СПОСОБ СВЧ-ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к процессам электромагнитной обработки зерна с целью его дезинфекции, и может быть использовано для обработки зерна при длительном хранении.

Известны способы стерилизации комбикормов от различных возбудителей болезней с помощью СВЧ энергии при параметрах 10-17 кВт/час на 1 ц.(См. Бородин И.Ф. Кузнецов С.Г. Воздействие импульсного электромагнитного поля сверхвысокой частоты на микроорганизмы. Вестник сельскохозяйственной науки.- 1991. N 3. С.84. ), а также способы обработки семян импульсным магнитным полем, заключающиеся в воздействии на семена подачей однократного импульса магнитного поля при, этом длительность импульса выбирают в диапазоне 5-90 мс, а амплитуду индукции магнитного поля- в диапазоне 1,0-9,0 ТЛ ( см. А.С. N 880288, 1790837, кл. A 01 C 1/00, 1981. 1993г.).

Недостатком известных способов уничтожения или угнетения микроорганизмов являются значительные затраты электроэнергии и недостаточная производительность.

Известен также способ для обеззараживания семян зерновых культур от болезней, принятый авторами за прототип, с помощью ВЧ-установки, производительность которой 1-2 т/ч, мощность 60кВт, частота 13,56 МГц. Время нагрева 2-5 минут, температура 40-50^oC (см.Новиков В.А. Юдин А.А. Перспективы применения энергии сверхвысоких частот. Техника в сельском хозяйстве, -1988. N 5- с.34-35).

Известно также устройство для СВЧ-обработки семян, принятое авторами за прототип, содержащее дозатор, источник электромагнитной энергии, объемный резонатор, полую диэлектрическую вставку, имеющую скатные лотки, запредельные волноводы ( см. А.С. N 1787346 кл, А 01 С 1/00,1993г.).

Недостатком известного способа и устройства прототипа являются низкая производительность, длительная обработка по времени и сложность конструкции устройства,
Цель изобретения повышение производительности и эффективности хранения зерна сельскохозяйственных культур, сокращение времени обработки с применением физического метода для обеззараживания зерна, предназначенного для длительного хранения и использования для промышленной переработки фуража, используя при этом наименьшие энергозатраты, и упрощение конструкции устройства,
Сущность способа заключается в следующем.

Семена ячменя в наших опытах сорта Циклон определяют на болезни по ГОСТУ 12044 81. Семена стерилизуют 96%-ным спиртом в течение 1 минуты, высевают в стерильные чашки Петри с питательной средой (пивное сусло с агаром) и помещают в термостат при температуре 25-26^oС, Через 3 и 8 дней проводят наблюдение за развитием колоний, число которых подсчитывают. Затем колонии отсевают в пробирки и чашки Петри для определения. Виды грибов определяют по определителям (см, ГОСТ 1244081; Пидопличко Н.М. Грибы паразиты культурных растений: Определитель в трех томах, -Киев: Наукова Думка, 1977.). Зараженные семена с помощью транспортера-дозатора подают в металлическую емкость при открытых заслонках, затем транспортер-дозатор отключают, заслонки закрывают, от магнетрона по волноводу подают СВЧ энергию, при этом диапазон частоты 2745±135 МГц и частота повторения импульсов 400 Гц, при длительности импульса воздействия 2: 2,5 Mс, импульсной мощности магнетрона 0,9•10⁶ Вт и средней мощности 1000 Вт, средней длине волны 10 см с экспозицией 24-26 секунд. Магнетрон посредством волновода подключен к металлической емкости через днище, снабженное диэлектрической прокладкой, что дает возможность равномерной и полной обработке зараженного зерна, транспортируемого навстречу потоку СВЧ энергии, при выше указанных параметрах. Парные выходные патрубки расположены на линии уровня днища, что также способствует полной обработке зерна. После отключения магнетрона зерно высыпают из емкости. Берут зерно на микробиологический анализ на питательной среде сусло-агар. На 7-ой день определяют содержание микофлоры в зерне. Результат опыта показал полное обеззараживание зерна по сравнению с контрольным.

Обеззараживание зерна в нашем опыте ячменя, сорта Циклон проведен по следующим предшественникам:
Д.1. Озимый ячмень бессменная культура без удобрений ( сорт Циклон );
Д.2. Озимый ячмень бессменная культура с удобрением ( N40, P60, К40);
Д.3. Кукуруза на зерно с удобрением ( N40, Р60, К40);
Д.4. Кукуруза на силос с удобрением ( N40, Р60, К40);
Д. 5. Подсолнечник с удобрением ( N40, Р60, К40); с выделенными возбудителями болезни
Alternaria
Drechsiera
Fusarium
Cladosporium
Penicillium
Aspergillus которые даны в таблицах NN 1-5. В опытах обеззараживания зерна СВЧ энергией, температура нагрева 20-30^o С.

Пример 1. ( Контроль ) Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам без применения СВЧ энергии.

В результате опыта определяют наличие микофлоры в зерне.

Пример 2. Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам с применением СВЧ энергии при экспозиции 4 6 секунд.

В результате опыта определяют изменение микофлоры в зерне по сравнению с данными опыта таблицы 1.

Пример 3. Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам с применением СВЧ энергии при экспозиции 8 -12 секунд.

В результате опыта определяют снижение количества микофлоры в зерне в сравнении с данными опыта таблицы 2.

Пример 4. Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам с применением СВЧ энергии при экспозиции 13 -17 секунд.

В результате опыта определяют заметное снижение количества микофлоры в зерне по сравнению с данными опыта таблицы 3.

Пример 5. Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам с применением СВЧ энергии при экспозиции 18 -22 секунд.

В результате опыта определяют снижение количества микофлоры в зерне по сравнении с данными опыта таблицы 4.

Пример 6. Определяют количество и состав микофлоры зерна по предшественникам с применением СВЧ энергии при экспозиции 24 -26 секунд.

В результате проведения опыта определяют полное уничтожение микофлоры зерна, выделенной опытом, СВЧ-энергией при экспозиции 24-26 с и параметрах:
"частота " 2745 ± 135 МГц
"частота повторения импульсов 400 Гц;
"длительность импульса воздействия 2-2,5 микросекунды
"импульсная мощность магнетрона типа МН-29 0,9 10⁶ Вт
"средняя мощность 1000 Вт
"средняя длина волны 10 см
Для осуществления данного способа предложено устройство для СВЧ-обработки зерна, которое представлено на чертеже.

Устройство состоит из металлической емкости 1, которая содержит металлические заслонки 2,3 и выходные патрубки 4,5 обработанного зерна,при этом емкость 1 установлена на металлических опорах 6 и с помощью транспортера -дозатора 7 зерно подается в емкость 1, которая посредством металлического волновода 8 соединяется с источником электромагнитной СВЧ-энергии (например, магнетроном типа МН-29) 9, при этом металлический волновод 8 соединен с емкостью 1 через днище 10, которое снабжено диэлектрической прокладкой 11 овальной формы.

Устройство работает следующим образом.

Открывают заслонку 2 и с помощью транспортера -дозатора 7 подают зерно в емкость 1, установленную на опорах 6.Одновременно электромагнитная энергия от магнетрона 9 по волноводу 8 передается через днище 10 в емкость 1. Транспортируемое зерно движется навстречу восходящему потоку лучей СВЧ-энергии, при этом происходит обработка зерна. Диэлектрическая прокладка 11 овальной формы, которой снабжено днище 10, повышает равномерность электромагнитного поля внутри металлической емкости 1. Через 25 с магнетрон 9 отключают и открывают заслонку 3, обработанное зерно через выходные патрубки 4,5, которые расположены на линии уровня днища 10 поступает в приемный бункер (на фигуре не показано). Овальная форма емкости способствует полному высыпанию обработанного зерна. Затем цикл повторяется.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение имеет преимущества:
"применение СВЧ-энергии для обеззараживания зерна освобождает его от грибов таких родов, как Alternaria, Drechslera при экспозиции 20-25 секунд, от плесневелых грибов родов Cladosporum sp. Penicillium, Aspergillius, при экспозиции 15-20-25 секунд;
-обработанное таким образом зерно может быть предназначено для длительного хранения и использования для промышленное переработки фуража, при экспозиции 25 секунд всхожесть семян утрачивается;
-обработка зерна СВЧ-энергией освобождает его от грибов, которые могут в процессе хранения вызвать самосогревание зерна и его порчу. Кроме того, грибы выделенных родов продуцируют опасные для человека и животных токсины, которые могут попасть в продукты питания;
-установка проста по конструкции и потребляет электроэнергии 4 кВт в час при включении в обычную сеть с напряжением 220 В;
-производительность обработки семян за 1 час 10-15 т при экспозиции 25 с,
-подключение магнетрона к днищу емкости, дает возможность полной обработки зерна восходящим потоком лучей СВЧ-энергии навстречу которым транспортируют зерно;
-диэлектрическая прокладка овальной формы, которой снабжено днище емкости, повышает равномерность электромагнитного поля внутри емкости,
-парные выходные патрубки, расположенные на линии уровня днища, и емкость овальной формы также способствуют полной обработке и высыпанию обработанного зерна. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Использование: сельское хозяйство, в процессах электромагнитной обработки зерна с целью егo дезинфекции, преимущественно для обработки зерна при длительном хранении. Сущность: способ включает воздействие на зерно подачи СВЧ-энергии, при этом диапазон частоты 2745±135 МГц и частоты повторения импульсов 400 Гц при длительности импульса воздействия 2-25 микросекунд, импульсной мощности 0,9•10₆ Вт и средней мощности 1000 Вт, с экспозицией 24-26 с. Устройство состоит из металлической емкости, которая содержит металлические заслонки и выходные патрубки обработанного зерна. Емкость установлена на металлических опорах и с помощью транспортера-дозатора зерно подается в емкость, которая посредством металлического вoлновода соединяется с источником электромагнитной СВЧ-энергии, при этом металлический волновод соединен с емкостью через днище, днищe снабжено диэлектрической прокладкой овальной формы, при этом емкость также выполнена овальной формы. 1 ил., 6 табл.

I. Способ СВЧ-обработки зерна, включающий воздействие на него СВЧ-энергией, отличающийся тем, что воздействие осуществляют в диапазоне частоты 2745 ± 135 МГц и частоты повторения импульсов 400 Гц при длительности импульса воздействия 2 25 мкс, импульсной мощности 0,9 • 10⁶Bт, средней мощности 1000 Вт и экспозицией 24-26 с.