Установка и методы, описанные здесь, предназначены, прежде всего, для испытания, демонстрации и учебных целей. Однако, они могут обеспечить стабильное производство 40 граммов сухой спирулины в день (этого достаточно, чтобы обеспечить пищевой добавкой 10-20 детей). Мы стремимся показать, что удовлетворительные результаты могут быть достигнуты при очень низких затратах (аквариумный насос, небольшое количество первоначальной культуры, и т.д.).

1. Основные факторы, влияющие на рост спирулины

1.1 Питательная среда

Жидкость, используемая для производства спирулины, является раствором минеральных солей в воде. Эта жидкость должна снабдить спирулину всеми химическими элементами, в которых она нуждается. PH фактор питательной среды (то есть, ее уровень щелочности) должен быть между 8 и 11. Есть различные рецепты для питательной среды спирулины. Показанный здесь – один из самых простых, но не самый дешевый.

Таблица №1

Таблица №2

1.2 Температура

Температура среды культуры имеет прямое влияние на скорость роста спирулины. Эта водоросль довольно устойчива к снижению температуры до 3-5°C выше ноля. Заметный рост начинается при температуре выше 20°C. И при 35-37°C достигает своего максимума. При превышении этой температуры возможна гибель урожая от перегрева. А после нескольких часов при температуре выше 43-44°C вся спирулина может погибнуть. Обратите внимание, что резкие изменения температуры снижают урожайность.

1.3 Свет

Очень сильный свет (прямой солнечный) может быть опасным при следующих обстоятельствах:

· при холодной культуре (ниже 14-15°C), особенно при внезапном резком увеличении освещенности;

· при очень теплой культуре, из-за возможности перегрева;

· при очень растворенной культуре (прозрачность больше 6 см);

· когда культура восстанавливается (после перегрева).

Если произошло что-либо из вышеперечисленного необходимо побеспокоиться о затенении бассейна.

С другой стороны, когда концентрация и температурные условия соответствуют оптимальным, выращивание спирулины следует производить именно на открытом солнечном свету.

1.4 Перемешивание

Очень важно, по крайней мере, время от времени (2-4 раза в день), перемешивать спирулину. При чрезмерном перемешивании возможно повреждение спирулины (фрагментов, видимых под микроскопом), что вызовет появление пены. Определенные типы центробежных насосов, так же как и падающая вода с плесканием, особенно вредны. Модуль, предложенный здесь, обеспечивает непрерывное перемешивание культуры, используя аквариумный электрический насос. Для маленьких объемов культуры (меньше чем 100 литров), можно использовать маленький аквариумный компрессор, чтобы перемешивать культуру воздушными пузырьками. Последний метод очень удобен для содержания резервной культуры.

2. Описание модуля

2.1 Оборудование

Фляга живой спирулины;

Покрытый бассейн с полной поверхностью 4 кв.м, состоящий из:

- 2 листов 0,2-миллиметрового полиэтилена

- 4 полукруглых дуг

- 3 жердей 4 м. длиной

- доски или кирпичи, для постройки стен.

Электрический аквариумный насос 220V 5-7 W (для перемешивания и сбора урожая);

1000 литров питательной среды (вода, удобрения и минеральные соли согласно используемому рецепту).

Специальная измерительная линейка с приклеенным белым пятачком в начале, лакмусовая бумага, чтобы измерить pH фактор, термометр.

Фильтр для сбора урожая.

Возможно: экструдер и сушилка со сменными подносами.

Маленький воздушный аквариумный компрессор 220V 5W.

2.2 Устройство покрытого бассейна

Выбранный участок должен быть открытым плоским местом (или слегка затенным, если климат очень жаркий), размером 2 м на 8 м. Бассейн должен быть построен согласно рисункам, используя кирпичи, шлакобетонные блоки, доски, саман или любой другой материал. Если присутствуют термиты, под пленку необходимо поместить минимум сантиметровый слой пепла. Если есть грызуны, под пленку необходимо положить достаточно мелкую металлическую сетку или листовое железо . Разумно, но необязательно использовать двойную пленку, особенно если ее толщина менее 0,2. Во всех случаях поверхность бассейна должно быть тщательно выровнена прежде, чем укладывать пленку.

Дуги, поддерживающие прозрачное покрытие водоема, могут быть сделаны из 6-8-миллиметровых железных прутов или бамбука. Дуги могут быть треугольными или полукруглыми. Прозрачное покрытие (сельскохозяйственный полиэтилен, АНТИУЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ, если возможно), необходимо зафиксировать с трех сторон при помощи земли или камней. Одну длинную сторону оставляют свободной, чтобы обеспечить доступ к культуре.

3. Подготовка питательной среды

Используемая вода должна быть пригодной для питья, и если возможно с низким содержанием кальция (меньше чем 100 мг кальция на литр). Немного соленая вода также может использоваться (до 4-5 г/литр NaCl, тогда соль в рецепте должна быть опущена). По Таблице 1 можно определить необходимое количество веществ для приготовления нужного количества питательной среды.

Важно: нитрат аммония здесь использовать нельзя!

Вещества, указанные в круглых скобках, не являются необходимыми, по крайней мере, в начале или в зависимости от качества используемой воды. Например, хлорид кальция (или известь) нужно добавлять, если используется очень мягкая вода (меньше чем 10 мг кальция на литр). Вода, которая даже умеренно богата сульфатом (больше чем 20 мг/литры) позволяет отказаться от сульфата калия, при условии, что нитрат калия используется как обозначено (если нитрат натрия используется, сульфат калия становится важным для его калия).

Добавление зеленого чая предотвращает осаждение железа (багрянистое окрашивание после разбавления солей железа чаем нормально).

Растворите сульфат железа в стакане воды прежде, чем добавить его к раствору; затем добавьте сульфат магния, который должен быть предварительно растворен в небольшом количестве воды. Этот раствор может быть сохранен в течение нескольких дней прежде, чем использовать его (в этом случае, его нужно хранить в защищенном от света месте).

4. Увеличение объема и контроль роста

4.1 Измерение концентрации культуры спирулины

Концентрация культуры может быть измерена интенсивностью ее цвета, для этого используется линейка, в начале которой перпендикулярно прикреплен небольшой белый диск. Этот инструмент погружают в воду до тех пор, пока диск перестанет быть видимым. Глубина погружения диска считывается с линейки. Культура растворена, если диск остается видимым на глубине 5-6 см; глубина 2-3 см показывает культуру, готовую к производству. Глубина менее 2 см указывает, что культура должна быть растворена, или пора собирать урожай. В хороших условиях спирулина удваивается каждые 2-4 дня, пока не достигнет максимальной концентрации (прозрачность <1,5 см). Между 1,5 см и 3,5 см, плотность культуры изменяется приблизительно линейно, так, при 1,5 см ≈ 0,5 г/литр (вес высушенной спирулины в литре среды) и при 3 см ≈ 0,25 г/литр.

4.2 Получение 50-литрового объема предкультуры

Если культуры спирулины мало (несколько кубических сантиметров), возьмите половину этого количества и растворите его в 0,25 литрах питательной среды, например в хорошо вымытой прозрачной пластмассовой бутылке. Держите остальную часть образца в запасе. Сильно растворенная спирулина очень нежна; избегайте выставлять ее на прямой солнечный свет, или сильно встряхивать. Поместите культуру в яркое место, но без прямого солнечного света; осторожно перемешивайте ее один раз в день и ждите, когда она станет плотного зеленого цвета (прозрачность <3 см).

В зависимости от начального количества спирулины эта первая фаза роста может занять 1-4 недели. Затем нужно систематически разбавлять культуру, удваивая ее объем дополнением питательной среды каждый раз, когда прозрачность станет меньше чем 3 см. В хороших условиях эти последовательные растворения должны производиться каждые 2-4 дня. После этого культуру можно поместить на открытое солнечное место, при условии, что ее температура никогда не будет подниматься выше 37-38°C. В данный момент ее необходимо вручную перемешивать не менее четырех раз в день. При достижении объема суспензии 30 литров, для перемешивания можно использовать электрический насос. А в качестве резервуара можно использовать пластиковый бассейн, или корзину, вымощенную полиэтиленовой пленкой. Пока объем суспензии меньше 50 литров, выходной шланг насоса необходимо частично зажать или использовать краник, чтобы уменьшить перемешивание и получить мягкое движение всей жидкости. Продолжайте процесс последовательных растворений, пока не получите 50 литров сконцентрированной культуры (прозрачность <2,5 см).

Обратите внимание, что щелочность pH жидкости имеет тенденцию увеличиваться, когда спирулина разрастается (это необходимо отслеживать с помощью лакмусовой бумаги). Щелочность новой среды приблизительно 8,5, а по мере роста культуры pH фактор может повыситься до 10 или даже 11. Последнее указывает, что среда культуры должна быть разбавлена водой.

Промышленная установка

4.3 Отделяем мини бассейн и засеваем его 50 литрами предкультуры

Чтобы избежать слишком сильного растворения, в начале необходимо использовать четверть бассейна, то есть поверхность 1 м2. Необходимо сделать мини бассейн. Для этого можно использовать жердь (или любой другой подобный предмет) перебросив его через основной бассейн, на расстоянии в один метр от его меньшей стороны, Отгороженная поверхность 1 м2, будет выложена полиэтиленовым листом 1,5 м. x 1,5 м. Не повредите при этом лист полиэтилена основного (главного) бассейна! Проверьте герметичность мини бассейна залив в него 100 литров воды. Подождите несколько часов. Если вода не вытекает, добавьте удобрения к этой воде, чтобы получить 100 литров питательного раствора и добавьте 50 литров плотной культуры; включите насос и ждите, пока эта новая культура не станет плотной снова (прозрачность <2 см). При достижении прозрачности < 2 см, уберите временную перегородку (так же как и пленку мини бассейна), позвольте спирулине растечься по всему главному бассейну и добавьте 250 литров питательной среды. Если глубина жидкости менее 10 см, необходимо добавить чистой воды. Ждем пока спирулина снова дорастет до прозрачности < 2 см и добавляем еще 600 литров питательной среды. Теперь бассейн содержит 1.000 литров культуры (4 м2 и 25 см глубиной).

5. Сбор урожая

Когда концентрация спирулины повышается и прозрачность культуры становится меньше 2-3 см, необходимо производить сбор урожая. Это лучше всего делать утром, если вы собираетесь ее высушить. Но наиболее разумно ее съесть непосредственно после отжима (в качестве бутерброда или сливочного сыра).

Сбор урожая на промышленной ферме

5.1 Фильтрование

Оборудование для сбора урожая состоит из аквариумного насоса и фильтра. Заборный патрубок насоса нужно поместить на поплавок и обернуть двумя слоями противомоскитной сетки, чтобы он не перекрывался. Производительность насоса должна быть отрегулирована так, чтобы фильтр не был под давлением, а только непрерывно подпитывался. Для этого можно использовать зажим, поднять фильтр выше уровня резервуара или отрегулировать выходной кран насоса. Фильтрующий элемент должен быть тщательно закреплен и не допускать подтекания. Жидкость, вытекающая из фильтра, должна быть фактически бесцветной. После 15-20 минут фильтрования, остановите насос и позвольте содержимому фильтра отстояться и стечь в течение 2-3 минут. Если фильтр наполнился менее чем на три четверти, включите насос еще на 15-20 минут.

В качестве фильтрующего элемента рекомендуется использовать подкладочную лавсановую ткань (полиэстер) с ячейкой от 30 до 60 микрон в два слоя. Так же можно использовать и другие ткани с очень плотной набивкой (особенно шелк), хотя они недолговечны. После использования фильтр нужно как можно быстрее и тщательно вымыть и высушить в тени.

5.2 Отжим

Когда из фильтра стечет вода, его необходимо отсоединить от насоса. Закрыть входное отверстие и сжать пасту спирулины вручную, чтобы выдавить как можно больше жидкости. После данной операции у спирулины должна быть консистенция сливочного сыра. Важно: с этого момента спирулину нужно рассматривать как молоко или мясо. Следите за правилами гигиены и сроком хранения! Если спирулину не сушить то она должна быть употреблена в пищу в течение часа после отжима (максимум два дня в холодильнике, при заморозке время может быть увеличено).

Чтобы отжим происходил эффективно его нужно производить сразу же после фильтрования!

Если спирулина не будет сушиться, отжатая паста должна быть взвешена и полученное число, разделенное на четыре, будет соответствовать весу сухой спирулины. Масса "колбасы" пасты может быть измерена непосредственно в фильтре. При диаметре 4,5 см каждый сантиметр содержит эквивалент приблизительно 4 г сухой спирулины.

Спирулина как напиток в кафе

5.3 Экструдирование и сушка

Сушка – хороший способ сохранить спирулину на длительный срок (по крайней мере, год, если это правильно сделать). Полная сушка должна быть закончена меньше чем за четыре часа. Но если используется горячая сушка, то температура не должна быть выше 50°C, чтобы не разрушить витамины и жирные кислоты. Для этого пасту спирулины нужно экструдировать в форме спагетти.

При маленьких количествах это можно сделать, выдавливая пасту через большой шприц. Если пасты больше 200 г лучше воспользоваться специальным экструдером или кулинарным шприцем. Паста выдавливается на специальные подносы в один слой. После чего подносы размещаются в сушильном шкафу. Шкаф должен быть устроен таким образом, чтобы исключить попадание внутрь прямого солнечного света, насекомых и грызунов и при этом обеспечить хорошую вентиляцию (лучше принудительную). Полностью высушенная спирулина легко отделяется от подносов и ее можно измельчить (хоть до пылеобразного состояния).

5.4 Условия хранения

Сухую спирулину необходимо хранить в защищенном от прямого солнечного света и притока свежего воздуха месте. Для этого можно использовать банки, непрозрачные фляги, и т.д. В таких условиях пищевые качества спирулины сохраняются в течение года и более.

Важно: во время хранения спирулины ее нельзя касаться руками (используйте чистые резиновые перчатки).

Однажды высушенная спирулина во время хранения никогда не должна намокать (за исключением непосредственно перед употреблением).

6. Уход за культурой

6.1 Добавление удобрений

После сбора урожая необходимо компенсировать элементы поглощенные спирулиной. Это делается путем добавления смеси сельскохозяйственных удобрений пропорционально количеству собранной спирулины.

Состав смеси удобрений

Смешайте эти вещества очень тщательно (лучший метод – перетереть их в ступке) и держите смесь в сухом месте. После каждого сбора урожая, необходимо взвесить собранную спирулину (сухой вес или четверть веса пасты спирулины после отжима). На каждый грамм собранной спирулины, добавьте 1,5 г (около одной чайной ложечки) смеси в бассейн. Если длина собранной "колбасы" после отжима была измерена – 6 г смеси (приблизительно четыре чайных ложечки) должны быть добавлены на каждый сантиметр "колбасы" при ее диаметре 4,5 см. !!!По мнению переводчика количество замещающих удобрений должно быть в 20 !!! раз меньше!!!

6.2 Добавление воды и контроль температуры культуры

Уровень резервуара должен остаться постоянным. Измеряйте его глубину регулярно и добавляйте необходимое количество воды. В очень горячем климате, возможно, придется прибегнуть к открыванию бассейна для снижения температуры. Помните: 35-37°C оптимально; никогда не позволяйте температуре подниматься выше 40°C! В таких случаях бассейн необходимо защитить москитной сеткой.

Бассейн также можно затенить во время самой горячей части дня, например, накрыв его тканью. Затенение в 50 % очень незначительно снижает производительность. Затенение и открытие должны периодически регулироваться согласно максимальной температуре культуры.

6.3 Чистка

Чтобы предотвратить постепенное ухудшение питательной среды, и компенсировать углерод, поглощенный спирулиной, небольшая часть жидкости культуры должна регулярно возобновляться. В период хорошего производства, и в зависимости от pH фактора, нужно удалять несколько литров среды каждый день и заменять их тем же объемом новой среды. Среда, которая будет выброшена, должна быть взята из жидкости, выходящей после фильтра во время сбора урожая, чтобы не терять спирулину.

PH фактор культуры нужно проверять ежедневно полоской лакмусовой бумаги. В стабильных условиях он должен быть между 10 и 10,5. Более высокая цифра указывает, что больше питательной среды должно быть удалено и заменено новой. Если pH фактор ниже 10 следует временно отказаться от подмены рабочей среды.

Хотя метод очень прост, но тратит впустую большое количество удобрений, которые выбрасываются с чистками. Другие методы восстановления содержания углерода описаны в книге J.-P. Jourdan.

Использованную питательную среду нельзя выливать непосредственно на землю (соленость, и pH фактор слишком высоки), но ее можно восстановить, дав отстояться в резервуаре с непрерывной подачей воздуха компрессором в течение 15 – 20 дней.

7. Контроль качества

7.1 Визуальные качества

Свежая паста спирулины должна быть очень темно-зеленой, почти без запаха и вкуса. Сине-красный оттенок указывает, что она была выжата слишком сильно, или, что превышен ее срок хранения (в последнем случае может присутствовать запах тухлых яиц).

Сухая спирулина хорошего качества должен быть очень темно-зеленой, с характерным слабым запахом (морских водорослей или грибов) и иметь слабый вкус. Сине-бирюзовый оттенок указывает на слишком сильное освещение, что не опасно, но сильно ухудшает пищевые свойства).

7.2 Мини-тесты по качеству

Если немного измельченной до состояния пудры спирулины оставить в стакане воды на время от нескольких минут до нескольких часов она окрасится в глубокий синий цвет. Это главный белок спирулины – phycocyanin. Отсутствие такой окраски указывает на плохую сушку (слишком горячую), или подделку. Слабая окраска может указывать на сверхсильный отжим или деградацию продукта перед или во время высыхания (слишком медленная сушка).

8. Временные перерывы – поддержание культуры без производства

Чтобы "отдохнуть", культуру временно разбавляют, в случае необходимости ее концентрация должна быть возвращена к умеренной плотности (прозрачность приблизительно 3 см). PH фактор должен быть ниже 10.5 (чистку производить в случае необходимости). Наконец, резервуар культуры должен быть сильно затенен (помещая белую ткань, покрытие, листья пальмы, и т.д., на пластмассовом покрытии). Но не полная темнота! В очень горячие периоды, обязательно оставьте отверстия, защищенные противомоскитной сеткой. Воду необходимо время от времени доливать (проверять уровень).

9. Примечания

Не забывайте всегда держать маленькое количество культуры (несколько литров) в целях безопасности, в защищенном месте, без слишком большого количества света и со случайным перемешиванием (или лучше, перемешиванием пузырями, с маленьким аквариумным компрессором).

Регулярно удаляйте любые инородные тела из резервуара со спирулиной.

Подходящие индикаторы для определения рН 

действительно ли компоненты для раствора легко найти в местном масштабе?

Культура spirulina требует единственного компонента, который не является классическим сельскохозяйственным удобрением: бикарбонат натрия. Этот продукт, однако, очень распространен, потому что он используется для пищи животных и в других областях. Кроме того, возможно заменить его древесным пеплом.