Development and examination of high-performance fluidised bed vibration drier for processing food production waste

Drying and processing wet particulate food production waste, such as distillery dreg, brewer's grains, beet pulp, spent coffee and barley slurry etc. for their further use as cattle fodder or fuel is an important and topical problem, which needs effective solutions. As a solution of the problem, the authors have developed improved equipment and a fluidised bed vibration drier, which ensures reaching the required output of the work process and final moisture content in the waste at a minimum power and material intensity and features the combination of the high feasibility with the high reliability of design. In order to validate the improved drying work process together with the optimum parameters of the vibration drier, theoretical investigations based on the mathematical model of the process developed by the authors have been carried out. The process of the vibration drier’s frame oscillating together with the waste has been examined, which has resulted in the generation of the differential equation that analytically describes the said process. The work process under consideration has been researched into from the thermophysical point of view using the specific initial data typical for the specific food producer. The research has resulted in obtaining the following design and process parameters of the vibration drier, in particular, for its heating pipes: diameter rt = 0.1 m; length lt = 5 m; number nt = 20, heat-transfer factor Kp = 30 and the final temperature of the dried food production waste to2 = 80 °C. The listed parameters provide for reaching the required final moisture content in the dried food production waste. Also, new relations have been generated for determining the principal process parameters of the improved drier (productive capacity, heat consumption, mass of heat carrier, waste conveyance speed, sizes and masses of the drier’s actuating elements). The obtained relations can be applied in the further theoretical and experimental research on the drier as well as the development of standard methods for its design and calculation

ВЛИЯНИЕ АЛЛОГЕННЫХ МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА НА ФОРМИРОВАНИЕ ПРОТИВОИШЕМИЧЕСКОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ПОЧЕК

Аim of this work was to study the influence of intravenous injection times of bone marrow allogeneic multipotent mesenchymal stromal cells (BM MMSCs) on kidney function and morphology in modeled ischemicreperfusion injury of kidney (IRIK). Materials and methods. The study was conducted on 90 male Wistar rats. On the original IRI model of a single kidney (60 min, warm ischemia) 4 groups of experiments were performed: in the first group the dose of 5 × 106 of BM MMSCs was administered intravenously 14 days before IRIK modeling; in the second group, the same dose of BM MMSCs was administered 7 days before IRIK; in the third group, the same dose of BM MMSCs was administered during kidney reperfusion after IRIK modeling; the fourth group served as the control group (IRIK without BM МMSCs). The study duration was 21 days since the start of IRIK modeling. In all groups the nitrogen secretory function of kidneys was examined and the histological condition of kidneys during the entire recovery period was evaluated. Besides, blood of rats of the first and the fourth groups was examined for proand anti-inflammatory cytokine levels and phagocytosis indices using the suspension of inactivated St. aureus. The significance of differences in these two groups was evaluated by Student's test at p < 0.05. Results. It has been demonstrated that the pretreatment with BM MMSCs (1 and 2 weeks before IRIK modeling) increased the anti-ischemic resistance of kidney while the administration of BM MMSCs on the day of IRIK modeling (during reperfusion) enhanced kidney damage, characterized by increased mortality, elevated levels of urea and creatinine in blood and structural injury of renal tissue, as compared to other groups. The comparative analysis of the first and fourth groups shows that BM MMSCs decrease the levels of pro-inflammatory cytokines and increase the levels of anti-inflammatory cytokines, as well as enhance potential of antimicrobial protection. Conclusion. Intravenous injection of BM MMSCs 1–2 weeks prior to IRIK modeling increases the kidney resistance to ischemia, reduces the severity of the systemic inflammatory response as well as the risk of infectious complications. However, considering the possibility of the summation of the injuring influence of ischemia and the stress of the adapting doses of BM MMSCs on ischemic kidney tissue during reperfusion, the search for the optimal concentrations of BM MMSCs needs to be continued. Цель работы – изучить влияние сроков внутривенного введения аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (ММСК КМ) на функциональное и морфологическое состояние почки при моделировании ишемически-реперфузионного повреждения почки (ИРПП). Материалы и методы. Исследование выполнено на 90 крысах – самцах породы Вистар. На модели ИРП единственной почки (60 мин тепловой ишемии) выполнено 4 группы опытов: в 1-й группе – за 14 сут до ИРПП внутривенно вводили ММСК КМ в дозе 5 × 106 клеток; во 2-й группе ММСК КМ в той же дозе вводили за 7 сут до ИРПП; в 3-й группе ММСК КМ в той же дозе вводили во время реперфузии почки после моделирования ИРПП; 4-я группа служила контролем (ИРПП без ММСК КМ). Продолжительность эксперимента – 21 сут с момента начала моделирования ИРПП. Во всех группах опытов исследовали азотовыделительную функцию почек и оценивали их гистологическое состояние в течение всего восстановительного периода. Кроме того, у крыс 1-й и 4-й групп в сыворотке крови исследовали уровень прои противовоспалительных цитокинов и показатели фагоцитоза с помощью взвеси нежизнеспособных St. aureus. Достоверность различий в сравниваемых группах оценивали по критерию Стьюдента при р < 0,05. Результаты. Показано, что предварительное введение ММСК КМ (за 1–2 нед. до моделирования ИРПП) повышает противоишемическую резистентность почки, тогда как введение ММСК КМ в день моделирования ИРПП (на этапе реперфузии) усиливает процессы повреждения почки: повышает летальность, содержание креатинина и мочевины в крови и деструкцию почечной ткани по сравнению с другими группами. Из сравнительного анализа 1-й и 4-й группы животных следует, что ММСК КМ снижают уровень провоспалительных и повышают уровень противовоспалительных цитокинов, а также повышают потенциал противомикробной защиты организма. Выводы. Внутривенное введение ММСК КМ в организм за 1–2 нед. до моделирования ИРПП повышает резистентность почки к ишемии, снижает выраженность системной воспалительной реакции, а также опасность развития инфекционных осложнений. Однако, учитывая возможность суммации повреждающего воздействия ишемии и стрессорного воздействия адаптирующих доз ММСК КМ на ткань ишемизированной почки в реперфузионном периоде, поиск оптимальных концентраций ММСК КМ для обеспечения противоишемической резистентности почки на этапе реперфузии должен быть продолжен.

Асистолическое донорство почек с использованием автоматизированной системы компрессии грудной клетки и машинной оксигенированной холодовой перфузии (первый опыт в Российской Федерации)

Objective: to demonstrate, using a clinical case, the first successful experience in a combined use of an automated chest compression device (ACCD) and hypothermic oxygenated machine perfusion (HOPE) for kidney transplantation from a donor with irreversible cardiopulmonary arrest. Materials and methods. In the presented clinical case, ACCD was successfully used in a donor who was pronounced dead following an irreversible cardiopulmonary arrest. This allowed to minimize the primary warm ischemia time. Kidney graft HOPE for 585 minutes reduced the static cold storage time to 165 minutes. Results. In the uneventful postoperative period, there was immediate kidney graft function. This allowed for rapid rehabilitation and discharge from hospital. Conclusion. Introduction of ACCD and HOPE will increase the number of donor organs, mainly kidneys intended for transplantation.Цель: на клиническом примере продемонстрировать первый успешный опыт совместного использования автоматизированной системы компрессии грудной клетки и машинной оксигенированной гипотермической перфузии при использовании почечного трансплантата от донора с необратимой остановкой сердечной деятельности. Материалы и методы. В представленном клиническом наблюдении успешно применена система автоматизированной компрессии грудной клетки у донора после констатации смерти на основании необратимой остановки кровообращения, что позволило минимизировать время первичной тепловой ишемии. Применение на протяжении 585 минут машинной оксигенированной холодовой перфузии почечного трансплантата позволило сократить время статической холодовой консервации до 165 минут. Результаты. В неосложненном послеоперационном периоде отмечена немедленная функция почечного трансплантата, что позволило добиться быстрой реабилитации и выписки пациента. Заключение. Внедрение автоматизированных систем компрессии грудной клетки и машинной оксигенированной холодовой перфузии позволит увеличить число донорских органов, преимущественно почек, направляемых на трансплантацию

INFLUENCE OF BONE MARROW ALLOGENEIC MULTIPOTENT MESENCHYMAL STROMAL CELLS ON THE FORMATION OF ANTI-ISCHEMIC KIDNEY PROTECTION

Аim of this work was to study the influence of intravenous injection times of bone marrow allogeneic multipotent mesenchymal stromal cells (BM MMSCs) on kidney function and morphology in modeled ischemicreperfusion injury of kidney (IRIK). Materials and methods. The study was conducted on 90 male Wistar rats. On the original IRI model of a single kidney (60 min, warm ischemia) 4 groups of experiments were performed: in the first group the dose of 5 × 106 of BM MMSCs was administered intravenously 14 days before IRIK modeling; in the second group, the same dose of BM MMSCs was administered 7 days before IRIK; in the third group, the same dose of BM MMSCs was administered during kidney reperfusion after IRIK modeling; the fourth group served as the control group (IRIK without BM МMSCs). The study duration was 21 days since the start of IRIK modeling. In all groups the nitrogen secretory function of kidneys was examined and the histological condition of kidneys during the entire recovery period was evaluated. Besides, blood of rats of the first and the fourth groups was examined for proand anti-inflammatory cytokine levels and phagocytosis indices using the suspension of inactivated St. aureus. The significance of differences in these two groups was evaluated by Student's test at p < 0.05. Results. It has been demonstrated that the pretreatment with BM MMSCs (1 and 2 weeks before IRIK modeling) increased the anti-ischemic resistance of kidney while the administration of BM MMSCs on the day of IRIK modeling (during reperfusion) enhanced kidney damage, characterized by increased mortality, elevated levels of urea and creatinine in blood and structural injury of renal tissue, as compared to other groups. The comparative analysis of the first and fourth groups shows that BM MMSCs decrease the levels of pro-inflammatory cytokines and increase the levels of anti-inflammatory cytokines, as well as enhance potential of antimicrobial protection. Conclusion. Intravenous injection of BM MMSCs 1–2 weeks prior to IRIK modeling increases the kidney resistance to ischemia, reduces the severity of the systemic inflammatory response as well as the risk of infectious complications. However, considering the possibility of the summation of the injuring influence of ischemia and the stress of the adapting doses of BM MMSCs on ischemic kidney tissue during reperfusion, the search for the optimal concentrations of BM MMSCs needs to be continued