способ обеззараживания зерна

Формула изобретения

Способ обеззараживания зерна, включающий обработку его полем СВЧ, отличающийся тем, что поле СВЧ подают в слой материала периодически для перемещения влаги в зерновке от ее центра к поверхности, затем с помощью поля СВЧ нагревают поверхность зерновки до предельного максимального значения температуры, зависящего от типа зерна, выдерживают при данной температуре, периодически обрабатывая зерновой слой полем СВЧ, затем охлаждают воздухом насыщенным озоном с концентрацией от 0,16 г/м³ до 2 г/м³ в зависимости от исходной степени зараженности зерна и требуемых показателей зараженности зерна, при охлаждении материал перемешивают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к обеззараживанию зерна.

Известны способы обеззараживания от засоренности фуражного зерна споровыми грибами рода Fusarium, Aspergillus и головневых грибов, заключающиеся, в основном, в механической очистке его, например способ обезвреживания токсичных кормов, предусматривающий последовательное, многократное шелушение зерна (патент RU 2346743, опубликованный 28.09.2006). Однако данный способ повреждает оболочку зерна, что ограничивает его применение в других технологических процессах и снижает сроки сохранности зерна.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ обеззараживания зерна, при котором его увлажняют, выдерживают в увлажненном состоянии в течение 3-15 минут, а затем обрабатывают в поле сверхвысокой частоты (Патент RU 563938, опубликованный 09.09.1977).

Недостатками известного способа является небольшое время воздействия СВЧ поля на зерно и, как следствие, недостаточное уничтожение на поверхности зерна паразитных грибов, необходимость увлажнения материала, что усложняет технологические линии, снижает производительность установок.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффекта обеззараживания зерна, увеличение производительности, снижение материалоемкости процесса.

В результате использования предлагаемого способа обеззараживания зерна вышеуказанный технический результат достигается тем, что из технологического процесса исключены операции увлажнения и отлежки материала, обработку сухого материала ведут полем СВЧ, дополнительно поле СВЧ подают в слой материала периодически для перемещения влаги в зерновке от ее центра к поверхности, затем с помощью поля СВЧ нагревают поверхность зерновки до предельного максимального значения температуры, зависящего от типа зерна, выдерживают при данной температуре, периодически обрабатывая зерновой слой полем СВЧ, затем охлаждают воздухом насыщенным озоном с концентрацией от 0,16 г/м³ до 2 г/м³ в зависимости от исходной степени зараженности зерна, требуемых показателей зараженности зерна, при охлаждении материал перемешивают.

Данный способ позволяет обеззараживать зерно без его увлажнения, а комбинация теплового воздействия и обработки озоном повышает эффективность обеззараживания и увеличивает производительность установок.

Реализация способа поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема установки для реализации предлагаемого способа обеззараживания зерна, включающая: модуль СВЧ-конвективной обработки с мешалкой зерна 1; управляющее устройство 2; блок питания магнетронов 3; блок магнетронов 4; датчик температуры зерна 5; вентилятор 6; озонатор 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Сухое зерно загружают в модуль СВЧ-конвективной обработки 1. Управляющее устройство 2 управляет работой блока магнетронов 4 таким образом, чтобы обеспечить периодическое воздействие поля СВЧ на зерно, находящееся в модуле 1. Периодическое воздействие СВЧ поля на зерно призвано обеспечить перемещение влаги из центра зерновки к ее поверхности.

Известно, что даже в сухом зерне существует неравномерное распределение влаги по его объему. Наибольшую влажность имеет центр зерновки и слои эндосперма, расположенные ближе к зародышу. При таком распределении влаги длительное воздействие поля СВЧ может привести к перегреву центра зерновки и потере им товарных качеств. Периодическое воздействие СВЧ полем призвано осуществить следующий процесс. При первом воздействии полем СВЧ на зерновку в большей степени разогревается ее центр. Возрастает давление паров влаги в центре зерновки и влага под действием этих паров и за счет градиента температур начинает перемещаться по капиллярам к поверхности зерновки. Длительность СВЧ воздействия устанавливают таким, чтобы нагреть центр зерновки не выше предельной температуры (как правило, не выше 55°C). Воздействие СВЧ поля выключают с помощью программного устройства 2, а затем опять включают. Постепенно происходит перемещение влаги от центра зерновки, к ее поверхности. Важно организовать периодическое воздействие СВЧ поля таким образом, чтобы создать перепад влажности в зерновке, когда его поверхность будет иметь большую влажность, чем центр. Время включения/выключения СВЧ поля определяют, проводя предварительные экспериментальные исследования зерна различных культур в диапазоне их кондиционной влажности. Например, для зерна пшеницы при диапазоне влажностей 11 14%. Полученные экспериментальным путем временные интервалы заносят в устройство управления 2.

После того как устройство управления 2 выполнит программу по перемещению влаги к поверхности зерна, начинается процесс поддержания температуры зерна на требуемом уровне. Устройство управления 2 получает от датчика температуры 5, установленного в зерновом слое модуля 1, информацию о температуре зерна Т_з и управляет блоком магнетронов 4 таким образом, чтобы в течение заданного времени поддерживать температуру зерна Т_з на требуемом уровне. Температура зерна, которую устройство управления должно поддерживать и время, в течение которого должен длиться этот процесс определяют экспериментальным путем для культуры зерна, вида и степени его зараженности. Полученные экспериментальным путем данные заносят в устройство управления 2.

После завершения процесса температурного обеззараживания зерна устройство управления выключает магнетроны 4 и включает вентилятор 6 с озонатором 7 и мешалку зерна в модуле 1. Начинается продувка зерна озоно-воздушной смесью роз. В процессе обработки озоном зерно перемешивают, чтобы достичь наибольшего эффекта обеззараживания его поверхности. Бактерицидные свойства озона известны давно, но в сочетании с тепловым воздействием поля СВЧ достигается больший эффект. Концентрация озона меняется в диапазоне от 0,16 г/м³ до 2 г/м³ в зависимости от исходной степени зараженности зерна. Время действия озона определяют в предварительном экспериментальном исследовании в зависимости от исходной степени зараженности зерна, требуемых показателей зараженности зерна после обработки по данному способу. После истечения заданного времени процесс обработки зерна завершается.

Например, для обеззараживания данным способом фуражного зерна влажностью 20% необходимо включать магнетроны на 3 секунды каждые 30 секунд в течение 10 минут для того, чтобы влага переместилась из центра зерновки на поверхность и при этом центр зерновки не нагрелся выше 55°C, затем в течение 2 минут магнетроны включают на 10 секунд каждые 20 секунд для поддержания температуры в 75°C на поверхности зерновки, после зерно охлаждают озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 1,4 г/м³, при охлаждении материал перемешивают.