, 119121, Russia, Moscow, Pogodinskayastreet 10

e-mail: [e-mail]

The original algorithm was applied for the prediction of protein kinase inhibitors, which allows detection the amino acid positions determining the specificity of a protein to a ligand. The developed method can be applied for the study of other protein families.

Keywords: protein kinases; prediction of the inhibitors; amino acid sequences; specificity patterns; diverged protein families.

The protein kinases present the enzyme family involved into the many normal and pathological processes. The search of selective kinase inhibitors is one of promissing direction in the drug design. This task is rather complex due tothe significant intersection of ligand specificity among proteins

of the given family.

Different methods are used for prediction of the inhibitor specificity to protein kinases, including

3D modelling, phylogenetic analysis and study of the combinatorial protein-ligand space. We applied

the original algorithm for obtaining the scores of specificity of the amino acid positions regarding

to the certain ligands. Our approach based on the estimation of local similarity in examined amino

acid sequence with the sequences from the training set classifiedin accordance with the protein inhibi-

tor interactions.

Validation with 3D structures of protein kinase complexes with their inhibitors was performed,

it confirms the accuracy of our method. In further work our approach will be applied to some other protein families.

274	Конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» 17-20 марта 2015

SECTION | | “BIOINFORMATICS”

УДК 51-76

ГРАФОВАЯ БАЗА ДАННЫХ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ ОРГАНИЗМОВ Рясик А.А., Темлякова Е.А., Сорокин А.А.

Институт биофизики клетки РАН 142290, Московская область, Пущино, ул. Институтская, д. 3 e-mail: [e-mail]

Разработана графовая база данных, содержащая данные о четырех хорошо описанных бак-

териях: Escherichia coli, Bacillus subtilis, Chlamydia trachomatis, Corynebacterium glutamicum.

Ключевые слова: графы, база данных, микробиом человека, прокариоты

В данной работе была создана инфраструктура для хранения данных о прокариотических организмах, которая представляет из себя графовую базу данных. В ней содержится информация о геномах, протеомах, метаболических и регуляторных путях и др. взятая из таких авто - ритетных источников как GenBank, MetaCyc, ChEBI, Uniprot, PDB и др. Помимо этого в базу данных загружено полное таксономическое дерево бактерий, профили физико-химических свойств протяженных фрагментов ДНК, данные о гомологии белков, ссылки на внешние источники, а также синонимия названий организмов, белков и элементов генома.

Основными преимуществами графового представления данных являются: 1) возможность построениясложныхзапросовс использованиемтеорииграфов;2)скоростьпоискасвязеймежду объектами 3) гибкая структура хранилища. Используя разработанную нами инфраструктуру можно с легкостью осуществлять такие запросы, как поиск авторегуляции генов, сравнение метаболических путей организмов, поиск схожих объектов по последовательности и физикохимическим свойствам.

База построена на граф-ориентированной системе хранения данных Neo4j [1]. Обработка данных из сторонних источников, их загрузка в базу, а также поиск в базе осуществляется с помощью разработанного авторами модуля, содержащего необходимые функции и классы, который реализован на Python [2].

1.  Cайт Neo Technology, URL: http://neo4j.com/ (дата обращения: 15.01.2015)

2.  Репозиторий модуля для работы с базой данных, URL: https://github.com/promodel/ BiomeDB_load_GenBank (дата обращения: 15.01.2015)

Congress “BIOTECHNOLOGY: STATE OF THE ART AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT” March 17-20, 2015	275

СЕКЦИЯ | | «БИОИНФОРМАТИКА»

UDC 51-76

PROKARYOTIC ORGANISMS GRAPH DATABASE RyasikA.A., Temlyakova E.A., SorokinA.A.

Institute of Cell Biophysics RAS

142290, Moscow region, Pushchino, Institutskaya str. 3 e-mail: [e-mail]

Agraphdatabasewasdeveloped,whichcontainsdataon fourwellstudiedbacteria:Escherichiacoli,

Bacillus subtilis, Chlamydia trachomatis, Corynebacterium glutamicum.

Keywords: graphs, database, human microbiome, prokaryotes

Agraph database was developed to store and analyze data about prokaryotic organisms. It contains information about genomes, proteomes, metabolic and regulatory pathways, etc. taken from external authoritative sources: GenBank, MetaCyc, ChEBI, Uniprot, PDB and other. Furthermore the database contains full taxonomy tree of bacteria, profiles of physical and chemical properties of DNA fragments, proteins homology data, references to external sources, objects names and its synonyms.

The main advantages of the graph representation of data are 1) possibility to create complex queries and availability of using graph theory methods; 2) gains in speed during searching through content; 3) the database structure flexibility. The infrastructure could be used to search for genes with autoregulation, to compare metabolic pathways of different organisms, to search for objects with similar sequences or physical and chemical properties.

The infrastructure was constructed using graph-oriented storage system Neo4j [1].

Information processing, uploading and searching in the database is implemented by a Python module [2], which contains all necessary classes and functions to create a database with any subset of bacteria.

1.  Official site of Neo Technology, URL: http://neo4j.com/ (date: 15.01.2015)

2.  A module repository, URL: https://github.com/promodel/BiomeDB_load_GenBank (date: 15.01.2015)

276	Конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» 17-20 марта 2015

SECTION | | “BIOTECHNOLOGY AND INDUSTRY”

СЕКЦИЯ «БИОТЕХНОЛОГИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»

SECTION “BIOTECHNOLOGYAND INDUSTRY”

УСТНЫЕ ДОКЛАДЫ

ORALREPORTS

УДК 66.011

АТМОСФЕРНАЯ СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШКА КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ ВЫСУШИВАНИЯ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ ПЕРЕПАРАТОВ ДЛЯ МАЛЫХ ОБЪЕМОВ ПРОИЗВОДСТВА Диденко А.А., Меньшутина Н.В.

ООО «НПО ПетроваксФарм», Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1

e-mail: [e-mail]

Разработанатехнологияпроведенияпроцессасублимационнойсушкиприатмосферномдавлении в условиях активной гидродинамики с рекуперацией отходящего воздуха, позволяющая получать наноструктурированные микропорошки, характеризующиеся высокой пористостью и сферичностью.

Ключевые слова: Атмосферная сублимационная сушка, рефрижератор, рекуперация, энергосбережение, наноструктурированные микропорошки.

Сублимационная сушка широко применяется в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Сублимационная сушка незаменима при получении антибиотиков, пищевых продуктов, медицинских препаратов (плазма крови, кровезаменители и т.п.). Технология сублимационного обезвоживания, позволяет сохранить ценные компоненты и полезные свойства термочувствительных продуктов.

Технология атмосферной сублимационной сушки (АСС) с использованием распыления и псевдоожижения позволит решить ряд проблем, связанных с формой, размером частиц и структурой получаемого продукта. Отпадет необходимость в использовании дополнительного оборудования для измельчения и гомогенизации.

Была разработана технологическая схема АСС [1]для получения наноструктурированных микропорошков, характеризующихся высокой пористостью и сферичностью. Для апробации сформированной технологической схемы АСС было проведено две серии экспериментов с применением водных растворов декстрана и маннитола. Для выбранных материалов была опреде - лена кинетика сушки, а также определены пути интенсификации процесса сублимации.

Для решения задачи энергосбережения быларазработана схема организации АСС с приме- нением рекуперации отработанного холодного воздуха, которая позволяет сократить энергети- ческие затраты на охлаждение ожижающего агента, а также снизить затраты на воздух. Система рекуперации заключается в том, что воздух, прошедший очистку на выходе из сушильной каме- ры, идет на охлаждение конденсатора холодильной установки, далее воздух через трехходовой клапан попадает снова в осушитель и цикл повторяется. Избыточный воздух выбрасывается на стадии осушения. Данная организация системы позволит экономить на воздушном охлаж - дении, а также на затратах нагнетающего компрессора. Проведен анализ энергопотребления четырех способов организации сублимационной сушки, что позволило сделать вывод о том, что с энергетической точки зрения процесс атмосферной сублимационной сушки представляется

Congress “BIOTECHNOLOGY: STATE OF THE ART AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT” March 17-20, 2015	277

СЕКЦИЯ | | «БИОТЕХНОЛОГИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»

более выгодным в сравнении с сублимацией в вакууме при соблюдении определенных условий: обеспечении интенсивного тепло- и массообмена и рекуперации отходящего воздуха [2].

1.  Патент на полезную модель № 98672 Н.В. Меньшутина, А.И. Зеркаев, М.Г. Гордиенко, А.А. Диденко – дата приоритета 14.10.2008.

2.  Диденко А.А. Моделирование и анализ энергопотребления различных способов сублимационной сушки: Автореф. дис. канд. техн. наук. – М, 2011.— 18 с.

UDC 66.011

ATMOSPHERIC FREEZE-DRYINGASANALTERNATIVE DRYING METHOD OFTHERMOLABILE DRUGS FOR SMALLBATCHES

DidenkoA.A., Menshutina N.V.

NPO PetrovaxPharm, LLC, D.I. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, 125480, GeroevPanfilovtev str. 20/1

e-mail: [e-mail]

Freeze-drying technology at atmospheric pressure in the active hydrodynamics with of exhaust air heat recovery has been developed, which allows to obtain nanostructured micropowders, characterized by high porosity and sphericity..

Keywords: Atmospheric freeze drying, freezing, heat recovery, energy saving, nanostructured micropowders.

Freeze drying is widely used in chemical, pharmaceutical and food industries. Freeze drying is indispensable for obtaining antibiotics, certain foods, medications (blood plasma, blood substitutes, etc.).The sublimation dehydration technology can save valuable components and useful properties of thermo sensitive products.

The atmospheric freeze-drying technology (AFD) with spray and fluidization will solve several problems associated with the shape, particle size and structure of the resulting product. There is no need to use additional equipment for the grinding and homogenization.

Technological scheme of the AFD [1] has been developed for the formation of nanostructured micro powders characterized by high porosity and sphericity. Two series of experiments has been conducted for the purpose of testing AFD using aqueous solutions of dextran and mannitol. For the selected materials has been determined the kinetics of drying, as well as the ways of intensifying the sublimation process.

For energy saving purposeshasbeen developedtheACC schemeof using exhaustcoldair recovery

that reduces the energy consumption for cooling the fluidizing agent and also reduce the cost of air.

Recovery system consists in the following: the air that is purified at the exit of the drying chamber is

used for cooling the condenser of the refrigeration unit, further the air goes again through a three-way

valve and return to the drier and the cycle repeats. The excess air is expelled at the stage of drying.

This organization system will allow the saving on air cooling, as well as on pumping compressor cost.

An analysis of the energy consumption of four ways of organizing freeze-drying has been performed,

which led to the conclusion that from an energy point of view the process of atmospheric freeze drying

is more favorable compared to vacuum sublimation under certain conditions: provision of intensive heat and mass transfer and heat recovery of exhaust air [2].

278	Конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» 17-20 марта 2015