Харьковская инженерная компания Установки УФ обеззараживания воды, воздуха, оборудование для агропромышленного комплекса
+3805734xxxxx, +3805734xxxxx, +3805734xxxxx, Показать телефоны

Обеззараживание зерна озоном

Обеззараживание зерна озоном

Проблема

При длительном хранении зерна в силосе или буртах, наблюдается размножение в зерне различных микроорганизмов и плесневых грибков. В результате их жизнедеятельности в зерновой массе накапливаются токсины, которые приводят к быстрой порче зерна. При накоплении токсинов более 5 мг в 1 кг зерна запрещено его дальнейшее использование. Для предотвращения микробиологического заражения зерна осуществляется его обеззараживание. Как правило, для этого используется метод химического обеззараживания при помощи ядохимикатов таких как: хлорпикрин, металилхлорид, фостоксин, Витавакс и др.).

Проведенные в последние десятилетия исследования показали, что метод химического обеззараживания не всегда обеспечивает необходимую эффективность дезинфекции зерна. Было обнаружено, что у некоторых типов микроорганизмов, присутствующих в зерне, наблюдается увеличение устойчивости к действию ядохимикатов, используемых в процессе его обеззараживания. То есть для достижения требуемой эффективности обеззараживания необходимо применять повышенные дозы протравителей, или использовать новые более эффективные и дорогие химические препараты, которые обладают высокой токсичностью. Кроме того, существует предел использования ядохимикатов, после которого дальнейшее их использование становится опасным.

Поиск альтернативных методов обеззараживания

К наиболее эффективным методам дезинфекции зерна на сегодняшний день можно отнести различные электрофизические методы обеззараживания, такие как: обеззараживание зерна ускоренными электронами, мощным рентгеновским или гамма излучением, токами высокой и сверхвысокой частоты, ультрафиолетовым облучением и др., а также озонирование. Все эти методы характеризуются высокой эффективностью обеззараживания, но имеют свои особенности. Так с помощью электрофизических методов можно организовать непрерывное обеззараживание зерна в потоке. Во времена Советского Союза этот метод эффективно использовался для обеззараживания зерна, поставляемого на экспорт (так в ильичёвском морском порту (Украина) для обеззараживания зерна в потоке использовались ускорители электронов серии ЭЛВ). Однако, несмотря на высокую эффективность обеззараживания, применение электрофизических методов связано с достаточно большими капитальными затратами. Поэтому очень остро встал вопрос поиска такого метода обеззараживания, который бы имел высокую эффективность и его внедрение не вызывало бы больших капитальных затрат. Одним из таких методов является обеззараживание зерна озонированием.

Озонирование - как эффективный, экономичный и безопасный метод обеззараживания зерна

Озон обладает высокой окислительной способностью, что обеспечивает его высокую бактерицидную эффективность. Озонирование позволяет:

  • продлить срок безопасного хранения зернового материала в 1,25 ... 2 раза;
  • на 20 ... 30% сократить потери хранящегося зерна;
  • предотвратить порчу и потерю зерна за счет уничтожения плесневых грибков и паразитов, которые размножаются в зерне при его хранении;
  • во много раз замедлить скорость прорастания хранящегося зерна;
  • улучшить качество зерна, за счет повышения сахарного и аминокислотного состава;
  • отказаться от применения токсичных химических протравителей, которые используются для борьбы с вредителями и микроорганизмами;
  • снизить затраты на хранение зерна.

При применении озонирования следует принять во внимание, что для осуществления обеззараживания зерна не требуется применения никаких дополнительных реагентов - озон образуется непосредственно из атмосферного воздуха и для его образования необходимо только подключить установку к электрической сети.

Процесс озонирования осуществляется путем продувки озоно-воздушной смесью силосов или буртов. Продолжительность озонирования (экспозиция) и концентрация озона зависят от культуры, степени заражения продукта и его объема. В процессе обработки озон одновременно уничтожает как вредителей зерна (хрущак, мукоед, долгоносик и  др. насекомые), так и патогенные микроорганизмы (пеницилиум, фузариум, фомопсис т.д.), а также разрушает продукты их жизнедеятельности (микотоксины), тогда как в традиционных методах защиты для этих целей используются отдельно инсектициды и фунгициды.

Обработка зараженного патогенной микрофлорой и плесневыми грибами зерна озоном снижает содержание колоний плесневых грибков в 2,5 ... 3 раза, во столько же раз уменьшается содержание вырабатываемых этими грибами токсинов. При этом погибает более 95% клещей, жуков и насекомых-вредителей, которые размножаются в зерне. Полное их вымирание наступает через 2 … 3 недели после озонирования. Озонирование зерна является экономически выгодным, эффективным и экологически чистым, так как после обработки зерна озоном не остается никаких химически опасных продуктов распада.

Таблица 1. Эффективность использования озона для борьбы с некоторыми вредителями

Вредители

 

Численность живых жучков через месяц после обработки, шт.

Эффективность уничтожения, %

До озонирования

После озонирования

Рисовый долгоносик

3000

114

96,2

Зерновой точильщик

632

11

98,2

Булавоусый хрущак

145

0

100

 

Эффективность использования озона для обеззараживания зерна показана на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Эффективность обеззараживания зерна озоном

Как видно из этого рисунка, при достижении параметра озонирования СТ значения 650 ... 700 мгО3∙ч/м3, количество микроорганизмов, которые находятся в зерне, уменьшается примерно в 9 ... 10 раз, в плесневых грибов - в 6 ... 7 раз. Стойкий эффект сохраняется в течение нескольких недель, при этом снижается восприимчивость зерна к различным видам инфекций и заболеваний, в том числе и к головневым болезням.

Сушка зерна

Взаимодействие озона с растительным материалом вызывает в нем снижение энергетического уровня связей влаги, ускоряет процесс его сушки и повышает его эффективность.

Так сушка зерна в озоно - воздушной среде кроме эффективного обеззараживания обеспечивает и улучшает качественные показатели зерна, предотвращает процессы самосогревания, а также улучшает показатели всхожести.

Исследование эффективности использования озонирования при сушке влажного зерна проводились на зерне (тритикале) с исходной влажностью 27 ... 29%. Через 6 часов с момента начала сушки контрольная партию зерна имела влажность 13,5 ... 14,0%, опытная партия (которая была обработана озоном) имела такие же показатели влажности через 4 часа. То есть озонирование зерна обеспечивает сокращение времени сушки на 2 часа, что на 10 ... 15% снижает затраты на процесс его сушки. Эта технология может быть реализована на любой сушилке отечественного и зарубежного производства.

Рисунок 3. Эффективность использования озонирования при сушке зерна

Оборудование для обеззараживания зерна

На практике процесс озонирования зерна осуществляют совместно с его активным вентилированием. Это дает возможность не только обеспечить высокую эффективность обеззараживания, но и поддерживать оптимальную влажность хранящегося зерна. Учитывая, что зерно хранится или в силосах, или в буртах в зернохранилищах, возможно два варианта осуществления процесса озонирования.

Первый вариант сводится к нагнетанию озоно-воздушной смеси в систему распределительных вентиляционных каналов, которые встроены в конструкцию силоса или установлены на полу зернохранилища. Периодичность и продолжительность озонирования выбирается с учетом влажности зерна и его заражённости микроорганизмами. Как правило, озонирование зерна осуществляется в течение нескольких суток один раз в две-три недели. Что даёт возможность при помощи одной установки осуществить озонирование нескольких зернохранилищ. Технические характеристики установки обеззараживания зерна озоном приведены в таблице 2.

 

Таблица 2. Основные технические параметры  установки для обработки зерна озоном БОЗОН-Х.К

Параметр

Ед. изм.

Значение

20К

50К

100К

400К

600К

1

Производительность по озону

гО3

20

50

100

400

600

2

Расход воздуха

м3

315

625

1250

3750

7500

3

Объём зернохранилища

м3

≤ 50

≤ 125

≤ 250

≤ 1000

≤ 1500

4

Мощность

кВт

1,0

1,5

2,5

7,5

10,5

5

Габариты:

 

 

 

 

 

 

-          длина

мм

1000

1500

1500

2500

3500

-          ширина

мм

500

500

650

650

950

-          высота

мм

650

650

650

1425

1650

6

Масса

кг

54

65

85

460

525

Установка выполнена в мобильном варианте, что обеспечивает возможность использования одной установки для озонирования нескольких зернохранилищ. Озон производится в процессе высоковольтного электрического разряда непосредственно из атмосферного воздуха, что позволяет использовать установку практически в любых условиях. Для получения озона необходимо только подключить установку к трехфазной электрической сети напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Никаких дополнительных химических веществ установка не потребляет. Учитывая, что установка состоит из нескольких отдельных модулей путем подключения или отключения отдельных модулей достаточно легко регулировать количество производимого установкой озона.

Второй вариант озонирование зерна основан на использовании локальных генераторов озона, которые построены на основе вентиляционных колонн. 

Озонирование зерна осуществляется путём подачи озоно-воздушной смеси внутрь бурта. При этом необходимо принимать во внимание, что эффективное озонирование зерна осуществляется на расстоянии не более 1 м от оси вентиляционной колонны. Поэтому для обработки зерна необходимо одновременно использовать несколько таких колонн, которые должны быть расположены на расстоянии 1,5 ... 2 метра друг от друга. Кроме того, необходимо принимать во внимание, что озон очень вреден для организма человека. Хотя озон очень быстро (в течение 20 ... 30 минут) превращается в безопасный кислород, при использовании озонирующих колонн необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности.

Основные технические параметры озонирующих колонн приведены в таблице 3.

Таблица 3. Основные технические параметры озонирующей колонны БОЗОН-10Г

Параметр

Ед. Изм.

Значение

1

Производительность по озону

гО3

10

2

Расход воздуха

м3

100

3

Давление воздуха на выходе колонны

Па

250

4

Мощность

кВт

0,30

5

Уровень звукового давления

дБ

61

6

Габариты:

 

 

 

-          длина

мм

2000

 

-          ширина

мм

450

 

-          высота

мм

350

7

Маса, не более

кг

25

 

Выводы

Использование озона для обработки хранящегося в зернохранилищах зерна позволяет обеспечить его защиту от различных вредителей и микроорганизмов, а также обеспечить надежное его хранение без использования токсичных протравителей. Кроме того, озонирование эффективно отпугивает различных грызунов (мыши, крыс, кротов и др.), что исключает необходимость в проведении специальных мероприятий по дератизации зернохранилищ и обеспечивает его дезодорацию. Озонирование замедляет прорастание зерна. Использование озонирования при хранении зерна положительно влияет на уменьшение расходов энергоресурсов, расходуемых на уменьшение его влажности. Также следует учесть, что озон относится к экологически безопасным веществам. Он очень быстро (в течение нескольких десятков минут) превращается в обычный кислород, не наносит никакого вреда здоровью человека или окружающей среде. И наконец, применение озона увеличивает экспортный потенциал производителей и зернотрейдеров.