CC BY
38
Технические науки
УДК 631.53.027
ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ ЭМП СВЧ В ПОСЛЕУБОРОЧНЫЙ ПЕРИОД
И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ
Бастрон Андрей Владимирович
к.т.н., доцент кафедры агроинженерии Ачинского филиала Красноярского государственного аграрного университета Россия, г. Ачинск Долгов Иван Вениаминович аспирант кафедры электроснабжения сельского хозяйства Красноярского государственного аграрного университета Россия, г. Красноярск
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы микробиологической зараженности зерна пшеницы в послеуборочном периоде (при хранении, подготовке к переработке), приводится классификация зерна и анализируются существующие методы обеззараживания. Рассмотрены существующие СВЧ-технологии обеззараживания зерна. В качестве объекта исследования предполагается использование зерна пшеницы 4-го класса Контигирская 89, как наиболее сорного и подверженного к интенсивным заражениям.
Ключевые слова: зерно, пшеница, обеззараживание. СВЧ-технологии, электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ).
THE PROBLEM OF DISINFECTING WHEAT EMF SHF IN POST-HARVEST AND WAYS OF ITS SOLUTION
Andrey V. Bastron
C.t.s., Associate Professor of agroengineering Chair Achinsk branch Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, city of Achinsk Ivan V. Dolgov
The post-graduate student of the Department of electricity for agriculture Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, city of Krasnoyarsk
Abstract: this article examines matters relating to the microbiological contamination of wheat in the posleuborocnom period (during storage, preparation for processing), classifies and examines existing grain disinfection methods. Considered existing microwave technology disinfecting of grain. As an object of study assumes the use of wheat grain grade 4 Kontigirskaâ 89, as most sornogo and exposed to intense illnesses.
Keywords: corn, wheat, decontamination. Microwave technology, electromagnetic field of super-high frequency (EMF SHF).
Введение. При разработке основных направлений экономического и социального развития региона к числу приоритетных относятся задачи увеличения валового сбора зерна, снижения потерь в период его хранения. Наряду с ростом урожайности большое внимание уделяется повышению качества зерна, т.е. его биологических, физико-химических и потребительских свойств. Традиционно особое значение для зернового хозяйства страны имеет пшеница. Этой культурой занято около 50% посевных площадей зерновых, в том числе более 45% приходится на долю мягкой пшеницы. Вместе с тем, в условиях ухудшения фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий России, использования сортов, неустойчивых к вредным организмам, снижения применения биологических методов защиты, по существу разрушается основа защиты растений в сфере земледелия. Потребитель часто получает зерно низкого качества, зараженное патогенной микрофлорой. Около 85% возбудителей наиболее значимых болезней злаковых культур представлено грибами, из них 80% - токсикогены [1 - 4].
Особенно быстро нарастает зараженность зерна злаковых культур токсин образующими грибами родов Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Mucor, Trichoderma, Cladosporium и др. [1 - 6].
Цель исследований. Изучить возможность и целесообразность использования ЭМП СВЧ для снижения микробиологической зараженности зерна пшеницы в послеуборочном периоде (при хранении, подготовке к переработке) до нормативных параметров.
Задачи исследований:
- провести анализ существующих способов и методов обеззараживания зерна пшеницы;
- определить роль технологий, использующих ЭМП СВЧ для снижения микробиологической зараженности зерна пшеницы в послеуборочном периоде (при хранении, подготовке к переработке) до нормативных параметров.
Объекты и методы исследований: Объектом исследований являются технологии СВЧ-обеззараживания семян применительно к зерно-вой культуре пшеница Контигирская 89, как наиболее сорной и подвер-женной к интенсивным заражениям [7]. В конечном счете, в результате научных исследований планируется получить зерно 3 класса (таблица 1).
Таблица 1
Потиповая классификация зерна
Наименование показателя Характеристика и ограничительная норма для заготовляемой и поставляемой твердой пшеницы по классам
1-го 2-го 3-го 4-го 5-го
Типовой состав 1-й и 2-й подтипы 2 типа и 5 тип Допускается нетипичная Допускается смесь типов
Зерна пшеницы других типов, %, не более 10 15 15 15 не ограничивается
в том числе белозерной пшеницы 2 4 8 10 то же
Состояние Не греющаяся, в здоровом состоянии
Запах Нормальный, свойственный здоровому зерну пшеницы (без затхлого, солодового, плесневого, постороннего запахов)
Цвет Нормальный, свойственный здоровому зерну данного типа
Допускается Допускаются Допускается Допускается
первая степень обесцененности первая и вторая степени обесцененности потемневшая любая степень обесцененности
Массовая доля клейковины, %, не менее 28,0 25,0 22,0 18,0* Не ограничивается
Качество клейковины, группа не ниже 2 2 2 2 то же
Стекловидность, %, не менее 85 85 70 - Не ограничивается
Натура, г/л, не менее 770 745 745 710 Не ограничивается
Зерна ржи, ячменя и проросшие( по совокупности), относимые к зерновой примеси, %, не более 2,0 2,0 4,0 4,0 В пределах ограничительно й нормы общего содержания зерновой примеси
в том числе проросшие зерна 0,5 0,5 3,0 3,0 5,0
* Твердую пшеницу, соответствующую требованиям 4-го класса по всем показателям, кроме массовой доли и качества клейковины, оценивают 4-м классом с добавлением слова "крупяная".
Использование ЭМП СВЧ открывает новые возможности создания экологически чистых технологических процессов хранения и переработки зерна [1-6, 8]. При этом снижаются энергозатраты и материалоемкость линий, а потребитель получает продукт высокого качества [3].
Сравнительный анализ методов обеззараживания представлен в таблице 2. Таблица 2
Сравнительный анализ методов обеззараживания_
Методы обработки Вид обработки Недостатки
Физические Барботирование, ультразвуковая обработка, скарификация Длительность процесса обработки, необходимость последующей сушки семян, низкая технологичность и трудоемкость процесса
Термические Стратификация, обработка семян паром, воздействие на семена переменными температурами Длительность обработки от нескольких недель до нескольких месяцев, необходимость строго поддерживать заданную температуру
Фото энергетические Лазерная обработка семян, обработка семян импульсным концентрированным солнечным светом (ИКСС), обработка семян импульсным высокочастотным электрическим светом, обработка семян концентрированным светом Низкая производительность
Электрофизичес кие Постоянным электрическим током, полем коронного разряда, электромагнитной энергией
инфракрасного и ультрафиолетового спектров, электромагнитными полями низкой, средней, высокой и сверхвысокой частоты Сложность в подборе режимов и параметров
Биологические Обработка семян веществами, подавляющими рост микроорганизмов и убивающими их Множество элементов и соединений, вредных для здоровья человека
Химические Обработка семян химическими веществами, губительно сказывающимися на патогенной микрофлоре Отрицательное воздействие на окружающую среду, животных, человека, нарушение экологического баланса в природе
Вредоносность разных патогенов, обусловленная их способностью изменять биохимический состав зерна, а также загрязнять его микротоксинами, создает серьезную проблему для предприятий пищевой промышленности. Опасна также ингаляция спор грибов. Ситуация осложняется тем, что на сегодняшний день не существует биологически приемлемых и экономически эффективных способов дезоксидации зерна.
Среди возбудителей болезней, вызывающих явные и скрытые потери зерна, наиболее опасны микроскопические грибы и выделяемые ими микротоксины. Последние существенно влияют на безопасность зерна, продуктов его переработки и хлеба [1, 3, 5, 6].
За время хранения (от 3 до 6 месяцев) в неблагоприятных условиях поверхностное заражение зерна токсикогенными грибами может увеличиться в 35 - 40 раз, внутрисемейное - в 3 - 4 раза. При этом резко возрастает зараженность комплексом Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium. Пораженность этими грибами партий исследуемого хранящегося зерна составляла 50%, из них 10% содержали микотоксины. Это вызывает ежегодно потерю 3 - 4 миллионов тонн зерна и значительное снижение биологической полноценности и безопасности еще примерно 10 миллионов тонн [1, 5].
В связи с этим особое значение приобретает усиление исследований по созданию современных средств борьбы с грибной микрофлорой продовольственного зерна, удовлетворяющих требованиям повышенной экологической и токсикологической безопасности. К таким средствам, безусловно, можно отнести методы обеззараживания продовольственного зерна энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты ЭМП СВЧ.
Как показали исследования Красноярского государственного аграрного университета [1 - 5, 8, 10 - 12], Московского государственного аграрного университета им. В.П. Горячкина [6], Кемеровского сельскохозяйственного института [9], Челябинской государственной агроинженерной академии [13, 14] и других учебных и научных учреждений, под воздействием ЭМП СВЧ изменяются потребительские качества семян, а также их микрофлора.
Заключение. Обработка продовольственного зерна ЭМП СВЧ является одним из перспективных методов для реализации технологий его дезинсекции, дезинфекции. В Красноярском государственном аграрном университете проведены научные исследования и выполнены опытно-конструкторские разработки по созданию и внедрению в СВЧ-технологий обеззараживания зерна, актуальность которых показана в статье.
Следующим этапом исследований может являться разработка технических средств и отработка режимов работы технологий СВЧ-обеззараживания продовольственного зерна, обеспечивающих простоту конструкции, высокую энергоэффективность, легкость внедрения и последующего обслуживания.
Для практической реализации СВЧ-технологий в с.-х. производство необходим единый комплексный научный подход, включающий разработку методики и анализ экспериментальных результатов, оценку существующих и разработку новых технических средств, анализ технико-экономической эффективности и обоснованности применения СВЧ-энергии для процессов дезинсекции, дезинфекции и предпосевной стимуляции семян с учетом конкретных производственных условий.
Список литературы:
1. Головина Т.А. Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы: Дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16: Красноярск, 2004. - 158 с.
2. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т. 2003. - 243 с.
3. Юсупова Г.Г., Коман О.А., Цугленок В.Н. Особенности влияния электромагнитного поля СВЧ на развитие микробов зерна и продуктов его переработки. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т., 2005. - 107 с.
4. Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г., Головина Т.А. Термическое воздействие СВЧ-поля на продовольственное зерно пшеницы. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т. 2005. - 125 с.
5. Юсупова Г.Г., Головина Т.А, Цугленок Г.И. Влияние СВЧ поля на грибную инфекцию зерна. Биология - наука XXI века, 7-ая Пущинская школа - конференция молодых ученых / Сборник трудов. - Пущино, 2003. - С. 270 - 271.
6. Юсупова Г.Г. Деконтаминация зерна и продуктов его переработки от токсикогенных грибов энергией СВЧ-поля // Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». 2008. № 4. С. 19 - 22.
7. Ионова Н.Э., Хохлова Л.П., Валиуллина Р.Н., Ионов Э.Ф. Роль отдельных органов в продукционном процессе у растений яровой пшеницы разного эколого-географического происхождения // Сельскохозяйственная биология. 2009. № 1, с. 60 -67.
8. Цугленок В.Н., Кунгс Я.А. Влияние энергии СВЧ-поля на зараженность и качество зернового хлеба. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2005. - 103 с.
9. Кондратенко Е.П., Соболева О.М., Егорова И.В., Вербицкая Н.В. Изменение качества зерна пшеницы под воздействием поля сверхвысокой частоты // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 5 (127). С. 30 - 37.
10. Бастрон А.В., Исаев А.В. Тепловизионные исследования температурных полей при предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур ЭМПСВЧ // Вестн. Иркутск. гос. с.-х. академии. - 2014. - № 64. - С. 79 - 86.
11. Цугленок Г.И., Бастрон Т.Н., Василенко А.А., Зубова Р.А. Исследование режимов предпосевной обработки семян козлятника энергией СВЧ-поля и ультразвуком // Вестник ИрГСХА. 2014. № 65. С. 117-123.
12. Зубова Р.А., Кулаков Н.В., Бастрон Т.Н., Кожухов В.А. Установка для предпосевной обработки семян кормовых культур с твердой оболочкой энергией СВЧ-поля и ультразвуком // Вестник ИрГСХА. - 2015. № 68. С. 94 - 99.
13. Полевик Н.Д., Попов В.М., Бидянов В.А. Влияние предпосевной СВЧ-обработки семян голозерных сортов ячменя на их продуктивность // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2011. № 8. С. 223-226.
14. Полевик Н.Д., Попов В.М., Бидянов В.А., Грязнов А.А., Панфилов А.Э. Повышение эффективности предпосевной СВЧ-обработки семян // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2012. № 5. С. 23.
