Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 6
1.1 Эфирные масла 9
1.2 Групповой состав эфирных масел 13
1.3 Влияние различных факторов на содержание и состав эфирных масел 16
1.4 Методы выделения эфирных масел ...18
1.5 Методы исследования эфирных масел 21
1.5.1 Колоночная хроматография 22
1.5.2 Тонкослойная хроматография 23
1.5.3 Газожидкостная хроматография 26
Выводы по главе 1 28
2 Методы исследования 29
2.1 Метод отбора проб 29
2.2 Методика оценки представительности проб 31
2.3 Выделение летучих компонентов 35
2.4 Газожидкостная хроматография летучих компонентов 37
2.5 Методы исследования химического состава послеэкстракционного остатка 37
2.5.1 Количественное определение различных групп углеводов .. 38
2.5.2 Определение качественного состава углеводов .41
2.6 Определение массовой концентрации микроэлементов в послеэкстракционном остатке 42
2.7 Биодеструкция послеэкстракционного остатка 44
Выводы по главе 2 46
3 Результаты и их обсуждение 47
3.1 Химический состав вегетативной части тополя 47
3.2 Содержание летучих компонентов в вегетативной части тополя входе годичного цикла развития дерева 54
3.3 Качественный состав летучих компонентов вегетативной части тополя 58
3.4 Количественный состав летучих компонентов вегетативной части тополя 61
3.5 Групповой состав летучих компонентов вегетативной части тополя 66
3.6 Влияние основных технологических факторов на выход и состав летучих компонентов 69
3.6.1 Влияние продолжительности отгонки 70
3.6.2 Влияние срока и температуры хранения сырья 79
3.6.3 Влияние крупности сырья 89
3.6.4 Влияние способа выделения 92
3.7 Утилизация отходов 94
3.7.1 Утилизация флорентинной воды 95
3.7.2 Химический состав послеэкстракционного остатка 95
3.7.3 Утилизация послеэкстракционного остатка 104
Выводы по главе 3 108
4 Технологическая часть 110
4.1 Принципиальная технологическая схема получения летучих компонентов из вегетативной части тополя 110
4.2 Технико-экономические показатели переработки вегетативной части тополя 116
Выводы 119
Список использованных источников 121
Приложение 134
- Групповой состав эфирных масел
- Количественное определение различных групп углеводов
- Содержание летучих компонентов в вегетативной части тополя входе годичного цикла развития дерева
- Принципиальная технологическая схема получения летучих компонентов из вегетативной части тополя
Введение к работе
Огромна и универсальна роль леса в жизни человека и развитии народного хозяйства. Лес относится к числу восстанавливающихся сырьевых ресурсов. Однако его можно использовать продолжительное время лишь при постоянном и своевременном уходе. Поэтому проблема рационального использования леса привлекает все больше внимания. При существующих способах использования лесных ресурсов имеют место очень большие потери сырья. На лесосеках при сплошных рубках в отходах остается более 20 % всей органической массы, а при рубках ухода - от 80 до 100 % [1].
Быстро растущий спрос народного хозяйства на физиологически и биологически активные вещества для '" нужд медицины, парфюмерии, кормовой и пищевой промышленности и, одновременно, истощение традиционных ресурсов растительного сырья заставляет все больше внимания уделять проблемам поиска новых сырьевых ресурсов. При этом все чаще обращаются к идее использования таких частей растений, которые до недавнего времени рассматривались как отходы. В лесном хозяйстве и промышленности к такому сырью относится древесная зелень, в которой содержится много биологически активных компонентов - витаминов, ферментов, гормонов, фитонцидов, а также белков, жиров, углеводов [2]. В связи с этим принимаются меры к подъему продуктивности насаждений и сокращению сроков выращивания товарной древесины за счет использования быстрорастущих пород. Среди них первое место принадлежит тополю. В ряде районов нашей страны возможна успешная организация тополевых хозяйств с быстрым выращиванием больших запасов древесины на единице площади и получением среднего прироста 30-40 м3/га. Решение этой задачи в значительной мере облегчается тем, что у тополей получены и уже широко культивируются высокопродуктивные и ценные по техническим свойствам древесные сорта [3].
Широкие возможности современной химии позволяют получать из лесных растений не только традиционные продукты, но и целый ряд новых. Это дает возможность обеспечить конкурентоспособность отечественной продукции в борьбе с зарубежными поставщиками за рынок сбыта и одновременно снизить себестоимость отечественной продукции. Сегодня конкурентоспособность промышленных товаров обуславливается их высоким качеством, широким ассортиментом и экологической чистотой. Для выполнения этих требований необходимо применение натуральных компонентов. Для их получения приоритетным остается растительное сырье.
Вовлечение вегетативной части тополя для производства летучих компонентов позволит значительно расширить сырьевую базу предприятий эфиромасличной отрасли и повысить эффективность комплексной переработки растительного сырья. Таким образом, исследование качественного и количественного состава летучих компонентов тополя и оценка влияния технологических факторов на их выход является актуальной проблемой.
Изучение вегетативной части тополя имеет другой важный аспект, связанный с промышленной переработкой растительного сырья. Слабая изученность ее химического состава сдерживает разработку новых наукоемких технологий. На современном этапе развития науки и техники предусматривается широкое внедрение прогрессивных безотходных технологий. В этой связи в настоящей работе были решены вопросы утилизации отходов.
Кроме того, использование такого вида сырья, как вегетативная часть, предполагает прижизненную эксплуатацию дерева, так как на переработку идут только почки и побеги тополя, само дерево продолжает расти, сохраняя жизненно важные функции. Также решается ряд задач: использование недорогого сырья, применение безотходной технологии, утилизация рубок ухода.
Групповой состав эфирных масел
Как было сказано ранее, наиболее изученными в области качественного и количественного состава являются эфирные масла хвойных.
Основную часть хвойных эфирных масел составляют монотерпены. Горностаевой Л.И. [66, 67] установлено, что в маслах кедра сибирского содержание этой группы веществ наибольшее и составляет 90,37 % от масла. В пихте их концентрация невысока (60,48 %) по сравнению с кедром, лиственницей сибирской (84,95 %), сосной (75,26 %) и елью (71,36 %).
Обращает на себя внимание тот факт, что эфирное масло сосны содержит сесквитерпеновых углеводородов (15,81 %) почти в два раза больше, чем в остальных изученных породах. Концентрация кислородсодержащих соединений в древесной зелени пихты и ели в два, три раза выше (32,16 % и 20,84 % соответственно), чем в сосне и лиственнице (8,25 % и 9,26 % соответственно), а для древесной зелени кедра в пять-девять раз (3,37 %).
Индивидуальный состав эфирных масел хвойных пород так же различен. Кайль Г.А. и Горностаева Л.И. [68, 69] установили, что во всех маслах в больших количествах содержится а-пинен. В сосновом и, особенно, в кедровом масле а-пинен является превалирующим компонентом (36,82 % и 58,04 % соответственно). В пихтовом и еловом маслах содержится большое количество камфена (23,10 % и 19,32 % соответственно) и трициклена (1,96 % и 1,86 % соответственно). Кедровое масло отличается высоким содержанием в монотерпеновой части р-фелландрена (10,80 %) и очень малым содержанием А -карена (7,83 %). Большую часть эфирного масла лиственницы сибирской составляет -А3 -карен (62,51 % от суммы монотерпенов или 53,11 % от суммарного масла). На это также указывали и другие авторы [70, 71].
В работах [72-74], посвященных изучению внутригруппового состава сесквитерпеновых углеводородов хвойных эфирных масел, идентифицированы моно-, би-, три- и тетрациклические углеводороды, относящиеся к различным структурным типам. Отмечено значительное количество а- и у-муролена, кариофиллена в сесквитерпеновой фракции масел всех исследуемых пород. В сёсквитерпенах эфирного масла сосновой древесной зелени большую долю составляют углеводороды "кадалиновой группы" (только а- и у-муролены составляют более 67 .% от суммы сесквитерпенов). Для древесной зелени кедра характерно высокое содержание бизаболена и Р-гумулена наряду с углеводородами кадалинового типа (а- и у-муролен, иланген, 5-кадинен).
Особенно большое количество бизаболена обнаружено в пихтовом масле (44,99 % от суммы сесквитерпенов или 30,08 % от суммарного масла). Следует отметить, что оно также отличается и наибольшим содержанием кариофиллена.
Основными компонентами сесквитерпенов древесной зелени лиственницы являются а-муролен, (3-гумулен и кариофиллен. Сесквитерпены эфирных масел ели имеют более равномерный состав и представлены углеводородами различных типов. Превалирующим является лонгифолен (29,18 % от суммы сесквитерпенов).
Пентегова В.А. [74], Репях СМ., Рубчевская Л.П. [75] при изучении кислородсодержащих соединений установили, что основную их часть, особенно в еловом и пихтовом маслах, составляет борнилацетат (15,63 % и 29,60 % соответственно). Наибольшее количество кислородсодержащих соединений обнаружено в эфирных маслах пихты и ели (32,19 % и 20,84 % соответственно). Эфирное масло древесной зелени ели отличается относительно высоким содержанием камфоры (2,44 %).
Черчес Х.А. [76] в сосновом масле обнаружил сесквитерпеновые спирты: 8-кадинол и бизаболол. Их содержание составляет 2,66 % от масла при общем содержании кислородсодержащих соединений 8,25 %. Эти же спирты в следовых количествах присутствуют в масле кедра, 5-кадинол - в масле лиственницы.
Проведенный анализ литературы показывает, что эфирные масла изученных пород существенно отличаются по содержанию и составу различных групп компонентов.
Качественный и количественный состав эфирных масел лиственных пород, по сравнению с представителями хвойных, изучен мало, за исключением эфирных масел плодовых деревьев, в частности цитрусовых [77, 78], и березы. Степень Р.А., Вершняк В.М. [79, 80] установили, что содержание эфирных масел в почках березы составляет от 3 до 8 %. Наиболее богаты эфирным маслом почки березы пушистой, где превалирующими компонентами являются борнилацетат, бетуленолы, и кадинен. До 50 % компонентов не идентифицированы . В листьях березы масло содержится лишь в виде следов (0,04-0,8 %), а в тонких необлиствленных ветвях - 0,17-0,29 %.
Сеновым П.Л. [81], Колесниковой Р.Д. [82] установлено, что главными компонентами почек березы повислой являются а-бетуленил-ацетат (29,10 %) и кариофиллен (23,80 %). В заметном количестве присутствуют гумулен (5,80 %), кариофилленоксид (6,50 %), а-бетуленол (4,70 %) и р- бетуленол (6,50%), а также терпеновые углеводороды (4 %) и спирты (8 %) и, предположительно, альдекислоты (8 %) и парафины (2,5 %) [59, 83]. Что касается летучих компонентов тополя, то в изученной литературе данных об их составе не обнаружено.
Количественное определение различных групп углеводов
Для более глубокого изучения углеводов, входящих в состав остатка, проводили их фракционирование согласно схеме, предложенной А.Р. Кизелеманом [142]. Для определения всех групп углеводов две навески по 5 г растительного материала растирали в ступке.
Для извлечения углеводов первой группы навески материала заливали 82 %-ным этиловым спиртом (20 мл спирта на I г сухого вещества) и нагревали на водяной бане при температуре 70—80 С в течение 30 мин. После нагревания дали вытяжке немного отстояться и фильтровали через пористый стеклянный фильтр (№ 1 или № 2) при слабом отсасывании. Фильтрат собирали в колбу прибора для отгонки спирта в вакууме, а остаток с фильтра — в колбу, в которой проводилась экстракция. Экстракцию материала спиртом повторяли три раза.
После трех-четырех обработок материала 82 %-ным спиртом сахара извлекаются полностью. Спирт отгоняли под вакуумом на водяной бане при температуре 40—45 С. После отгонки спирта в отгонной колбе остается некоторое количество сиропообразной жидкости. Получившийся сироп растворяли теплой водой (четыре раза по 15-20 мл) и количественно переносили в мерную колбу на 100 мл. Добавляли 5 мл 10 %-ного нейтрального уксуснокислого свинца (для осаждения белков) и доводили водой до метки. Раствор фильтровали в сухую колбу. 50 мл фильтрата переносили в мерную колбу на 100 мл, для осаждения избытка свинца добавляли 5 мл сульфата натрия и проводили три отдельных определения: — в 20 мл вытяжки определяли восстанавливающие сахара методом эбулиостатического титрования; — в 20 мл вытяжки определяли восстанавливающие сахара после предварительного гидролиза соляной кислотой (на 20 мл раствора 2,2 мл 20 %-ной соляной кислоты) в течение 6 мин на водяной бане при температуре 68-70 С (перед определением раствор нейтрализовали сухой содой); в 20 мл вытяжки гидролизом с 25 %-ной соляной кислотой в течение Зч на кипящей бане с последующей нейтрализацией содой определяли всю мальтозу, сахарозу и моносахариды. При определении содержания углеводов второй группы в извлеченный спиртом материал освобождали от спирта, высушивали фильтр в сушильном шкафу при температуре 40-50 С. Затем материал с фильтром переносили в прежнюю колбу и экстрагировали три раза водой при температуре 45-50 С (по 15-20 мин). Экстракты отфильтровывали через один и тот же стеклянный фильтр и сгущали на водяной бане до объема 20-25 мл. К сгущенному экстракту добавляли такое количество 20 %-ной соляной кислоты, чтобы конечная ее концентрация в растворе была 2 %-ной, и затем гидролизовали полисахариды 3 ч на кипящей водяной бане. После гидролиза раствор нейтрализовали содой и определяли сахара методом эбулиостатического титрования.
При определении третьей группы углеводов (крахмал) материал после извлечения водой переносили в прежнюю колбу. Общий объем воды в колбе не должен превышать 60—100 мл. После этого производили оклейстеризование крахмала нагреванием на водяной бане в течение 30 мин при температуре 60 С. Затем прибавляли 2 мл разбавленной в пять раз и профильтрованной слюны, несколько капель толуола и ставили в термостат на 24 ч при температуре 40 С. Когда весь крахмал был разложен, раствор фильтровали через тот же стеклянный фильтр и промывали осадок водой. Раствор сгущали на бане до объема 50 мл и проводили гидролиз мальтозы и декстринов 2 %-ной соляной кислотой на кипящей водяной бане в течение Зч. Затем соляную кислоту нейтрализовали содой или 10 %-ным гидроксидом натрия, добавляли уксуснокислый свинец, а затем сульфат натрия, фильтровали в мерную колбу на 100 мл, содержимое колбы доводили до метки и в 20 мл определяли глюкозу методом эбулиостатического титрования. Содержание крахмала вычисляли умножением количества глюкозы на 0,9.
Остаток материала после извлечения крахмала переносили с воронки в прежнюю колбу, воронку смывали 50мл воды и для установления углеводов четвертой группы (гемицеллюлозы) к содержимому колбы добавляли 2%-ую соляную кислоту. Гемицеллюлозы гидролизовали нагреванием на кипящей водяной бане в течение 3 ч. После окончания гидролиза раствор фильтровали через тот же стеклянный фильтр, осадок промывали, фильтрат сгущали на бане, кислоту нейтрализовали, добавляли уксуснокислый свинец и сульфат натрия. Затем экстракт фильтровали и проводили эбулиостатическое титрование. Количество гемицеллюлоз рассчитывали умножением количества Сахаров на 0,9.
При определении целлюлозы остаток материала после экстракции углеводов четвертой группы высушивали до воздушно-сухого состояния при температуре не более 50 С. Высушенный материал переносили в прежнюю колбу, заливали примерно 10 объемами (по массе) 80 %-ной серной кислотой и оставляли на 2,5 ч при комнатной температуре. После настаивания с кислотой прибавляли 15 объемов воды на один объем взятой кислоты и гидролизовали целлюлозу в течение ,5 ч на кипящей водяной бане. Гидролизат фильтровали через прежний стеклянный фильтр, остаток промывали 3-4 раза водой. Раствор упаривали, доводили до точного объема, из которого при определении глюкозы брали две пробы по 10 мл. Перед определением их нейтрализовали сухой содой. Проводили эбулиостатическое титрование. Для вычисления целлюлозы количество найденной глюкозы умножали на 0,9.
Качественный состав углеводов определяли методом тонкослойной хроматографии. Хроматографирование проводили на стандартных пластинах размером 5 18 и 13 18 см. Пластины имели аналитическую чистоту. Адсорбент - силикагель LS 5/40. Пластины готовили следующим образом. К 50 г силикагеля добавляли 120 мл дистиллированной воды. Суспензию перемешивали с помощью магнитной мешалки (тип ММ 5, ПНР) и наносили ровным слоем на пластины. Пластины сушили на воздухе, перед употреблением активировали в течение двух часов при температуре 120 С.
Для нанесения исследуемых образцов на пластины использовали капилляры с внутренним диаметром 0,1-0,2 мм. Капилляром наносили пробы отдельными пятнами на расстоянии от нижнего края пластины 1,5 см.
Хроматографирование проводили в присутствии стандартов. В качестве стандартов использовали растворы Сахаров, в качестве систем растворителей - бутиловый спирт - этиловый спирт -вода - аммиак (40:10:49:1), бутиловый спирт - уксусная кислота - вода (4:5:1). Обнаружение пятен проводили анилинфталатом, при последующим подсушивании при температуре 120 С. Идентификацию Сахаров проводили по коэффициенту подвижности.
Содержание летучих компонентов в вегетативной части тополя входе годичного цикла развития дерева
Установлено, что содержание суммарных липидов в почках тополя бальзамического составляет 21-29 %, на долю нелипидных примесей приходится до 25 % от экстрактивных веществ. Побеги тополя содержат экстрактивных веществ в несколько раз меньше, чем почки.
Из таблицы видно, что содержание нейтральных липидов составляет до 20 %, гликолипидов -до 70 %, фосфолипидов - 2 % от суммарных липидов. В составе фосфолипидов тополя обнаружены следующие соединения: фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит, фосфатидилглицерин, фосфатидная кислота, основными из которых являются фосфатидилхолин (18-34 %), фосфатидилэтаноламин (41-49 %) и фосфатидилсерин (18-34 % от суммы фосфолипидов). В составе жирных кислот, структурирующих фосфолипиды, основными являются лауриновая, линолевая и арахидоновая кислоты [147]. Нейтральные липиды представлены различными соединениями. В их составе обнаружены углеводороды, эфиры стеринов; свободные жирные кислоты и их метиловые эфиры, триглицериды [1].
Жирнокислотный состав липидов тополя на 80 % представлен ненасыщенными кислотами (олеиновой, линолевой и линоленовой). Среди насыщенных идентифицированы пальмитиновая, миристиновая и лигноцериновая кислоты [147].
Таким образом, существует реальная возможность переработки вегетативной части тополя для получения липидного концентрата, который благодаря своим свойствам, может найти широкое применение в народном хозяйстве, в частности, в производстве парфюмерно-косметических товаров и товаров бытовой химии.
При изучении химического состава было определено высокое содержание летучих компонентов (12 % от суммы экстрактивных), что свидетельствует о потенциальной возможности использования вегетативной части тополя для получения данного продукта. Получению летучих компонентов вегетативной части тополя до настоящего времени не уделялось должного внимания. Тогда как, согласно исследованиям ряда ученых [21,23], летучие компоненты и спиртовые экстракты почек тополя обладают выраженными антимикробными свойствами, превосходящие по таковым экстракт прополиса, а в ряде случаев и эвкалиптовое эфирное масло. По рецептам народной медицины они давно используются для лечения бронхитов, туберкулеза, ревматизма, в качестве ранозаживляющего и противовоспалительного средства.
Безусловно, эфирные масла, получаемые из древесной зелени пихты, сосны и кедра, уже зарекомендовали себя на потребительском рынке как ароматизаторы и лекарственные средства. Но в настоящее время в условиях рыночных отношений предприятиям отечественной промышленности необходимо постоянно расширять ассортимент и повышать качество выпускаемой продукции. Для этого требуется вовлечение в производство новых видов сырья. Сейчас при расширении сырьевой базы особый акцент делается на использование дешевого и доступного сырья. Кроме того, все более актуальной становится проблема истощения традиционных ресурсов, что опять таки приводит к проблеме поиска нового источника сырья.
Одним из таких источников может служить вегетативная часть тополя, тонны которой выбрасываются при ежегодных обрезках. В настоящее время нет ни одного предприятия, перерабатывающего такое доступное и дешевое, но одновременно ценное и перспективное сырье. К тому же, благодаря уникальным биологическим способностям этого дерева (скорость роста надземных органов, мощное развитие корневой системы) возможно создание тополевых хозяйств, что обеспечит хорошую сырьевую базу предприятия.
Содержание и состав летучих компонентов меняется в зависимости от вида сырья, времени года, места произрастания, температуры и других факторов [84-88]. Следовательно, для обеспечения необходимой достоверности полученных результатов нужно установить представительность проб сырья. В литературе такие сведения отсутствуют. Поэтому для установления необходимого и достаточного количества деревьев, с которых должны отбираться пробы, при условии 95 % вероятности экспериментальных данных, проводили специальные исследования.
Принимая во внимание предыдущий опыт работы с вегетативной частью тополя, особенности ее анализа, были взяты пробы с 16 деревьев. Сырье отбирали в последней декаде октября. Летучие компоненты выделяли методом гидродистилляции на замкнутой установке согласно методики, представленной в разделе 2.3. Были найдены средние арифметические значения содержания летучих компонентов. Полученные результаты представлены в таблице 3.3.
Принципиальная технологическая схема получения летучих компонентов из вегетативной части тополя
Проведенные нами исследования показали возможность создания производства получения летучих компонентов из вегетативной части тополя. Под термином вегетативная часть тополя понимается смесь побегов и почек. Размеры сырья соответствуют ГОСТ 21769-76 «Древесная зелень». Таким образом, сырье представляет собой покрытые почками ветви, диаметром не более 0,8 см, заготавливаемые с растущих либо, свежесрубленных деревьев.
Сырьевой базой проектируемого производства могут служить рубки ухода, традиционно идущие в отвал. Кроме того, благодаря быстроте роста и скороспелости, возможна успешная организация тополевых хозяйств со среднегодовым приростом 30-40 га. Создание данного производства возможно непосредственно при тресте зеленого строительства города, который проводит обрезку тополей. Это позволит не только решить проблему утилизации рубок ухода, но и даст новый источник дохода при относительно малых капитальных вложениях.
Для переработки вегетативной части тополя предлагается технология, состоящая из двух основных узлов: получение летучих компонентов паровой отгонкой и переработка твердого остатка с получением кормовой муки или культивирование гриба Trichoderma с получением биопрепарата.
Основным этапом является получение летучих компонентов. Существующие для выработки легколетучих компонентов типы установок принципиальных технологических различий не имеют. Принципиальная схема основного производства представлена на рисунке 4.1.
Процесс получения летучих компонентов заключается в следующем. Сырье из измельчителя (1) по транспортеру (2) загружают в перегонный аппарат (3) вместимостью 6,5 м3. В такой чан с подпоркой и утрамбовкой вмещается около 1,1 т исходного сырья. Встречаются аппарты объемом 7,5 м3, вмещающие 2,5 т сырья. По окончании загрузки его герметизируют и подают пар. Технологический пар производят в паровом котле типа КВ-300. Производительность его при топке дровами среднего качества 70—80 кг пара віч. Проходя через сырье, пар подогревает его и увлекает выделяющиеся летучие терпеноиды. Из верхней части аппарата паро-масляная смесь направляется в конденсатор-холодильник (4), в котором конденсируется и охлаждается до 30-40 С.
В зависимости от вместимости аппарата поверхность охлаждения холодильников колеблется от 2,5 м2 до 4,0 м2. Охлаждающая вода должна иметь температуру не выше 40 С. Конденсат из холодильника поступает во флорентину (5), где за счет разности плотностей происходит разделение масла и воды. Флорентинная вода поступает в сборник (6), откуда далее подается в перегонный аппарат на загруженное сырье или в паровой котел. Масло подается в сборник готовой продукции (7). Сборник представляет собой цилиндрический бак, выполненный из оцинкованного железа с плотно пригнанными металлическими крышками, вместимость которого рассчитана на двухсуточную выработку товарного продукта. Далее товарный продукт поступает на расфасовку и на склад готовой продукции. Послеэкстракционный остаток выгружается в контейнер (8) и идет на микробиологическую обработку или на получение кормовой муки.
Технологический процесс производства ферментативных препаратов при поверхностном культивироваении микроорганизмов-продуцентов состоит из следующих основных стадий: получение чистой культуры гриба в лабораторных условиях; приготовление посевного материала; выращивание культуры микроорганизмов; сушка ферментированного остатка.
Для получения посевного материала используют исходную музейную культуру продуцента, которая поступает в заводскую лабораторию из научно-исследовательского института или с посевной станции в пробирках на скошенных агаризованных средах или в ампулах. Полученный посевной материал подвергают тщательному микробиологическому и биохимическому контролю, так как от его активности и чистоты зависит дальнейший производственный цикл.
Послеэкстракционный остаток и посевной материал подают в стерилизатор вертикального типа с перемешивающим устройством (6) и далее по герметичному стерильному трубопроводу в растильную камеру (5), где в стерильных условиях проводят культивирование.
Перед заполнением растильной камеры питательной средой ее моют, проверяют на герметичность, стерилизуют. Одновременно паром стерилизуют так же всю систему трубопроводов.
Вместимость камеры может быть различной (0,1-10 м3), а количество стадий выращивания определяется объемом производства и нормой расхода посевного материала для каждого продуцента. Температуру и рН среды доводят до оптимальных значений для данного микроорганизма-продуцента.
Растильная камера представляет собой аппарат вертикального типа, верхняя часть которого предназначена для выращивания, а нижняя - для сушки. В верхней части расположены перфорированные сегменты, образующие полку, куда загружается питательная среда слоем 500 мм. Аппарат снабжен рубашкой для поддержания заданной температуры и внутренним перемешивающим устройством.
На протяжении всего процесса ферментации растущую культуру необходимо снабжать кислородом. Микроорганизмы могут использовать только растворенный кислород. Насыщение кислородом питательной среды осуществляется путем подачи стерильного воздуха под перфорированные сегменты. Подача воздуха в камеру осуществляется через систему, состоящую из фильтров грубой и бактериальной очистки: вентилятор — фильтр Рекка - бактериальный фильтр. Перед камерой очищенный воздух проходит электрокондиционер, где нагревается до температуры 30 С. Отработанный воздух по воздуходуву направляется в систему очистки.
В процессе культивирования необходимо постоянно контролировать состояние культуры, рН среды и накопление продуктов биосинтеза, фиксировать потребление основных компонентов среды (углеводы, азот, фосфор).
