Способ производства средства для обработки растений

Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений, и касается способа производства средства для обработки растений предусматривающего последовательное экстрагирование биомассы микромицета Mortierella spinosa var. sterilis неполярным экстрагентом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой и последующее смешивание первого экстракта с твердым остатком, отличающего тем, что в качестве неполярного экстрагента используют сжиженный газ, а по меньшей мере, на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения. Данный способ позволяет сократить удельные энергозатраты при последовательном экстрагировании.

Изобретение относится к технологии производства средств биологической защиты растений.

Известен способ экстрагирования биологического сырья, предусматривающий его смешивание с жидким экстрагентом, нагревание смеси до температуры 40-80°С, периодическое вакуумирование смеси с подводом теплоты для поддержания ее температуры на 5-15°С выше температуры кипения при давлении вакуумирования и повышение давления до исходного значения с последующим отделением экстракта (SU 1286232 А1, 30.01.1987).

Данный способ неприемлем для использования в качестве экстрагентов сжиженных газов, имеющих критическую температуру ниже 40°С, жидкостей с температурой кипения ниже 40°С, а также для экстракции термолабильных и легко окисляющихся веществ. Помимо того, недостатком данного способа является высокая удельная энергоемкость из-за низкого КПД использования энергии фазового перехода экстрагента для разрушения клеточной структуры сырья, что обусловлено локализацией зоны кипения на теплоподводящей поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства средства для обработки растений, предусматривающий последовательное экстрагирование биомассы микромицета Mortierella spinosa var. sterilis неполярным экстрагентом в надкритическом состоянии, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой и смешивание первого экстракта с твердым остатком, в котором предусмотрена возможность проведения каждой стадии экстрагирования при подводе извне ультразвуковых механических колебаний или их создания в экстракционной смеси на каждой стадии, начиная со второй, путем конденсации в экстракционной смеси паров экстрагента или диспергирования сжиженного газа (RU 2200396 С2, 20.03.2003).

Недостатком этого способа является высокая удельная энергоемкость из-за низкого КПД использования энергии фазового перехода для разрушения клеточной структуры сырья, что обусловлено относительно равномерным распределением по объему экстракционной смеси конденсируемых пузырьков паров экстрагентов.

Техническим результатом изобретения является сокращение удельных энергозатрат.

Этот результат достигается тем, что в способе производства средства для обработки растений, предусматривающем последовательное экстрагирование биомассы микромицета Mortierella spinosa var. sterilis неполярным экстрагентом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой и смешивание первого экстракта с твердым остатком, согласно изобретению в качестве неполярного экстрагента используют сжиженный газ, а, по меньшей мере, на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.

Способ реализуется следующим образом.

Сухую биомассу микромицета Mortierella spinosa var. sterilis последовательно экстрагируют неполярным сжиженным газом, например двуокисью углерода или закисью азота, по известной методике (Касьянов Г.И. и др., Обработка растительного сырья сжиженными и сжатыми газами - М.: АгроНИИТЭИПП, 1993 - 40 с.), водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой в известной последовательности (RU 2146314 С1, 27.07.1998) при известных рекомендуемых параметрах для каждой стадии экстрагирования (RU 2000066 С, 07.09.1993), после чего первый экстракт, полученный на стадии экстрагирования неполярным сжиженным газом, и твердый остаток, полученный после завершения всех стадий экстрагирования, смешивают с получением целевого продукта. По меньшей мере на первой, а предпочтительно на каждой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения, соответствующего давлению насыщенных паров экстрагента при температуре экстрагирования.

Образование каждого пузырька газовой фазы в экстракционной смеси сопровождается созданием ударной волны, разрушающей клеточную структуру биомассы. Как известно, действие ударной волны ослабевает пропорционально квадрату расстояния от эпицентра, то есть в данном случае от места образования пузырька газовой фазы. При сбросе давления в экстракционной смеси частицы биомассы служат центрами парообразования и большинство пузырьков образуется непосредственно на поверхности частиц биомассы. Обработка экстракционной смеси вводимыми извне ультразвуковыми колебаниями, как это предусмотрено в наиболее близком аналоге, обладает достаточно низким КПД из-за низкого КПД ультразвуковых излучателей, рассеивания ультразвука в стенке экстракционной емкости, взаимодействия вводимых и отраженных на границах раздела фаз ультразвуковых волн в экстракционной смеси. Создание ударных волн при переходе жидкого аммиака, жидкого хлороводорода или жидкого фтороводорода в экстракционной смеси в газовую фазу или конденсация паров воды, как это предусмотрено в наиболее близком аналоге, является более эффективным по сравнению с введением извне ультразвуковых колебаний или подводом теплоты при вакуумировании экстракционной смеси, как в первом аналоге. Однако образование или конденсация пузырьков газовой фазы в этом случае происходит за счет теплообмена с жидкой фазой экстракционной смеси, то есть на некотором расстоянии от частиц биомассы, что обусловливает в наиболее близком аналоге по сравнению с предлагаемым способом большие удельные затраты энергии на разрушение клеточной структуры биомассы и на получение целевого продукта соответственно. При этом названная разница будет тем больше, чем больше количество стадий экстрагирования, на которых производят разрушение структуры биомассы, и чем больше значение гидромодуля на этих стадиях экстрагирования, и составит от 1,7 до 5 раз для традиционно используемых значений гидромодуля.

Следует отметить, что изменение фазового состояния экстрагента на первой стадии экстрагирования изменяет состав первого экстракта и целевого продукта соответственно. Опытным путем установлено, что первый экстракт и твердый остаток соответствуют ТУ 9365-004-16539818-03 и ТУ 9289-026-45111441-01, содержат в качестве действующих веществ эйкозатетраеновую, эйкозапентаеновую кислоты и хитозан. Для подтверждения возможности использования целевого продукта в качестве иммуностимулятора и регулятора роста растений из-за неидентифицированного состава сопутствующих веществ была проведена серия сравнительных опытов по обработке растений продуктами, полученными по предлагаемому способу и по наиболее близкому аналогу. Обработку осуществляли равными количествами препаратов в пересчете на суммарное содержание в них хитозана, эйкозатетраеновой и эйкозапентаеновой кислот. В качестве тест-объектов использовали пшеницу сорта Скифянка и огурцы сорта Королек.

Обработку пшеницы осуществляли на предпосевной стадии и по вегетации в фазе выхода в трубку при расходе препаратов 0,5 мг/т и 0,5 мг/га соответственно. Достоверной разницы во всхожести, энергии прорастания, развитии фитопатогенов и урожайности не обнаружено.

Обработку огурцов осуществляли на предпосевной стадии и по вегетации в фазе цветения при расходе препаратов 1 г/т и 10 мг/га соответственно. Достоверной разницы во всхожести, энергии прорастания, облиственности, развитии фитопатогенов и урожайности не обнаружено.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить удельные энергозатраты на производство средства для обработки растений.

Формула изобретения

Способ производства средства для обработки растений, предусматривающий последовательное экстрагирование биомассы микромицета Mortierella spinosa var. sterilis неполярным экстрагентом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой и смешивание первого экстракта с твердым остатком, отличающийся тем, что в качестве неполярного экстрагента используют сжиженный газ, а, по меньшей мере, на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.