Сушка сырья лекарственных культур и применяемое сушильное хозяйство и оборудование.
Удаляемый процент воды при сушке очень различается в зависимости от частей растения, являющихся лекарственным сырьём. Зелёная трава и корни в момент уборки содержат приблизительно 70-85% воды, одревесневшие части растений – около 50%, семена и сухие плоды 10-15%, сочные, мясистые плоды (винограда и огурцов) – до 85-95%.
Содержание воды в листьях показывает определённые связи с экологическими условиями места произрастания растения: при водном произрастании оно составляет около 95-98%, при гигрофитном – около 80-90%, при мезофитном – около 80%, а при ксерофитном – содержание воды может быть менее 60%. Содержание воды зависит также от возрастного состояния растения. Молодые органы являются более оводнёнными, в то время как при старении содержание воды в них в большинстве случаев падает. Падение содержания воды во время плодоношения и, соответственно созревания семян нужно принимать как один из характерных процессов старения. Это ещё раз подчёркивает, что части растений при полной воздушной сухости всё ещё содержат примерно 8-15% воды. Даже в эксикаторе над концентрированной серной кислотой семена неделями ещё сохраняют влажность 6 и более процентов воды.
Фармакопеями Советского Союза VIII-X и России XI изданий определены следующие максимально-допустимые влажности лекарственного сырья: лексырьё, представляющее корневища и корни 10-14% (только валерианы – до 15%), кору – 13 -15%, побеги – 11-14%, траву – 12 — 14%, листья – 10 – 14%, плоды – 10 – 18%, почки – 10 – 13%, семена – 10 – 13%, цветки – 11- 14%.
Естественная сушка лекарственного сырья имеет два следующих способа:
1) сушка на солнце и 2) сушка в тени. Сушку на солнце можно производить лишь тех растений, лекарственным сырьём которых являются семена и зрелые сухие плоды. Они в процессе сушки не умирают, а впадают в состояние покоя. Устойчивыми к прямым солнечным лучам являются активные вещества некоторых сухих плодов и алкалоиды некоторых растений, содержащиеся в траве, листьях и незрелых плодах. К таким алкалоидоносным растениям относятся паслён дольчатый и птичий. Солнечную сушку сырья паслёна дольчатого в больших объёмах успешно применяли в советское время в двух специализированных совхозах.
Трава и незрелые плоды паслёна дольчатого использовались для выработки гормональных препаратов. Для их промышленного производства требовался большой объём лекарственного сырья. Возможность солнечной сушки на открытых площадках определила район выращивания этого ценного лекарственного растения. По этой причине районы промышленного возделывания паслёна дольчатого были сосредоточены в условиях сухих субтропиков на орошаемом земледелии Южного Казахстана и Таджикистана (в совхозах «Имени Фрунзе» юга Казахской ССР и «Теджене» Туркменской ССР).
Высокая обеспеченность рабочей силой и дешёвый способ консервации сырья (травы и незрелых плодов) – солнечная сушка на открытых площадках с твёрдым покрытием оказались определяющими факторами сосредоточения производства паслёна в этих совхозах. Однако важностью задачи снижения себестоимости сырья и вырабатываемых из него препаратов, определила необходимость поиска более дешёвого и эффективного способа консервации сырья этого растения. Усилиями учёных ВИЛАРа и его Казахстанской ЗОС был найден другой более эффективный способ консервации убранной травы – способ силосования сырой массы, поступающей непосредственно от уборочных агрегатов в силосные траншеи. Этот способ консервации не только удешевил выращиваемое лекарственное сырьё, но и облегчил способ более полного извлечения из сырья готового продукта (соласодина).
Способ консервации сырья паслена силосованием травы позволяет вести промышленное его выращивание во многих районах России. Паслён дольчатый хорошо растёт и развивается в условиях средней полосы России, особенно при рассадной культуре.
Большинство лекарственных растений при полной солнечной сушке теряют свои активные вещества. Однако при устойчивой сухой и жаркой погоде не следует исключать солнечную подсушку травы при раздельной уборке многих лекарственных растений, что может значительно сократить затраты на окончательной искусственной сушке сырья. Полную естественную сушку этого большинства лекарственных растений можно сушить только в тени.
Консервация сырья лекарственных растений способом естественной сушки в тени с использованием солнечного тепла применялась с древнейших времён. Наиболее эффективные приспособления и сооружения сушильного хозяйства использовали монахи – бинедиктивинцы в эпоху возрождения. С этого времени устройства сушилок, работающих на солнечном обогреве, и их оборудование претерпевало различные усовершенствования. До наших дней дошли весьма эффективные сушилки (сушильные склады, или помещения), работающие на солнечном тепле, но производительность таких сушилок всё же низкая. На рисунках 1-6 изображены некоторые сушильные помещения и их оборудование на солнечном обогреве. Такие сушилки могут использоваться при производстве небольшого объёма сырья малотоннажных культур, поступающего от уборки урожая или от их заготовок в дикорастущих зарослях.
Небольшие объёмы выращенного или заготовленного в естественных условиях произрастания дикорастущих лекарственных растений можно сушить без больших затрат в тени. Для этого можно использовать крытые железом или рубероидом хорошо проветриваемые чердаки домов и производственных помещений. При этом железная кровля должна быть окрашена в тёмный цвет, хорошо нагревающаяся на солнце. Ещё лучше аккумулирует и сохраняет солнечное тепло мягкая кровля из рубероида. Железная кровля быстрее нагревается днём и остывает ночью, а кровля из рубероида медленнее нагревает чердак, но также медленнее и меньше охлаждает чердачное помещение ночью. суточные колебания температуры под железной крышей более зависимы от дневных и ночных колебаний температуры, чем под крышей, крытой рубероидом. Кровля из рубероида во много раз дешевле и проще в изготовлении, но не так долговечна, как кровля из железа, что необходимо учитывать при сооружении сушильных и складских помещений для естественной сушки и хранения лекарственного сырья и других продуктов сельскохозяйственного производства. Кроме того, для естественной сушки можно использовать крытые тока с твёрдым покрытием. Цементобетонные полы нежелательны, так как на них плохо сохнет сырьё. При использовании для естественной сушки сооружений с цементобетонными полами необходимы устройства многоярусных, решётчатых полок или каркасов для сушильных решёт. Нижняя полка или решето таких устройств должны размещаться не менее чем на 50 см от пола. Открытая сторона сушильного навеса должна быть сориентирована в соответствии с розой ветров, отдавая предпочтения северной или северо-восточной сторонам.
При расширенном возделывании лекарственных и ароматических растений необходимо строительство комплекса сушилок, включающего в себя как сушилки естественной, так и искусственной сушки. Искусственная сушка имеет ряд преимуществ по сравнению с естественной сушкой. Различные приспособления для естественной сушки, отличающиеся дешевизной сооружения и оборудования, могут решать лишь вспомогательную роль при определённых условиях (жаркой, сухой погоде, небольшом объёме поступающего сырья малотоннажных культур, убираемых в основном вручную, и др.). Несмотря на дороговизну сооружений и оборудования, сушилки искусственной сушки отличается высокой производительностью, ускоренным высушиванием сырья, вплоть до моментального, и не связаны с сезонными и погодными условиями.
Сушильные комплексы искусственной сушки, производительностью до и более 1000 тонн сухого сырья лекарственных культур в сезон имелись в советское время в специализированных лекарственных совхозах «Имени Орджоникидзе» Хмельницкой области УССР, «Большое Можейково» Гродненской области БССР, «Краснодарском» Краснодарского края, «Лекарственном» Новосибирской области и других, а также на заготовительных пунктах заготконтор В/о «Союзлекраспром».
Сушильные комплексы этих хозяйств были оборудованы сушилками различных типов: паровыми сушилками СПК-45; СПК-90 и СПК-135; огневыми СКО-45 и СКО-90, агрегатами АВМ-150, зерновыми барабанными сушилками СЗСБ-4,0 и СЗБС-8, напольными, каркасными и конвейерными сушилками различной производительности.
В качестве сушащего агента использовался пар и нагретый воздух, производимый воздухонагревателями ТАУ и ТГ-1,5, ВПТ-400 и ВПТ-600, работающими на жидком топливе.
Все названные агрегаты, производящие тепло для искусственной сушки, работали на печном и дизтопливе, даже парообразующие котлы котельных совхозов работали также на жидком топливе. Дешевизна энергоносителей в советское время позволяла совхозам и заготконторам В/о «Союзлекраспром» работать с большой прибылью. Монопольно завышенные цены на энергоресурсы в России и на Украине привели к банкротству всех специализированных лекарственных совхозов. Их имущество, в том числе и сушильное хозяйство, было разрушено и разграблено. Только в Беларуссии, не имеющей в достатке собственных энергетических ресурсов, продолжают успешно работать два специализированных лекарственных совхоза (один в Брестской и один Гродненской областях).
Для возрождения промышленного производства (выращивания и заготовок) лекарственного сырья потребуется заново создавать сушильные комплексы. Чтобы достичь конкурентоспособного производства, нужно максимально использовать одновременно сушилки естественной и искусственной сушки. При этом сушилки искусственной сушки должны иметь отдельные котельные, оборудованные котлами, работающими на дешёвом твёрдом топливе (дровах, опилках, отходах лекарственного и сельскохозяйственного растениеводства, а также угле или магистральном газе при его наличии). Для такого сушильного комплекса подходят легко сооружаемые и недорогие многосекционные напольные сушилки, которые при жаркой погоде и небольшом объёме поступления сырья могут работать на естественном обогреве, а при дождливой летней погоде и в осеннее время — на искусственном обогреве. Обогрев может быть водяной или паровой. Для такого обогрева хорошо подходят пароводяные котлы КВ-200, КВ-300 и более мощные. Котёл КВ-200 способен обеспечить паром две паровые сушили СПК-90, а КВ-300 – две сушилки СПК-135 или двух – трёхсекционные напольные сушилки, с сушильной площадью 30 кв. м. каждой секции. Сезонная производительность такого сушильного комплекса порядка 650-700 тонн сухого сырья. Стоимость в ценах 2010 года порядка 5 – 6 млн. рублей.
При ежегодном промышленном выращивании или заготовках 600 – 650 тонн лекарственного сырья окупаемость строительства сушильного комплекса не превысит 3-х лет. Однако для начинающих возделывать или заготовлять лекарственное сырьё в таких объёмах строительство такого сушильного комплекса будет не под силу, так как затраты на выращивание или заготовки таких объёмов превысят 3 – 4 раза стоимость строительства такого комплекса.
В Германии сушильные комплексы такой производительности работают круглый год как самостоятельные промышленные предприятия. Они сушат не только сырьё лекарственных и пряных культур, но и продукцию плодоводства и овощеводства, объединяя в кооператив фермерские хозяйства, поставляющих различную продукцию растениеводства.
В 80 – 90 годах прошлого века в системе потребительской кооперации в большинстве сельскохозяйственных районов были созданы и успешно работали промкомбинаты по переработке овощей и фруктов, том числе консервацией методом сушки.
При проектировании и строительстве сушильного комплекса можно ориентироваться данными немецкого учёного 40-х годов прошлого века Манневитца (Mannewitz), полученные опытным путём. Он установил, что для искусственной сушки одной тонны травы мяты перечной, содержащей 80% воды, в каждый час требуется 1200 куб.м. воздуха, нагретого до 45°С. Такое количество воздуха в час испарять и отводить 52 кг воды. При таких условиях 1 тонна травы мяты будет высушиваться до влажности 12,5% за 13 часов. Эти данные могут быть использованы при определении необходимых затрат тепла и мощности необходимого отопительного котла, а также площади сушильного помещения, чтобы сохранить выращенный урожай, или объём заготовленного сырья.
Строительство такого сушильного комплекса должно вестись при компетентной консультации, так как даже незначительные технические ошибки могут отразиться на его эффективной работе. При этом нужно учитывать многие обстоятельства, чтобы сооружаемый комплекс ни в коем случае не стоял в защищённом от ветра месте и в подветренной стороне высоких зданий, деревьев и т.д. Сушилки и склад готовой продукции не должны стоять непосредственно на земле, чтобы влажность земли не оказывала отрицательного влияния на процесс сушки высушиваемого продукта, необходима хорошая гидроизоляция.
В складе готовой продукции нужно избегать цементных полов, если всё же они используются, то должны быть покрыты керамической плиткой, или для хранения сырья были оборудованы стеллажи, нижние полки которых должны иметь просвет от пола не менее 50 см.
Стены сушильного помещения и склада готовой продукции лучше использовать из кровельных досок, закреплённых горизонтально в виде жалюзи с перекрытием горизонтального направления просвета или металлическими из чёрного кровельного металла, окрашенных в тёмные цвета.
Кровля крытых токов, сушильного помещения и склада готовой продукции должны быть также из материалов, окрашенных в тёмные цвета и аккумулирующих тепло: кровельного железа, рубероида и т.п. Кровля из рубероида особенно хорошо накапливает тепло днём и удерживает его в ночное время, поддерживая его круглосуточно, но недолговечна. Металлическая кровля также хорошо накапливает тепло днём, но быстро остывает ночью, создавая значительные перепады температур в течение суток, особенно в осеннее время. Однако металлическая кровля долговечна и может служить многие годы.
Сушильное помещение и склад готовой продукции обязательно должны быть оснащены приточно-отточной вентиляцией. Безупречной и постоянной вентиляции в складе готовой продукции и сушильном помещении можно достигать напротив лежащими окнами и люками, оборудованными жалюзи. Однако воздушный поток в сушильном помещении не должен превышать 2-3 м/сек., так как при более сильном сквозняке высыхающее сырьё может беспорядочно раздуваться, образуя сгустки и гнёзда, чем будет нарушаться процесс равномерного высыхания сырья: в гнёздах сырьё будет пересыхать, а в сгустках оставаться не досохшим. Регулирование воздушного потока в сушильном помещении и в складе готовой продукции имеет первостепенное значение, Однако нужно обратить внимание и на то, чтобы ни в коем случае прямые солнечные лучи непосредственно не попадали на сушащее и хранящееся сырьё, вследствие чего оно выгорает и в большинстве случаев теряет свои биологически активные вещества. Кроме того, нужно сделать всё необходимое, чтобы в дождливую и сырую погоду даже самые мелкие осадки в виде капелек дождя или снежинок не могли попадать на сушащийся продукт и сухое сырьё. Это можно обеспечить хорошими замками на жалюзи, которые позволяют притворять или полностью закрывать щели в зависимости от погоды и направления ветра.