СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИИ ПИЩЕВОЙ ХЛОРЕЛЛЫ И ЕМКОСТЬ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ХЛОРЕЛЛЫ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СУСПЕНЗИИ ПИЩЕВОЙ ХЛОРЕЛЛЫ Российский патент 2018 года по МПК C12N1/12 A01H13/00 C12M1/00 C12M3/02 C12R1/89 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технологии и аппаратурному оформлению процесса выращивания и получения суспензии пищевой хлореллы, и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленности.

Известен способ получения суспензии хлореллы, в котором осуществляют розлив питательной среды и исходной культуры штаммов хлореллы в биореактор в виде емкости из прозрачного материала, освещение при помощи источника искусственного света культуральной жидкости в процессе выращивания хлореллы при поддержании необходимой температуры жидкости в биореактор, отводят биомассу хлореллы в качестве целевого продукта (см. заявку РФ на изобретение №2006112266, МПК C12N 1/12, публ. 27.10.2007). К недостаткам известного способа можно отнести невысокое качество целевого продукта, что не позволяет использование его в пищевой промышленности, низкую производительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения суспензии хлореллы, в котором осуществляют розлив питательной среды и исходной культуры штаммов хлореллы в биореактор в виде емкости из прозрачного материала, освещение при помощи источника искусственного света культуральной жидкости в процессе выращивания хлореллы при поддержании необходимой температуры жидкости в биореактор, отводят биомассу хлореллы в качестве целевого продукта (см. патент РФ на изобретение №2176667, МПК C12N 1/12, С12М 3/00, публ. 10.12.2001). К недостаткам известного способа также можно отнести невысокое качество целевого продукта, что не позволяет использование его в пищевой промышленности, низкую производительность.

В части аппаратурного оформления предлагаемого способа, а именно одного из аппаратов установки для реализации способа - емкости для естественного осаждения хлореллы, в качестве наиболее близкого технического решения можно выбрать емкость для естественного осаждения хлореллы (поз. 15), содержащую корпус с коническим днищем, патрубок подвода исходной суспензии хлореллы, патрубок отвода загущенной биомассы хлореллы, установленный в нижней части днища, патрубок отвода насадочной жидкости (см. патент РФ №2128701, МПК С12М 3/02, публ. 10.04.1999). К недостаткам известного устройства можно отнести невысокое качество целевого продукта ввиду недостаточной степени сгущения суспензии, а также высокую материалоемкость из-за наличия двух раздельных патрубков - патрубка отвода загущенной биомассы хлореллы, установленного в нижней части днища, и патрубка отвода насадочной жидкости.

Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи и достижение технического результата, состоящего, в части способа, в повышении качества целевого продукта при возможности его использования в пищевой промышленности и повышении производительности, а также в части устройства - и в уменьшении материалоемкости.

Данный технический результат достигается тем, что в способе получения суспензии пищевой хлореллы, в котором осуществляют розлив питательной среды, включающей элементы N, Р, Fe, Cu, Со, и исходной культуры штаммов хлореллы в биореактор в виде емкости из прозрачного материала, освещение при помощи источника искусственного света культуральной жидкости в процессе выращивания хлореллы при поддержании необходимой температуры жидкости в биоректоре и использовании в качестве углеродного питания углекислого газа, отвод биомассы хлореллы в качестве целевого продукта, при этом освещение культуральной жидкости осуществляют в автоматическом биореакторе в течение четырех последовательных циклов, каждый из которых включает в себя 10 часов освещения, затем 2 часа перерыва в освещении при выключенных источниках искусственного света, причем в период освещения в биореакторе поддерживается температура 26-30°С, а в период отсутствия освещения - 24-26°С, переливают полученную суспензию из биореактора в емкость для естественного осаждения пищевой хлореллы, осуществляют естественное осаждение хлореллы в течение 30 суток с использованием естественного рассеянного света, удаляют надсадочную жидкость из емкости/емкостей для осаждения, отводят загущенную биомассу хлореллы в качестве целевого продукта.

В части устройства указанный выше технический результат достигается тем, что в емкости для естественного осаждения пищевой хлореллы, содержащей корпус с коническим днищем, патрубок подвода исходной суспензии хлореллы, патрубок отвода загущенной биомассы хлореллы, установленный в нижней части днища, корпус выполнен из прозрачного материала, а патрубок отвода загущенной биомассы хлореллы выполнен с возможностью осевого перемещения в полости корпуса и обеспечения в его крайнем верхнем положении отвода надсадочной жидкости из корпуса.

Осуществление освещения культуральной жидкости в автоматическом биореакторе в течение четырех последовательных циклов, каждый из которых включает в себя 10 часов освещения, затем 2 часа перерыва в освещении при выключенных источниках искусственного света, при этом в период освещения в биореакторе поддерживается температура 26-30°С, а в период отсутствия освещения - 24-26°С, как показали наши экспериментальные исследования, наиболее оптимально соответствуют биологии развития и способствует интенсивному росту и размножению клеток хлореллы.

Осуществление естественного осаждения полученной в биореакторе суспензии в емкости для естественного осаждения пищевой хлореллы в течение 30 суток с использованием естественного рассеянного света повышает качество целевого продукта за счет того, что при таком осаждении не происходит механического воздействия на клетку хлореллы и, соответственно, разрушения клеточной оболочки, а использование естественного рассеянного света запускает биологический механизм автоингибирования хлореллы, что позволяет снизить бакобсемененность КМАФАнМ до предельно допустимых значений продуктов питания. При этом такое естественное осаждение не требует дополнительных затрат энергии.

Что касается конструктивного выполнения емкости для естественного осаждения пищевой хлореллы по заявленному способу, то выполнение корпуса из прозрачного материала, использование естественного рассеянного света обеспечивает возможность воздействия этим светом на хлореллу и запустить при этом биологический механизм автоингибирования хлореллы, а выполнение патрубка отвода загущенной биомассы хлореллы с возможностью осевого перемещения в полости корпуса и обеспечения в его крайнем верхнем положении отвода надсадочной жидкости из корпуса обеспечивает после отвода надсадочной жидкости отвести из емкости суспензию с полностью осевшими клетками хлореллы при достижении оптимальной пропорции биомассы клеток хлореллы и надсадочной жидкости. Описанное выше обеспечивает повышение качества целевого продукта. При этом наличие только одного патрубка, по которому осуществляется отвод и надсадочной жидкости, и загущенной биомассы хлореллы, вместо двух раздельных патрубков позволяет снизить материалоемкость как самой емкости, так и установки для осуществления способа в целом.

На чертеже схематично представлена емкость для естественного осаждения хлореллы.

Емкость для естественного осаждения пищевой хлореллы содержит снабженный крышкой 1 корпус 2 с коническим днищем, выполненный из прозрачного материала. В нижней части днища корпуса 2 установлен регулируемый по высоте патрубок 3 отвода загущенной биомассы хлореллы, по которому также может отводиться и надсадочная жидкость. Патрубок 3 отвода загущенной биомассы хлореллы снабжен уплотнительными средствами 4, запорным вентилем 5, заглушкой 6 для предотвращения попадания плесени и выполнен с возможностью осевого перемещения в полости корпуса 2 и обеспечения в его крайнем верхнем положении отвода надсадочной жидкости из корпуса 2. Корпус 2 обычно устанавливается на подставку 7. Емкость также содержит патрубок 10 подвода исходной суспензии хлореллы.

Предлагаемый способ получения суспензии пищевой хлореллы с использованием описанной выше емкости для естественного осаждения пищевой хлореллы осуществляется следующим образом.

Предварительно готовится питательная среда, включающая элементы N, Р, Fe, Cu, Со, например, по составу, аналогичному составу питательной среды в прототипе по патенту РФ №2176667, а именно в расчете на 1000 мл воды:

Аммиачная селитра - 0,20-0,4 г Суперфосфат, 10% раствор - 0,3-0,5 мл Хлористое железо, 1% раствор - 0,015 мл Азотнокислый кобальт, 0,1% раствор - 0,1 мл Сернокислая медь, 0,1% раствор - 0,1 мл Углекислый газ, раствор - 4-20 мл Вода - 1000 мл

Затем биореактор заполняется исходной суспензией хлореллы до необходимого объема и добавляется необходимый объем питательной среды указанного выше состава. Освещение культуральной жидкости осуществляют в автоматическом биореакторе в течение четырех последовательных циклов, каждый из которых включает в себя 10 часов освещения, затем 2 часа перерыва в освещении при выключенных источниках искусственного света, при этом в период освещения в биореакторе поддерживается температура 26-30°С, а в период отсутствия освещения - 24-2°С, что соответствуют биологии развития и способствует интенсивному росту и размножению клеток хлореллы. При данном культивировании культура достигает оптической плотности 1,4-1,8 D (440) (нормативной оптической плотности). При этом культивирование осуществляется при строгих требованиях санитарных условий для продуктов питания.

Питательная среда готовится автоматически пропорциональными насосами-дозаторами с программным управлением, процессы мойки, дренажа обмывочной жидкости, наполнение маточной культурой, питательной средой, управление циклами освещения, соблюдение температурного режима, дозирование раствора углекислого газа, циклического перемешивания осуществляются автоматическими устройствами под управлением программируемого контроллера, то есть с использованием известных и используемых при выращивании хлореллы средств.

Полученную суспензию переливают из биореактора в емкость для естественного осаждения пищевой хлореллы с корпусом 2 из прозрачного материала и осуществляют естественное осаждение хлореллы в течение 30 суток с использованием естественного рассеянного света, то есть при обычном освещении без использования источников искусственного освещения. За данное время клетки хлореллы полностью осядут в коническом днище корпуса 2 и завершится процесс автоингибирования и суспензия готова к употреблению в пищу. Для достижения необходимой пропорции биомассы клеток хлореллы и надсадочной жидкости следует отрегулировать патрубок 3 отвода загущенной биомассы хлореллы по вертикали, выдвинув его верхний торец на необходимую высоту над уровнем 9 биомассы. После этого снимается заглушка 6, открывается запорный вентиль 5 и отводится надсадочная жидкость, пока уровень 8 надсадочной жидкости не достигнет верхнего торца патрубка 3. Затем запорный вентиль 5 закрывается, патрубок 3 отвода загущенной биомассы хлореллы перемещается в крайнее нижнее положение. После этого запорный вентиль 5 опять открывается и оставшаяся в емкости загущенная биомасса пищевой хлореллы отводится из нее по патрубку 3 в качестве целевого продукта, например, в бутылки. Данная емкость для осаждения хлореллы позволяет получить биомассу хлореллы, загущенную от 1 до 100. Срок хранения загущенной биомассы хлореллы составляет 2-6 месяцев.

Предлагаемый способ получения суспензии пищевой хлореллы с использованием описанной выше емкости для естественного осаждения пищевой хлореллы позволяет получить высококачественный целевой продукт, а именно пищевую хлореллу, которую возможно использовать в пищевой промышленности.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения суспензии пищевой хлореллы и устройство для естественного осаждения хлореллы. Способ включает выращивание хлореллы в автоматическом биореакторе из прозрачного материала при освещении источниками искусственного света в течение четырех последовательных циклов, включающих 10 ч освещения при температуре 26-30°C и 2 ч перерыва освещения при 24-26°C, затем суспензию хлореллы переливают в емкость для естественного осаждения в течение 30 суток. Емкость выполнена из прозрачного материала с коническим днищем, при этом патрубок отвода загущенной биомассы хлореллы выполнен с возможностью осевого перемещения. Изобретения обеспечивают повышение качества целевого продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения суспензии пищевой хлореллы, в котором осуществляют розлив минеральной питательной среды, включающей элементы N, Р, Fe, Cu, Со, и исходной культуры штаммов хлореллы в биореактор в виде емкости из прозрачного материала, освещение при помощи источника искусственного света культуральной жидкости в процессе выращивания хлореллы при поддержании необходимой температуры жидкости в биоректоре и использовании в качестве углеродного питания углекислого газа, отвод биомассы хлореллы в качестве целевого продукта, при этом освещение культуральной жидкости осуществляют в автоматическом биореакторе в течение четырех последовательных циклов, каждый из которых включает в себя 10 ч освещения, затем 2 ч перерыва в освещении при выключенных источниках искусственного света, при этом в период освещения в биореакторе поддерживается температура 26-30°C, а в период отсутствия освещения - 24-26°C, переливают полученную суспензию из биореактора в емкость для естественного осаждения пищевой хлореллы, осуществляют естественное осаждение хлореллы в течение 30 суток с использованием естественного рассеянного света, удаляют надосадочную жидкость из емкости для естественного осаждения хлореллы, отводят загущенную биомассу пищевой хлореллы в качестве целевого продукта.

2. Емкость для естественного осаждения пищевой хлореллы в способе по п. 1, содержащая корпус с коническим днищем, патрубок подвода исходной суспензии хлореллы, патрубок отвода загущенной биомассы хлореллы, установленный в нижней части днища, при этом корпус выполнен из прозрачного материала, а патрубок отвода загущенной биомассы пищевой хлореллы выполнен с возможностью осевого перемещения в полости корпуса и обеспечения в его крайнем верхнем положении отвода надосадочной жидкости из корпуса.