Вирощування женьшеню

Ламінар-бокс для робіт з потенційно патогенними культурами типу БП-4004 («Бокс-Р») має деякі відмінності. У приладі забезпечується рециркуляція повітряного потоку, яка полягає в тому, що повітря з робочого об'єму потрапляє на спеціальний фільтр тонкого очищення, звідки частина його виходить в навколишній простір, а решті потік повторно проходить через фільтр тонкого очищення і знову надходить у робочий об'єм. Цим досягається неможливість виносу оброблюваного матеріалу в приміщення. Можливість потрапляння повітря, що виходить на оператора, запобігається створенням зони підсосу на відкритій стороні робочого об'єму боксу. Прилад має вбудовані джерела світла і УФ опромінення, стільницю з нержавіючої сталі. Передню частина робочого об'єму закрита прозорим склом, що переміщуються по висоті. Бокс забезпечений системою регулювання швидкості потоку повітря і індикаторами забруднення фільтру тонкого очищення.

Перераховані вище типи ламінар-боксів призначені для разміщення в будь-яких виробничих приміщеннях, що мають припливну вентиляцію з грубої попередньої очищенням повітря.

Прилади та апарати для миття та стерилізації посуду. Прилади та апарати для миття та стерилізації посуду забезпечують виконання всіх етапів технологічного процесу: попередню стерилізацію посуду, що надходить з досвіду, насиченим водяною парою в парових стерилізаторах (автоклавах); попереднє замочування у водних розчинах хімічних реагентів (5% розчині гипохлоріта натрію, 3% розчині перекису водню і т.д.); полоскання після замочування холодної або злегка нагрітою водою; миття гарячим розчином детергенту з низьким піноутворенням; вторинне полоскання гарячою водою; фінішне полоскання дистильованої або загальнолабораторною водою; сушку в сушильних шафах з примусовою продувкою гарячим повітрям; упаковку і фінішну стерилізацію в парових або повітряних стерилізаторах.

Оптимальним варіантом для миття посуду є використання автоматичних мийних машин («Forma Scientific», «Miele», «Hotpack-Heinicke» чи вітчизняних машин типу P3-AMM).

Прилади для дозування, розведення і пробовідбор. У практиці робіт з клітинними культурами постійно виникає необхідність масового дозування, пробовідбору або розведення біологічно активних рідин. Для цього використовуються автоматичні або напівавтоматичні пристрої, звані в різних джерелах дозатори-ділютори, автоматичні піпетки і т. п.

Одним з основних вимог до такого роду приладів є відсутність контакту між дозованим розчином і частинами конструкції дозатора. Даним вимогам відповідають напівавтоматичні та автоматичні шприцеві дозатори, які виробляють розведення або дозування одночасно по двох каналах і можуть працювати як в автоматичному, так і напівавтоматичному режимах.

Найбільш часто вживаний автоматичний шприцевий дозатор типу «Дозатрон-4» призначений для автоматичного дозування рідин в імунологічні планшети з мікрокювет. Обсяг одиничної дози встановлюється залежно від цілей експерименту.

Піпетки лабораторні типу ПЛ-01, дозатори піпеточні типу КДП-1 і П1 виробляють напівавтоматичне дозування біологічно активних рідин. Піпетки лабораторні ПЛ-01 поставляються в наборах з 3 моделей. Величина дози задається користувачем у певному діапазоні (2-20 мкл, 20-200 мкл, 200-1000 мкл). Комплект дозаторів піпеточних КДП-1 включає 8 моделей, кожна з яких забезпечує видачу 2 фіксованих за обсягом доз (від 5 до 1000 мкл). Комплект дозаторів П1 включає 5 моделей, налаштованих на 1 фіксовану дозу (від 20 до 500 мкл). Всі зазначені типи пристроїв припускають викокористування змінних наконечників, які можуть піддаватися парової стерилізації і повторно використовуватися.

Описані вище прилади дозволяють роботу з рідинами, нагрітими до 40° С і мають в'язкість, близьку до в'язкості води. Тим самим не забезпечується дозування поживних середовищ на основі агару, які для додання їм малої в'язкості повинні бути нагріті до температури не менше 60о С. У таких випадках використовуються прилади типу «Агар-1». Цей апарат для розливу поживних середовищ, що складається з перистальтичного насоса-дозатора і розливного механізму, обеспечити кільсть автоматичне одночасне заповнення протягом 1 хв 16 стеклянних чашок Петрі діаметром 100 мм, що знаходяться в спеціальних планшетах. Стерильні умови в апараті підтримуються шляхом УФ опромінення його внутрішнього об'єму.

В експериментах також застосовуються пристрої малої лабораторної техніки, які не є за своєю суттю дозаторами, але здатні полегшити цей процес. Це так звані прилади «Pipet-Aid» (фірми «Flow», «Bellco», «Cole-Parmer» та інші), призначені для проби-відбору і видачі дози при роботі з піпетками Пастера і будь-якими градуйованими піпетками ємністю до 75 мл. Піпетка вставляється в спеціальний тримач, з'єднаний з малогабаритним вакуумним насосом, що знаходяться або безпосередньо в тримачі, або автономно. Управління роботою приладу проводиться натисненням кнопок, розміщених на утримувачі[6].

Огляд та підготовлення обладнання перед використанням

Під підготовкою обладнання має на увазі очищення, миття та дезінфекційну обробку внутрішніх і зовнішніх його поверхонь.

Підготовку обладнання проводять перед початком або після закінчення технологічної операції, або в кінці зміни. Її слід проводити у спеціальному одязі, призначеної для роботи у виробничих приміщеннях відповідного класу чистоти і, при необхідності, в респіраторі.

Для обробки обладнання рекомендується використовувати поролонові губки або серветки з тканини без ворсу із закладеними краями. При необхідності слід застосовувати щітки або лопатки з синтетичних матеріалів, а також застосовувати пилосос. Після використання матеріали перуть, а інвентар миють у розчині теплої води з миючим засобом, потім прополіскують у чистій водопровідній воді, висушують у спеціально призначеному для цього місці. Перед використанням матеріали та інвентар знезаражують у розчині дезінфікуючого засобу.

Перед початком підготовки відключають від електричного струму обладнання та електроприлади. Видаляють за допомогою щіток, лопаток, пилососа або вологої серветки механічне забруднення або пил з зовнішніх і внутрішніх поверхонь обладнання. Рідини витирають, а при необхідності використовують засоби для знежирення. Обладнання миють спочатку теплою водою (45 ±5) ?С з миючим засобом, потім промивають водою очищеною і висушують або витирають насухо.

Проводять дезінфекційну обробку, протираючи поверхні дезинфікуючим розчином або витримуючи в ньому. Після дезінфікуючої обробки обладнання промивають гарячою водою очищеною.

Після закінчення підготовки обладнання оформлюють відповідний протокол, який підписується відповідальними особами за підготовку цього обладнання. Якість підготовки обладнання контролюється представником відділу контролю якості. Обладнання маркують, вказуючи його готовність до роботи. Зберігати обладнання необхідно в чистому і сухому стані.

Вирощування біомаси штаму-продуцента R1

Проростки насіння женьшеню справжнього Panax ginseng CA Mеy тримісячного віку, інокулював агробактерій Agrobacterium rhizogenes A4. Пухлини, отримані на стеблах проростків в місцях інокуляції бактерій, переведені в стерильну культуру і є вихідним матеріалом для отримання калусу штаму R1. Насіння женьшеню справжнього Приморської популяції отримані з Зональної дослідної станції Всесоюзного інституту лікарських рослин (сел. Стара Варварівка Приморського краю).

Культуральні властивості. Зростаюча калусна культура являє собою тканину пухкої консистенції світло-зеленого кольору, рідше жовто-зеленого кольору без запаху. Ростової індекс культури 14 ± 2 по сирому вагою для калусів початковою масою 80 мг, вміст сухої речовини 5,3 ± 1,3% Живих клітин в середині експоненційної фази росту 90-94%

Спосіб культивування вирощування в накопичувальному режимі на агаризованому живильному середовищі за відсутності освітлення при температурі 25 ± 1оС, відносної вологості повітря 70 ± 10% на живильному середовищі наступного складу, мг / л води: NH4NO3350-450, KNO3 1500-2300, CaCl2,2H2O 400-480, MgSO4, 7H2O 350-400, KH2PO 150-190, H3BO3 4,2-8,0, MnSO4.4, H2O 15,6-26,7, CoCl2, 2H2O 0,02-0,03, CuSO4 ?, 5H2O 0,02-0,03, ZnSO4,7H2O 6,0-10,3, Na2MoO4,2H2O 0,2-0,3, KJ 0,53-0,90, FeSO4,7H2O 25,0-30,6, Na2EDTA, 2H2O 33,6-41,0, тіаміну гідрохлорид 0,15-0,25, піридоксину гідро-хлорид 0, 4-0,6, нікотинова кислота 0,4-0,6, мезо-інозит 80-120, казеїну гідролізат 80-1204-, хлорофеноксі-оцтова кислота (А-СРА) 0,35-0,45, сахароза 23000-30000, агар 5800-6200рН, середовища до автоклавування 5,6-5,8, каллус пасеруйте з інтервалом 30 діб. Номер пасажу 19-й. [13]

Цитологічна і каріологічна характеристики штаму. Тканина складається на 86-94% з клітин меристематичних типу круглої або овальної форми розміром в середньому 57 х 67 мкм, і з клітин паренхімних типу подовженої форми розміром в середньому 80 х 160 мкм. Крива мітотичної активності має одновершинний характер з максимумом на 9-й день культивування. Середнє число хромосом 56 ± 6 з варіацією від 24 до 190. Здатність до морфогенезу. Спостерігається рідко спонтанний ризогенез при збільшенні тривалості культивування калусыв в пасажі до 1,5-2,0 місяців.

Характеристика біосинтезу гінзенозидів. Штам продукує гінзенозиди (глікозиди дамароновой групи) Rg1, Re, Rf, NG-R2, Rb1, Rc, Rb2, Rd в кількостях, порівнянних з їх змістом до коренях плантаційний рослин. Гінзенозиди в середу культивування не виділяються. Загальний вміст гінзенозидів (Rg1, Re, Rf, NG-R2, Rb1, Rc, Rb2, Rd) у калусах штаму R1 4,3 ± 1,0 мг / г сухої маси.

У колби Ерленмейера ємністю 100 мл розливають по 30 мл живильного середовища наступного складу, мг / л води: NH4NO3400, KNO31900, CaCl2,2H2O 440, MgSO4,7H2O 370, KH2PO4170, H3BO36,2, MnSO4,4H2O22,3, CoCl2,2H2O 0,025, CuSO4,5H2O 0,025, ZnSO47, H2O 8,6, Na2MoO4,2H2O 0,25, KJ 0,83, FeSO4,7H2O 27,8, Na2EDTA, 2H2O 37,3 тіаміну гідрохлорид 0,2, піридоксину гідрохлорид 0,5; нікотинова кислота 0,5, мезо-інозит 100, казеїну гідролізат 1004, хлорофеноксі-оцтова кислота (4-СРА) 0,4, сахароза 25000, агар 6000, рН до автоклавування 5,6. [13].Колби із середовищем автоклавують при 117оС протягом 20 хв, потім охолоджують. На поверхню агару поміщають калус штаму R1 в кількості 0,5 г на кожну колбу. Культуру інкубують у темряві при 25оС і відносної вологості повітря 70% протягом 30 діб. Потім калус витягують з колб і зважують. Після ліофільної сушіння калусів в них визначають зміст гінзенозидів за методом, розробленим в Тихоокеанському інституті біоорганічної хімії ДВО АН СРСР (Маханьков В.В. Самошина Н.Ф. Малиновська Г.В. Атопкіна Л.М. Денисенко В.А. Ісаков В.В. Калиновський А.І. Уварова Н.І.) Аналіз глікозидів дамаранового ряду в природних і синтетичних сумішах методом високоефективної рідинної хроматографії. (Хімія природних сполук, 1990, №1, с. 57-61).Для цього суху біомасу штаму R1 вичерпно екстрагують 70%-ним водним метанолом. Отриманий упаренний екстракт розчиняють у 70% водному метанолі. Отриманий упаренний екстракт розчиняють у воді і послідовно екстрагують спочатку пентаном, а потім насиченим водою н-бутанолом. Бутанольна частина упарюють при зниженому тиску до постійної ваги, потім розчиняють у метанолі. Отриману суму гінзенозидів аналізують за допомогою мікроколончатого хроматографа «Міліхром» зі сталевими колонками 64 х 2 мм, заповненими сорбентом «Сферісорб» ОДС 5 мкм. Елююють градієнтом суміші ацетонітрил вода від 20:80 до 50:50. Час поділу 25 хв, витрата розчинника 2,5 мл. Детектування елюата здійснюють при 204 нм.

Пріготування живильного середовища

Завдання фахівця, оптимізуючого склад середовища для конкретного виду клітини, - вибрати такі джерела вуглецю, азоту, фосфору та інших речовин, які найбільш виправдані в економічному та екологічному відношеннях.

Принцип складання поживних середовищ. Кожен конкретний вид клітин, що використовуються в біотехнології, суворо вибірковий до живильних речовин. Потреба клітини в тих чи інших з'єднаннях визначається фізіологічними особливостями даного виду клітини, але у всіх випадках середовище має бути водним розчином цих речовин і забезпечувати в певній кількості їх приплив у клітку.

Найважливішою умовою приготування поживних середовищ є дотримання правил асептики. Для знезараження поживних середовищ застосовують, як відомо, хімічний вплив (дезінфекцію), вплив температури та інших фізичних факторів (ультразвуку, ультрафіолетових променів, ультрафільтрації). Кожен з цих методів вельми вибірковий. У біотехнології широко застосовують термічні методи знезараження поживних середовищ (автоклавування, стерилізацію, кип'ятіння тощо). Спори мікроорганізмів більш стійкі до високої температури, тому саме спори бактерій є лімітуючим фактором, що визначає температурні режими стерилізації середовищ.

Для стерилізації повітря в разі аеробних процесів культивування використовують фільтрування і ультрафіолетове опромінення

Постійним компонентом поживних середовищ є вода, в якій потребують всі живі клітини. Живильні речовини утворюють у воді істинні (мінеральні солі, цукру, амінокислоти, карбонові кислоти, спирти, альдегіди) або колоїдні (білки, ліпіди, неорганічні сполуки) розчини. Деякі компоненти поживних середовищ, що знаходяться в твердому агрегатному стані, можуть або утворювати придонний осад, або рівномірно розподілятися по всьому об'єму у вигляді суспензії, або плавати на поверхні розчину (частки вугілля). Рідкі вуглеводи при внесенні у воду утворюють незмішану фракцію.

В якості необхідних компонентів поживних середовищ можуть виступати гази: добре (КН3, Н2б), помірно (С02) або погано (1ч2, 02, Н2, СН4) розчинні у воді. Живильні середовища можуть мати невизначений склад, тобто включати біогенні добавки (рослинного, тваринного або мікробного походження), наприклад м'ясної екстракт, дріжджовий екстракт, кукурудзяну муку, морські водорості і т.д. Такі живильні середовища називаються натуральними. Застосовують також середовища, приготовані з чисто хімічних сполук у заздалегідь визначених співвідношеннях. Це так звані синтетичні середовища. Застосування знаходять і напівсинтетичні поживні середовища, що поєднують у своєму складі компоненти як натуральних, так і синтетичних середовищ.

Устаткування для очищення води

Якість води, що використовується для приготування поживних середовищ або для миття культурального посуду, має важливе значення. До недавнього часу така вода приготовувалася шляхом простої і дворазовою дистиляції питної води. В даний час поряд з традиційними широке застосування отримали методи очищення води шляхом використання фізико-хімічних процесів зворотного осмосу, іонного обміну та мембранної фільтрації. Водопровідна вода, що використовується в якості вихідної і пройшла в цих установках через очищення зворотним осмосом, надходить на фільтри з активованого вугілля, з них - на колонки з іонообмінними смолами і потім - на мембранні фільтри з діаметром пор 0,22 мкм. При необхідності вода додатково піддається впливу потужного потоку УФ опромінення. Для очищення води подібним способом найбільш часто застосовуються установки типу, які з двох конструктивно самостійних частин, що допускають незалежне використання. Установка здійснює приготування загальнолабораторні води, висхідній за якістю очищення дистильовану воду. Установка призначена для отримання придатної для приготування поживних середовищ надчистої з загальнолабораторній або дистильованої води. [10]

Приготування спирту етилового

Спирт етиловий 96% надходить па фармацевтичну фабрику від спиртзаводів в цистернах або спиртових бочках і зберігається в спиртосховище.

При надходженні кожна партія спирту етилового проходить вхідний контроль згідно з ГОСТ 5962-67, ГОСТ 5964-93, ФС 42-3072-94, изм. 1. В кількості добової потреби галенового цеху, спирт за вагою передається в цех, де зберігається в приймачі. Розрахунок кількості спирту етилового 96% і води очищеної для приготування спирту 70% ведуть відповідно з «Алкоголеметрическими таблицями» ГФ XI. Приготування спирту етилового 70% проводять в ємності для приготування водно-спиртових сумішей.

У ємність, встановлену на вагах, перекачують з приймача спирт етиловий 96% по вазі, і туди ж перекачують воду очищену із збірки для зберігання води очищеної за вагою. Отриману водно-спиртову суміш перемішують мішалкою протягом 10 хвилин при тиску стисненого повітря 0,1-0,15 кг/см2. Апаратник заміряє спирт спиртоміром. На цій стадії отримують 435,6 кг спирту етилового (69,96%. про.).

Приготування спирту етилового 70% проводять у три прийоми: 217,8 кг, 108,9 кг і 108,9 кг. Виходячи при цьому з наступних розрахунків: при приготуванні першої порції водно-спиртової суміші змішують 143,2 кг спирту етилового 96,7% і 74,6 кг води очищеної; для приготування другої та третьої порцій водно-спиртової суміші змішують з 71,6 кг спирту етилового 96,7% та 37,3 кг води очищеної. Всього на стадії приготування етилового спирту 69,96% використовують 286,4 кг спирту етилового 96,7% і 149,2 кг води очищеної. Вихід на стадії становить 99,9%

Обладнання культуральних лабораторій

Лабораторні термостати. Лабораторні термостати для культивування клітин повинні відповідати ряду спеціальних вимог:

1) забезпечувати високу стабільність підтримки заданої температури,

2) створювати мінімальний градієнт температури по корисного об'єму;

3) мати системою швидкого відновлення температури після короткочасного відкривання корисного об'єму;

4) внутрішній обсяг повинен виготовлятися з біологічно пасивних матеріалів, тобто не впливають на життєдіяльність клітин і стійких до впливу компонентів поживних середовищ. Матеріали і покриття внутрішніх та зовнішніх частин конструкції термостата повинні дозволяти деконтамінацію водними розчинами спирту ректифікату і стерилізацію УФ опроміненням.

ССБ-інкубатори. Необхідність підтримки постійної величини рН в живильному середовищі і її мінімального випаровування в період інкубації клітин привела до розробки спеціальних приладів, аналогічних описаним вище термостатам. Головною відмінністю є наявність систем створення і підтримки певного складу газового середовища в корисному об'ємі і високої відносної вологості в ньому. Це так звані інкубатори, що випускаються фірмами «Heraues», «Hotpack», «Flow».

Газове середовище в камерах СО2-інкубатора містить підвищену концентрацію кисню і вуглекислого газу, а в більшості випадків тільки вуглекислого газу. Розмір концентрації задається за умовами культивування та підтримується автоматично. У автоматичних СО2-інкубаторах заданий склад газового середовища підтримується дозованим надходженням потрібного газу в потік очищеного від пилу зовнішнього повітря, що подається у внутрішній обсяг приладу. Інший різновидністю інкубаторів є так звані газопроточні інкубатори, де подача потрібних газів проводиться безперервно, а процентний вміст досягається зміною швидкості протоку.

Культивування калустної тканини

Лабораторні ферментери. Це комплекси приладів і апаратів для масового суспензійного або глибинного культивування клітинних. У лабораторній практиці ферментери застосовуються для ведення науково-дослідних робіт або відпрацювання технології масового культивування (пілотні біореактори).

У загальному випадку ферментер складається з культиваційних судини, насосів і сполучних трубопроводів (для подачі живильного середовища, газів, інокуляту та відбору продукту), вимірювальних приладів і регуляторів, керуючих температурою середовища в посудині, її рН, окислювально-відновним потенціалом та іншими параметрами. У лабораторній практиці найбільш часто застосовуються ферментери з ємністю судин від 1 до 20 л, для відпрацювання технологій - від 30 до 400 л. У всіх випадках живильним середовищем заповнюється не більше 75% обсягу судини.

Вирощування проводили в ферментере загальним обсягом 630 л (1Т, ОКБА, Йошкар-Ола) у напівбезперервний режимі. Перемішування і аерацію суспензії здійснювали шляхом барботажа стерильним повітрям при температурі 26 +1 оС. Визначали сиру і суху масу, число клітин і життєздатність культури. Зміст семи тритерпенових глікозидів (Rb1, Rb2, Rc, Rd, Rf, Re, Rg1) визначали методом ВЕРХ.

Було проведено три послідовних циклу вирощування, загальний час кукси-вірування склало 55 діб. Перший цикл вирощування (14 діб) здійснювали з використанням сахарози, виробництва MERK (25г / л); другий і третій (по 21 діб) сахарози марки MERK + цукру-рафінаду (1,25 г. / л +1,25 г. / л).

При аналізі ростових характеристик культури, найбільше накопичення біомаси склало 9,48 г. / л (суха вага) наприкінці першого субкультивування, яке проводили з використанням сахарози високого ступеня очищення. Питома швидкість росту в експоненціальної фазі (м) склала 0,16 сут. - 1. У варіантах з використанням сахарози харчового і хімічного очищення максимальне накопичення біомаси склало приблизно 7 г / л по сухому вазі. Максимальна питома швидкість росту склала 0,10 сут-1. Загальна кількість гінзенозидів в біомасі також мало істотні відмінності: в кінці першого циклу вирощування воно склало 2,17% до сухої маси клітин, при додаванні в живильне середовище сахарози харчової ступеня очищення, вміст гінзенозидів знизилося до 1,18% до кінця другого циклу вирощування і 0,74 \% до кінця третього.

Частини ферментерів, що контактують з живильним середовищем (судини, з'єднувальні трубопроводи, насоси та ін), виготовляються з біологічно пасивних, хімічно стійких матеріалів, що дозволяють виробляти стерилізацію насиченим водяною парою (якісна нержавіюча сталь, фторопласт, боросилікатне скло, силіконова гума).

Більшість перемішувальних і аеруючих культур під час росту утворюють досить багато піни. Утворення на поверхні середовища культивування шару з бульбашок пов'язано з наявністю в середовищі поверхнево-активних речовин (ПАР), до числа яких відносяться продукти розпаду жирів - мила, а також білки. ПАР включають як полярні іонні, так і неполярні угруповання. Заряджені групи мають спорідненість до водній фазі, а нейтральні виштовхуються в повітряну фазу, де, вбудовуючись в стінки газових бульбашок, збільшують час їхнього життя. Помірне піноутворення сприяє зростанню багатьох рослинних клітин (пінний шар - кисневий коктейль). Особлива увага приділяється боротьбі з надлишковою піноутворенням, якщо не преперешкоджати цьому, піна змочує фільтри для стерилізації повітря, що призводить до контамінації культури сторонньої мікрофлорою, зменшення корисного об'єму біореактора, а також виходу піни назовні. Контроль піноутворення здійснюється шляхом введення в судину спеціального датчика. Для боротьби з надмірною піноутворенням використовується механічне та хімічне піногасіння. При механічному піногасіння лопаті піногасника розміщуються на валу мішалки. При хімічному піногасінні в кришці посудини передбачається спеціальний введення для реагенту гасіння. Хімічні піногасники більш дешеві, їх використовують час від часу при необхідності придушення піноутворення. Однак при додаванні цих речовин може змінюватися склад живильного середовища. Піногасячі речовини рослинного (кукурудзяна, рицинова, соєва, соняшникова олія, олія з насіння бавовнику та інші) і тваринного (свинячий, яловичий, баранячий, китовий та інші жири) походження можуть служити мікроорганізмам джерелом вуглецю та енергії і, отже, стимулювати їх активний розвиток. Однак відомі випадки, коли природні піногасники чинили негативний дію на метаболізм клітини. А такі неметаболізовані піногасники, як силікони, у високій концентрації токсичні. Тому піногасники, які є поверхнево-активними речовинами, слід використовувати тільки в дуже низьких концентраціях і лише після ретельної перевірки. Піногасники додають безпосередньо у середу перед стерилізацією або в ферментер через спеціальний введення. На оптимальної живильному середовищі при сприятливих значеннях рН і температури, за умови подачі необхідної кількості повітря в середу клітин швидко починають рости і розмножуватися, забезпечуючи накопичення біомаси продуцента і біологічно цінних метаболітів в культуральній рідині. Для культивування рослинних клітин в промислових масштабах застосовують ферментери (або ферментатори) - реакційні ємності, в яких за певних умов знаходяться клітини. Основне призначення ферментатора - своєчасно забезпечити клітини необхідними поживними речовинами і киснем (при необхідності) і відвести продукти обміну речовин, створити однорідний склад середовища за умови слабкого потоку культуральної рідини (при безперервному культивуванні). Для підтримки кисневого режиму ферментатор забезпечується пристроєм підведення повітря, для кращого перемішування середовища - мішалками різної конструкції. Для підтримки температури середовища передбачені системи охолодження. [10]

Аератори. Для забезпечення аерації культурального середовища - постачання киснем - використовують повітря, а також повітря, збагачене киснем, рідше - чистий кисень. Процеси, що протікають без доступу кисню (анаеробні), залежать від газоподібних субстратів і вимагають відводу газообразних продуктів життєдіяльності. Аератори - основний приклад функціонуючих систем газопостачання та газовідводу.

Лабораторні струшувачі. Велике значення в оснащенні лабораторії, призначеної для культивування клітин, мають прилади, що забезпечують примусове перемішування поживних середовищ з поміщеними в них клітинними культурами, забезпечуючи кращий газообмін і тим самим підвищуючи ефективність культивування. Більшість моделей струшувачів дозволяє перемішування в одному режимі - обертальному або повернення-но-поступальному. Хоча найбільш сучасні моделі (фірма «1 пгогв») є універсальними, тобто працюють в різних режимах перемішування. Ролерні установки - апарати, що дозволяють успішно застосовувати один із загальноприйнятих методів культивування клітин-вирощування їх в циліндричних судинах з боросилікатного скла з невеликою кількістю живильного середовища, що обертаються в горизонтальному положенні зі швидкістю 8 обертів / хв, забезпечуючи постійне перемішування живильного середовища і інтенсивне зростання клітин. Для підвищення ефективності масового культивування установки забезпечені системою, що дає можливість замінювати живильне середовище і видаляти супернатант без зупинки обертання. Для цього судини забезпечуються спеціальними перфузійним пробками, в яких центральна частина обертається незалежно від периферійної. У цю частину пробки вводяться трубки для зміни живильного середовища, видалення супернатанту і введення інокуляту. До складу даної системи також входять перістальтичні насоси і блок автоматики, регулюючий їх роботу. [10]

Рідинна екстракція

Екстрагенти забезпечують перехід цільових компонентів з вичерпним (важкою) фази, найчастіше представляє собою водний р-р, в витягує (легку) фазу (зазвичай орг. рідина). Дві контактують рідкі фази і розподіляється між ними цільовий компонент утворюють екстракції систему. В якості розріджувачів використовують, як правило, рідини (гас, бензол, хлороформ та ін) або їх суміші, які в вичерпує фазі практично нерозчинні і інертні стосовно вилученими компонентам р-ра. Іноді до розріджувачів додають модифікатори, що підвищують екстрагування компонентів у фазі або полегшують розшаровування фаз (спирти, кетони, трибутилфосфат і т.д.).

До основної стадіями екстракції рідинної відносяться:

1) приведення в контакт і диспергування фаз;

2) поділ або розшаровування фаз на екстракт (витягується фаза) і рафінат (вичерпний фаза),

3) виділення цільових компонентів з екстракту і регенерація екстрагента, для чого поряд з дистиляцією. часто застосовують реекстракції (процес, зворотний екстракції рідинної), обробляючи екстракт водними розчинами в-в, які забезпечують повний переклад цільових компонентів в р-р або осад і їх концентрування;

4) промивання екстракту для зменшення вмісту і видалення механічно захопленого вихідного р - ра.

Процес екстракції проводили при температурі 4-9оС при співвідношенні рафінату і екстрагента 1:1. Процес вели при перемішуванні з частотою 60 об / хв. Рівноважна концентрація гінзенозидів в екстракті досягалася через 1,25 ч. Для вилучення залишкової кількості гінзенозидів осад піддавали повторної екстракції чистим етанолом і центрифугуванням. Отримані на першій і на другому ступені екстракти об'єднували. Надлишок етанолу з екстракту видаляли відгонкою під вакуумом.

Виділення сапонінів з рослинної сировини включає в себе отримання сумарного екстракту та очищення його від баластних речовин з подальшим поділом суміші на індивідуальні сполуки. В основному зараз виділяють сапоніни екстракція метанолом, етанолом і ізопропаном.
Для виявлення сапонінів в рослинному сировину використовують реакції засновані не фізичні властивості (реакції піноутворення), кольорові (з Н2SО4
концентрованої жовтий колір переходить у червоно-рожевий; Ванілін + конц Н2SО4. t0C отримують, що тритерпенові забарвлюються в червоний колір, а стероїдні - в жовтий; конц Н2SО4. + Солі міді t0C - отримують сіні-зелене забарвлення) та осадові реакції, а також засновані на біологічних властивостях сапонінів (гемоліз). Для кількісного аналізу застосовують методи визначення гемолітичного, риб'ячого індексу і пінного числа, а також хімічні методи. [21]

Очищення витяжки

Водні і водно-спиртові витяжки з малою кількістю етанолу (20-40%) містять багато високомолекулярних сполук (водорозчинні білки, цукри, ферменти, пектини, слизи, крохмаль), які до випарювання повинні бути обов'язково видалені. В залежності від кількості і властивостей баластних речовин використовують різні методи очищення. У ряді випадків очищення проводять кип'ятінням якщо - ні інактивації БАВ. Коагульовані при цьому білки швидко відшаровуються. Іноді застосовують адсорбенти (каолін, бентоніти, тальк тощо) або поєднання адсорбентів з кип'ятінням. Часто застосовують спосіб видалення баластних речовин шляхом осадження їх спиртом. Спиртоочистка проводиться з попередніми упарінням витяжок до половинного об'єму відносно маси вихідної сировини. Після охолодження до неї додають подвійний об'єм міцного (95-96%) етанолу. Все ретельно перемішують і залишають на 5-6 днів при температурі не вище 10°С. Відстояний шар зливають з осаду і фільтрують. Очищену витяжку, при необхідності, піддають подальшого згущення.

Для витяжок застосовують метод заміни екстрагента. При цьому до упаренної до половинного об'єму відносно маси вихідної сировини витяжки додають воду в кількості, рівній масі сировини. Розчинні в хлороформі хлорофіл, смолисті речовини випадають в осад, так як вони не розчиняються у воді. Витяжку відстоюють, фільтрують і піддають подальшій обробці. [15]

Отримання настоянки

Настоянку отримують методом настоювання у перколяторах об'ємом 250 л. Для екстракції суми екстрактивних речовин із клітин кореня женьшеню використовують спирт етиловий 69,96%.Екстракцію ведуть в перколяторах так, щоб екстрагент проходив порційно через перколятор. У перколятор завантажені клітинами попередньо по 20 кг. Екстрагент додають в три прийоми в перколятор: 217,7 кг, 108,8 кг, 108,8 кг, з р2о=0,8856 (69,96%). Час настоювання на кожній операції 24 години. Відповідно отримують три порції 1 зливу самопливом: 165 кг (р20=Про, 8914); 105 кг (р20=ПРО, 895О); 110 кг, які направляють послідовно в перколятор: туди ж спрямовують і віджимання зі шроту з (t) в кількості 41,4 кг, шрот в кількості 77,1 кг (вологість 75,2%), віджимають на гідравлічному пресі (П-1 1), і отримують віджатий шрот в кількості 31,7 кг (вологість 32,4%) і направляють у відвал. З другого перколятора через кожні 24 години самопливом зливають три порції напівфабрикату настоянки: 112 кг р20=0,8940); 90,8 кг (р20=0,8972); 171,4 кг (р20=0,8960), вивантажують шрот 68,5 кг (вологість 72%) і направляють на гідравлічний прес, де отримують 31,9 кг віджиму (р20=0,8950) і додають його до напівфабрикату настоянки, а 34 кг віджатого шроту (вологість 38.2%) направляють у відвал. Всього направляють у відвал 65,7 кг (вологість 35,4%) шроту. Всього на стадії отримують 406,1 кг напівфабрикату настоянки (р20=0,8956). Вихід на стадії становить 84,7%. [5]

3.6.12 Відстоювання і фільтрування напівфабрикату настоянки
Напівфабрикат відстоюють у відстійнику в холодильній камері при температурі +10±2°С протягом 2-3 діб, після чого ПФ фільтрують на фільтр-пресі. В якості фільтра використовують рамний фільтр-прес. На передній частині рами укріплені на болтах упорна плита і траверса, які стягуються двома опорними балками, на них спираються проміжні плити і натискна плита. Фільтруючим елементом є фільтрувальний картон, поміщений між плитами. Пакет плит в стислому стані утворює ряд камер. Кожна камера розділена на дві половини фільтрувальним картоном. З боку нагнітаючої магістралі камери з'єднуються з камерами для підведення настоянки, з боку вихідний магістралі з каналами для відведення фільтрату. Канали утворюються з отворів у припливах плит при стислих плитах. Напівфабрикат настоянки, по трубопроводу з відстійника насосом фільтрувальної установки подається на фільтрувальну установку. Контроль фільтрації ведеться по манометру. РРАБ=0,1-0,15 МПа. фільтрат збирається із фільтруючих елементів у вихідний трубопровід, з якого готова настоянка надходить в чисту ємність. Для фільтрації ПФ настоянки можна використовувати фільтр-установку, де в якості фільтруючого елемента використовується ватно-марлевий (4-х шаровий) фільтр або бельтинг. Фільтруючий матеріал укріплений хомутами на фільтротримачі перфорованому, з нержавіючої сталі. Фільтротримач порожнистий і з'єднаний з вихідним трубопроводом, поміщений в корпус з нержавіючої сталі. З вхідного трубопроводу напівфабрикат настоянки подається насосом фільтр-установки, що надходить в корпус і через фільтруючий матеріал і фільтротримач збирається у вихідний трубопровід поступає в чисту ємність. Процес фільтрації контролюється по манометру, РРАБ=0,1-0,15 МПа. Утворюється осад, в кількості 4,4 кг утилізується через каналізацію. Після фільтрації отримують 400,5 кг настоянки

Вихід на стадії становить 98,6%. [7]

Маркування та упаковка настоянки

На кожен флакон наклеюється етикетка з наступним змістом: підприємство-виробник і його товарний знак, назву препарату латинською та російською мовами, обсяг препарату у мілілітрах, умови зберігання, номер реєстраційного посвідчення, номер серії, термін придатності, штриховий код. Номер серії та термін придатності друкується на машинах На пакувальному столі кожен флакон по 40 мл та 50 мл вручну укладаються в пачку з картону коробкового по ГОСТ 7933-75 типу «Хром-ерзац» або марки «А» разом з інструкцією по застосуванню препарату, з додатком, де зазначено номер пакувальника. Пачки встановлюються вертикально в упаковку з паперу обгорткового, поклавши паперові прокладки (зверху, знизу).
Упаковки е настоянкою по 40 мл та 50 мл - по 20 шт., обв'язують ниткою бавовняної, на кінці якої наклеюють етикетку. Допускається обв'язка пакування стрічкою-скотч. На груповій етикетці затвердженого зразка міститься наступна інформація: підприємство-виробник, товарний знак, назву препарату українською та латинською мовами, обсяг препарату у мілілітрах в одному флаконі, кількість флаконів, умови зберігання, номер реєстраційного посвідчення, номер серії, термін придатності, штриховий код.

Флакони з настойкою по 5 кг, 9 кг і 19 кг упаковуються таким чином: пробку, кришку і горловину бутлі обгортають змоченим пергаментом за ГОСТ 1341-74, обв'язують суворими бавовняними нитками по ГОСТ 6309-80, на кінці яких наклеюють етикетку з паперу етикеткової по ГОСТ 7625-55 або марку з товарним знаком заводу. На етикетці вказують вагу готового продукту в кілограмах.

Флакони з настойкою календули по 5 кг, 9 кг і 19 кг, які пройшли стадію маркування, упаковують у дощаті ящики по ГОСТ 2991-85, заповнені пухким прокладним матеріалом. [16]

3.6 Опис запропонованих змін в технології

У результаті патентного пошуку було оброблено патент РФ №2101934 технічним результатом, на досягнення якого спрямован винахід, є підвищення якості та кількості виходів цільового продукту - гензинозиду. Технічною задачею, є створення способу вирощування біомаси женьшеню, що дозволяє підвищити вихід біомаси женьшеню і вміст у ньому глікозидів. Дане завдання здійснюється тим, що в способі вирощування біомаси женьшеню клітинна культура женьшеню піддається опроміненню вузькосмуговим джерелом оптичного випромінювання, зокрема інжекційном лазером, світлодіодом або гелій-неоновим лазером. Спосіб реалізується наступним чином. Клітини женьшеню опромінюються по одній з наступних методик у рамках запропонованого способу.

1. Опромінення проводиться в один сеанс на день висадки клітин в живильне середовище (в тому числі безпосередньо перед висадкою).

2. Опромінення проводиться в один сеанс через 7 днів після висадки клітин в живильне середовище.

3. Опромінення проводиться в два сеанси (з однаковими дозами) у перший і чотирнадцятий день після висадки в живильне середовище.

4. Опромінення проводиться в три сеанси (з однаковими дозами) у перший, сьомий і чотирнадцятий дні після висадки клітин в живильне середовище.

За пропонованим способом для кожної з чотирьох розглянутих методик загальна доза опромінення становить 3000 Дж/м2. В якості культури женьшеню використовувався штам «R-1». Штам інкубували агарізірованной живильному середовищі в затемненому приміщенні. Джерелом вузькосмугового оптичного випромінювання був один з наступних типів джерел: інжекційний лазер з довжиною хвилі випромінювання 820 нм, інжекційний лазер з довжиною хвилі випромінювання 1300 нм, гелій-неоновий лазер з довжиною хвилі випромінювання 632,8 нм, світлодіод з довжиною хвилі випромінювання 850 нм, світлодіод з довжиною хвилі випромінювання 850 нм, випромінювання якого пропускалося через поляризатор, встановлений між світлодіодом і опромінювати клітинами. Необхідно відзначити, що зазначені джерела вузькосмугового оптичного випромінювання володіють різними параметрами, істотними для практичного застосування, такими як потужність, надійність, габарити, наявність високої напруги в приладі і т.д. Тому залежно від конкретних умов представляється доцільним використання одного із зазначених типів випромінювачів. У разі коли загальна доза опромінення клітин приймала значення в діапазоні (жовтень 3000) Дж/м2, відбувалося збільшення одержуваного врожаю сухої біомаси клітин женьшеню в 1,8 рази. При цьому зміст глікозидів, що контролювалися методом хромотографии, збільшилося в біомасі в 1,6 рази. Необхідно відзначити, що зазначений результат і значення доз опромінення, при яких він досягається, не залежав від того, який з типів вузькосмугових джерел оптичного випромінювання був застосований, і не залежав від того, набиралася зазначена доза опромінення за один або кілька сеансів в зазначені моменти часу. Відсутність цих залежностей, а також досить широкий діапазон ефективних доз опромінення пояснюється універсальним дією вузькосмугового оптичного випромінювання на біологічні системи. У разі, коли доза опромінення становила менше 10 Дж/м2, збільшення біомаси та вміст біологічно активних речовин було незначним і при дозі меншій 5 Дж/м2 це збільшення не відбувалося. У разі коли доза опромінення приймала значення більше 3ООО Дж/м2, зазначена зміна був також незначним, а при істотно великих дозах спостерігалося деяке (близько 10-20%) зменшення біомаси. Таким чином опромінення клітинної культури женьшеню вузькосмуговим оптичним джерелом випромінювання в один або кілька сеансів опромінення при сумарній дозі Дж/м2 дозволяє збільшити вихід сухої біомаси і збільшити вміст глікозидів в біомасі. Промислова апробація способу вирощування біомаси женьшеню проводилася на державному підприємстві «Фарматекс» в м. Павлодар. Цикл виробництва від моменту висадки клітин в живильне середовище до знімання врожаю займав 35 днів. При цьому відбулося збільшення одержуваного врожаю сухої біомаси клітин женьшеню в 1,8 рази; зміст глікозидів збільшилося в біомасі в 1,6 рази. Отримані результати дозволяють говорити про цілком реальних можливостях промислового виробництва женьшеню.

3.7 Контроль виробництва, стандартизації та сертифікації

Система сертифікації продукції і товарів в Україні. Сертифікація продукції, сертифікація товарів і послуг, сертифікат, сертифікат відповідності, обов'язкова сертифікація продукції, знак відповідності, система сертифікації УкрСЕПРО, продукції, яка підлягає обов'язковій сертифікації регламентована законодавчо.

Сьогодні значення сертифікації постійно збільшується. З боку держави це відчувається в розширенні переліку продукції, яка підлягає обов'язковій сертифікації. Для виробників продукції сертифікат є потужним фактором у боротьбі з конкурентами за ринок збуту.

Сертифікація - це процедура, за допомогою якої третя сторона дає письмову гарантію того, що продукція (товар, процес, послуга) відповідає певним умовам. Третьою називають сторону, яка не залежить від першої сторони (постачальника) і другої сторони (покупця). Головним завданням сертифікації є запобігання реалізації продукції, небезпечної і шкідливої ??для життя і здоров'я людей, і навколишнього середовища.

Система сертифікації - це система виконання процедури сертифікації та управління нею за певними правилами. Системи сертифікації можуть діяти на національному, регіональному або міжнародному рівні. Сертифікацію проводять акредитовані в системі сертифікації органи сертифікації продукції, які визначають схему сертифікації і видають за результатами випробування продукції сертифікат відповідності.

Для проведення випробувань продукції залучають акредитовані випробувальні лабораторії (центри), а для перевірки системи якості - органи сертифікації систем якості, акредитовані в системі сертифікації.

Продукція, яка відповідно до законодавства підлягає обов'язковій сертифікації в Україні, повинна вироблятися, ввозитися і реалізовуватися в Україну тільки при наявності сертифіката відповідності.

Сертифікат відповідності - це документ, який підтверджує те, що продукція, система якості та управління якістю, система управління навколишнім середовищем, персонал відповідають вимогам конкретного стандарту чи іншого нормативного документа, визначеного законодавством.

Для контролю якості деяких видів виробленої або ввезеної продукції, крім сертифікації, використовується ще й державна реєстрація. Так, реєстрації підлягають лікарські засоби, вироби медичного призначення, спеціальні харчові продукти, харчові добавки, засоби захисту рослин тощо.

Під час проведення сертифікації здійснюють: випробування продукції, атестацію виробництва чи послуг, перевірку і оцінку системи якості, технічний нагляд. У кожному конкретному випадку склад і послідовність дій при проведенні сертифікації визначаються прийнятою схемою сертифікації.

Відповідно до Декрету Кабінету Міністрів України «Про стандартизацію і сертифікацію» сертифікація продукції може бути обов'язковою і добровільною. Обов'язковій сертифікації підлягає тільки та продукція, на яку поширюються обов'язкові вимоги стандартів або інших нормативних документів, зокрема вимоги, які гарантують безпеку продукції для життя, здоров'я та майна громадян, її суміщення і взаємозамінність, охорону навколишнього середовища. Обов'язкова сертифікація проводиться виключно в Державній системі сертифікації.

За результатами проведення сертифікації заявнику видають сертифікат відповідності, який має затверджену форму, специфічним елементом якої є знак відповідності.

Знак відповідності - це захищений в установленому порядку знак, який свідчить, що маркована їм продукція відповідає конкретному стандарту або іншому нормативному документу.

В Україні функціонує Українська державна система сертифікації продукції (УкрСЕПРО). Система сертифікації УкрСЕПРО проводить обов'язкову і добровільну сертифікацію продукції виробничої сірки, послуг тощо. Загальні вимоги щодо порядку проведення сертифікації продукції в системі УкрСЕПРО, а також технічного нагляду за сертифікованою продукцією визначені в ДСТУ 3413-96 «Порядок проведення сертифікації продукції».

Методи аналізу сировини, що містить сапоніни.

Наявність сапонінів в лікарській рослинній сировині можна встановити за допомогою якісних реакцій, які проводять безпосередньо з сировиною або з витягом з нього.

Якісні реакції на сапоніни засновані на їх фізичних, хімічних і біологічних властивостях. Для проведення якісних реакцій готують водний настій 1:10 при нагріванні на водяній бані. Після охолодження настій фільтрують.

Реакції, засновані на фізичних властивостях. Для проведення реакції на піноутворення беруть дві пробірки, в одну додають 5 мл 0,1 моль / л HCl, в іншу додають 5 мл 0,1 моль / л NaOH і сильно струшують. Якщо утворюється стійка піна в обох пробірках або в пробірці з кислотою - це говорить про кислих тритерпенових сапонінів. Стероїдні сапоніни дають дають багату, стійку піну в лужному середовищі.

Хімічні методи. Відносяться реакції осадження сапонінів і кольорові реакції.

1.Із водних розчинів сапоніни осідають гідроксидами барію і магнію, солями міді, ацетатом свинцю. Причому тритерпенові - осідають середнім ацетатом свинцю, а стероїдні - основним.

2. З спиртових витягів (або розчинів) стероїдні сапоніни і тритерпенові сапоніни випадають в осад при додаванні 1% спиртового розчину холестерину у вигляді холестерідов.

3. Стероїдні сапоніни, так само як і серцеві глікозиди, дають реакцію Лібермана-Бухарда з оцтовим ангідридом і кислотою концентрованої сірчаної - утворюється швидко переходить забарвлення від рожевого до зеленого і синього.

На біологічних властивості сапонінів заснована реакція гемолізу з 2% суспензією еритроцитів у фізіологічному розчині. Кров стає прозорою, яскраво-червоною. Для проведення цієї реакції з рослинної сировини готують настій на фізіологічному розчині.

Державна фармакопея XI видання (вип. 2) рекомендує виконувати якісні реакції для підтвердження автентичності сировини:

Коріння женьшеню.

а) Реакція з порошком кореня женьшеню (на глікозиди). При нанесенні конц. H2SO4 на порошок кореня женьшеню через 1-2 хвилини з'являється цегляно-червоне забарвлення, що переходить у червоно-фіолетове, а потім - у фіолетове.

б) Наявність панаксозидов доводять за допомогою поділу вилучення з кореня женьшеню в тонкому шарі силікагелю і подальшим проявом хроматограми розчином фосфорно-вольфрамової кислоти при нагріванні. Панаксозиди проявляються у вигляді рожевих плям.

Єдиного методу кількісного визначення сапонінів в лікарській рослинній сировині немає.

Найчастіше використовують фізико-хімічні методи:

1. Потенціометріческій метод. Метод заснований на визначенні зміни електрорушійної сили (ЕРС) в результаті титрування. Метод використовується для визначення суми гінзенозиів в корінні.

Етапи визначення: - підготовчий; екстракція гінзенозидів метиловим спиртом і їх кислотний гідроліз:

Рисунок 3.8-R1, R2 цукру олеаноловая кислота



- Очищення від супутніх речовин - осадження олеанолової кислоти в результаті зміни розчинника (розбавлення спиртового витягу водою та охолодження);

- Розчинення олеанолової кислоти в гарячій суміші метилового та изобутилового спиртів (1:1,5);

- Кількісне визначення - титрування розчином їдкого натру (0,1 моль / л) в суміші метилового спирту і бензолу.

Точку еквівалентності визначають потенціометрично.

2. Спектрофотометричний метод. Метод заснований на здатності сапонінів і їх забарвлених комплексів поглинати монохроматичне світло при певній довжині хвилі. Метод запропонований для визначення вмісту сапонінів в наступних видах сировини:

а) кореневища з корінням Діоскора ніпонської. Проводять кислотний гідроліз сапонінів з подальшим проведенням реакції вільного агликона (диосгенина) з реактивом (п-диметиламінобензальдегідом). Утворюється забарвлений комплекс,

б) коріння солодки. Проводять осадження глициризинової кислоти концентрованим розчином аміаку. Осад розчиняють і визначають оптичну щільність отриманого розчину.

3. Гравіметричний метод - визначення екстрактивних речовин. Метод заснований на визначенні сухого залишку після висушування суми речовин, витягнутих з сировини відповідним екстрагентом. Метод запропонований для оцінки якості сировини женьшеню.

4. Раніше для кількісної оцінки сировини використовували визначення гемолітичного індексу і пінного числа.

3.8 Матеріальний баланс

При виробництві гінзенозиду основним технологічним етапом, від якого залежать усі наступні стадії та результат процесу в цілому є ферментація. Саме тому є доцільним розрахувати матеріальний баланс біосинтезу. Співвідношення речовин, затрачених та отриманих у процесі основної ферментації подано у вигляді таблиці (3.3). Розрахунок проводився на 1 кг готової продукції.

Таблиця 3.3 Ї Матеріальний баланс ферментації

Затрачено	Отримано
Сировина	Маса, кг	Продукт	Маса, кг
Штам R1 клітин женьшеню	80	Синтезована біомаса каллуса женьшеня	12600
Казеїну гідролізат 80-1204	0,4
Суцільний гомогенат клітин калуса	28
Густий екстракт панаксозидів	170	Діоксид вуглецю	807
Спирт етиловий 70%	2700	Вода	18466,8
Сахароза	23000
Тіаміну гідрохлорид	0,25
Піридоксину гідро-хлорид	0,6
Нікотинова кислота 0,4-0,6	0,5

Тепловий баланс біореактору

У біореакторі під час процесу життєдіяльности виділяється тепло, при підвищенні температури зростаючої культури її зріст сповільнюється, а потім можлива й загибель. Для запобігання цього біореактори повинні бути обладнані теплознімним пристроями (сорочки, змієвики та ін.). Кількість тепла, відводи мого від зростаючої культури, та витрати охолодженої води визначають з теплового балансу.

Теплові потоки працюючого біореактору показані на рисунку 3.10



Рисунок 3.10. Теплові потоки біореактору

Загальний тепловий баланс процесу ферментації у реакторі можна надати у наступному вигляді:

(3.1)

Де -тепло біосинтезу;

-тепло від мішалки;

- сумарне тепло, яке приноситься керуючим повітрям та живильним середовищем;

- тепло, яке підводиться (відводиться) через сорочку та ін. пристрої

- акумульоване тепло в системі;

- тепло, яке втрачається під час випарювання;

- тепло, яке відводиться технологічними потоками;

- теплові втрати.

Значеннями , та можна знехтити в порівнянні . Тому, рівняння теплового балансу можна спростити.

(3.2)



Прихід тепла за 1 годину

1. З поживним середовищем

(3.3)

де - маса живильного середовища, =165 кг;

- питома теплоємність живильного середовища, =4,6кДж/кг•К;

- температура живильного середовища, =37°С;

=165?4,6?37 = 28083 (кДж)