СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И ОЧИСТКИ ЗЕРНА ОТ СПОР ПЛЕСНЕВЫХ ГРИБОВ И МИКОТОКСИНОВ Российский патент 2013 года по МПК B02B5/00 A01F25/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к послеуборочной обработке и хранению зерна.

Известны технологии послеуборочной обработки зерна, содержащие площадку для временного хранения влажного зерна, машину первичной очистки, бункеры с активным вентилированием, сушилку, машину вторичной очистки и хранилище обработанного зерна (З.Л.Тиц и др. Машины для послеуборочной поточной обработки семян. - М.: Машиностроение, 1967, 447 с.). Недостатком известной технологии обработки зерна является включение операций, при которых в зерне развиваются плесневые грибы, появляются их споры и зерно пропитывается микотоксинами.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению является система мониторинга и очистки зерна от микотоксинов [Патент RU №2369437 С1, 12.02.2008], которая содержит транспортное средство, площадку временного хранения влажного зерна, бункеры активного вентилирования, машину первичной очистки зерна, сушилку зерна, машину вторичной очистки зерна и хранилище обработанного зерна, лабораторию оценки качества поступающего на обработку зерна, базу статистических данных, блок прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна, лабораторию на чипе для проведения мониторинга наличия микотоксинов в очищенном зерне, машину физико-механической очистки зерна от микотоксинов, агрегат адсорбционной очистки зерна от микотоксинов и агрегат ультрафиолетового и когерентного облучения зерна. Все входящие в систему устройства соединены или связаны между собой.

Недостатками известной системы являются наличие технологических процессов, способствующих развитию спор плесневых грибов, низкая производительность данных технологических процессов, что приводит к более интенсивному заражению зерна микотоксинами, относительно низкая производительность системы.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение производительности системы мониторинга и очистки зерна от спор плесневых грибов и микотоксинов, повышение эффективности очистки зерна от спор грибов и предотвращение развития плесневых грибов во всех операциях технологического процесса.

В результате использования предлагаемого изобретения происходит увеличение производительности системы, повышение эффективности очистки зерна от спор грибов и предотвращение развития плесневых грибов во всех операциях технологического процесса.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемую систему мониторинга и очистки зерна от микотоксинов, содержащую транспортное средство, площадку временного хранения влажного зерна, бункер активного вентилирования, машину первичной очистки, сушилку зерна, машину вторичной очистки, хранилище обработанного зерна, лабораторию оценки качества зерна, базу статистических данных, блок прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна, лабораторию на чипе для проведения мониторинга наличия микотоксинов в очищенном зерне, машину физико-механической очистки зерна от микотоксинов, агрегат адсорбционной очистки зерна от микотоксинов, агрегат ультрафиолетового и когерентного облучения зерна, дополнительно введены в технологическую линию временного хранения и активного вентилирования и в технологическую линию сушки зерна два модуля СВЧ обеззараживания, при этом один модуль СВЧ соединен с бункером активного вентилирования, а второй модуль СВЧ установлен между машиной первичной очистки зерна и сушилкой зерна и соединен с блоком прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведена общая схема системы мониторинга и очистки зерна от микотоксинов.

Предлагаемое устройство содержит транспортное средство 1, доставляющее с полей зерно на обработку, лабораторию оценки качества поступающего на обработку зерна 2, машину первичной очистки 3, сушилку зерна поточного действия 4, машину вторичной очистки 5, хранилище обработанного зерна 6, базу статистических данных 7, содержащую информацию эффективности вариантов ранее проведенной обработки зерна, блок прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна 8, машину интенсивной очистки зерна от спор и микотоксинов грибов 9, электронную лабораторию на чипе для проверки очищенного зерна на содержание спор и микотоксинов грибов 10, установку для полной очистки зерна от микотоксинов с применением адсорбентов и электрофизических устройств атоксикации 11, площадку временного хранения влажного зерна 12, агрегат интенсивного ультрафиолетового и когерентного облучения 14, бункер активного вентилирования 13, модули СВЧ обеззараживания зерна 15 и 16.

Все конструктивные элементы соединены и связаны между собой следующим образом. Транспортное средство 1 соединено с машиной первичной очистки 3 и площадкой временного хранения влажного зерна 12, которая дополнительно связана с агрегатом интенсивного ультрафиолетового и когерентного облучения 14, соединена с машиной первичной очистки 3. Машина первичной очистки 3 связана с блоком прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна 8, последний, в свою очередь, связан с лабораторией оценки качества поступающего на обработку зерна 2, базой статистических данных 7 и с бункерами активного вентилирования 13, который соединен с первым модулем СВЧ обеззараживания зерна 15, машиной первичной очистки 3, машиной вторичной очистки 5 и сушилкой 4, которая соединена с машиной первичной очистки 3, со вторым модулем СВЧ обеззараживания зерна 16 и с машиной вторичной очистки 5, последняя соединена с хранилищем обработанного зерна 6, связана с лабораторией на чипе мониторинга микотоксинов в очищенном зерне 10 и соединена с машиной физико-механической очистки зерна от микотоксинов 9, которая соединена с хранилищем обработанного зерна 6, связана с лабораторией на чипе мониторинга микотоксинов в очищенном зерне 10 и соединена с агрегатом адсорбционной очистки зерна от микотоксинов 11, последний соединен с хранилищем обработанного зерна и с лабораторией на чипе мониторинга микотоксинов в очищенном зерне 10, и последняя связана с базой статистических данных 7. Модули площадка временного хранения влажного зерна, машина первичной очистки, бункер активного вентилирования, СВЧ обеззараживания зерна представляют собой технологическую линию временного хранения и активного вентилирования зерна. Модули машина первичной очистки, СВЧ обеззараживания зерна, сушилка зерна поточного действия представляют собой технологическую линию сушки зерна.

Система мониторинга и очистки зерна от спор плесневых грибов и микотоксинов работает следующим образом.

Из каждого транспортного средства, привозящего с полей от комбайна зерно, пробоотборником отбирают представительную пробу. В лаборатории 2 электронными приборами замеряют влажность, засоренность, объемный вес и под микроскопом оценивают степень зараженности пробы зерна спорами плесневых грибов. Устанавливают виды плесневых грибов и их микотоксины. Результаты предварительной оценки заносят в базу статистических данных 7. В блоке прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна 8 находят оптимальный технологический маршрут и набор машин, которые будут обрабатывать зерно. По предыстории в выбранном маршруте прогнозируют возможную степень развития плесневых грибов и конечное содержание микотоксинов в обработанном зерне.

Проводят обработку зерна по прогнозируемому технологическому маршруту - машиной первичной очистки на решетах и в воздушном потоке удаляют сорняки, крупные примеси и легко удаляемые споры грибов, затем сушат зерно на сушилке 4, технологический участок «модуль СВЧ обеззараживания - бункер активного вентилирования» позволяет осуществить дезинфекцию зерна и интенсифицировать процесс сушки, при этом зерно сначала проходит через модуль СВЧ дезинфекции 16, где снижается засоренность спорами плесневых грибов, за счет давления водяных паров влага переходит из внутренних слоев зерна к поверхности и более быстро снимается при конвективной сушке, увеличивая производительность зерносушилки. При большой зараженности зерно можно повторно отправить на модуль СВЧ обеззараживания 16, количество циклов СВЧ обработки определяется в блоке прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна 8. Сухое зерно очищают на машине вторичной очистки 5. Далее в лаборатории на чипе 10 осуществляют контроль содержания микотоксинов в обработанном зерне. Если содержание микотоксинов превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию), то проводят на машине 9 физико-механическую очистку. Повторно в лаборатории на чипе 10 определяют содержание в зерне микотоксинов. Если при вторичном контроле содержание токсинов превышает ПДК, то осуществляют окончательную очистку на агрегате 11 адсорбционной очистки зерна от микотоксинов и зерно помещают в хранилище.

В период интенсивной уборки зерновых культур и недостаточной производительности сушилки часть влажного зерна размещают на площадке 12 для временного хранения влажного зерна и в бункерах 13 активного вентилирования. На площадке 12 во влажном зерне интенсивно развиваются плесневые грибы. Для прекращения их развития влажное зерно ворошат (перелопачивают) машинами и включают агрегат интенсивного облучения ультрафиолетовыми и когерентными лучами 14. Технологический участок «модуль СВЧ обеззараживания - зерносушилка» также позволяет осуществлять дезинфекцию зерна и интенсифицировать процесс сушки. Перед подачей зерна в бункер активного вентилирования оно проходит через модуль СВЧ обеззараживания 15, где также происходит его нагрев и перераспределение в нем влаги. В бункерах активного вентилирования 13 обеззараженное полем СВЧ зерно подсушивается, причем скорость его сушки за счет предварительного нагрева в СВЧ-поле выше, чем при стандартной технологии. Для увеличения эффекта обеззараживания зерно может прогоняться через бункера активного вентилирования 13 и модуль СВЧ обеззараживания 15 несколько раз. Количество циклов зависит от первичной степени зараженности зерна и требуемой производительности и качества очистки и определяется в блоке 8 прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна. В дальнейшем зерно обрабатывается в поточной линии по описанной технологии очистки от микотоксинов.

Если поточная линия может без накопления на площадках обработать все зерно, то его сразу направляют на предварительную очистку 3 в сушилку 4, вторичную очистку 5 и в склад 6 на хранение. Обработка зерна в существующем традиционном технологическом режиме частично очищает зерно от спор грибов, а высушивание до 14% влажности задерживает прорастание спор и развитие плесневых грибов. В пункте 10 отбирают пробу на микотокстны и проводят ее с применением электронной лаборатории на чипе. При зараженности зерна микотоксинами свыше предельно допустимой концентрации (ПДК) проводят операцию 10 механического удаления поверхностного слоя зерна и при необходимости электрофизическое обезвреживание в пункте 11. В редких случаях необходимо применять ферменты, расщепляющие и нейтрализующие микотоксины, или адсорбенты, притягивающие молекулы микотоксинов.

Если поточная линия не может в реальном времени обработать все зерно, то часть зерна подают на площадку временного хранения влажного зерна 12 в бункеры активного вентилирования 13. Из базы данных 7 получают информацию о том, как быстро будут развиваться плесневые грибы при временном хранении на площадке и в бункерах активного вентилирования при измеренных в лаборатории 2 параметрах влажности и засоренности зерна. На основании статистических данных предыстории принимают решение - сколько времени допустимо хранить влажное зерно на площадке 12 и сколько циклов СВЧ-обработки зерна в бункерах активного вентилирования необходимо сделать, чтобы добиться требуемого качества очистки зерна. И если по прогнозу на основании прошлого опыта при временном хранении на площадке в расчетное время заражение зерна микотоксинами превысит ПДК, то это зерно в предлагаемой системе обрабатывается на площадке ультрафиолетовыми или когерентными лучами для прекращения роста плесневых грибов.

Система мониторинга и очистки зерна от микотоксинов содержит транспортное средство, площадку временного хранения влажного зерна, бункер активного вентилирования, машину первичной очистки, сушилку зерна, машину вторичной очистки, хранилище обработанного зерна, лабораторию оценки качества зерна, базу статистических данных, блок прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна, лабораторию на чипе для проведения мониторинга наличия микотоксинов в очищенном зерне, машину физико-механической очистки зерна от микотоксинов, агрегат адсорбционной очистки зерна от микотоксинов, агрегат ультрафиолетового и когерентного облучения зерна. Дополнительно введены в технологическую линию временного хранения и активного вентилирования и в технологическую линию сушки зерна два модуля СВЧ обеззараживания. Один модуль СВЧ соединен с бункером активного вентилирования, а второй модуль СВЧ установлен между машиной первичной очистки зерна и сушилкой зерна и соединен с блоком прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки зерна от спор грибов и предотвращение развития плесневых грибов во всех операциях технологического процесса. 1 ил.

Система мониторинга и очистки зерна от спор плесневых грибов и микотоксинов, содержащая транспортное средство, площадку временного хранения влажного зерна, бункера активного вентилирования, машину первичной очистки, сушилку зерна, машину вторичной очистки и хранилище обработанного зерна, лабораторию оценки качества поступающего на обработку зерна, базу статистических данных, блок прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна, лабораторию на чипе для проведения мониторинга наличия микотоксинов в очищенном зерне, машину физико-механической очистки зерна от микотоксинов, агрегат адсорбционной очистки зерна от микотоксинов и агрегат интенсивного ультрафиолетового и когерентного облучения зерна, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены в технологическую линию временного хранения и активного вентилирования, состоящую из площадки временного хранения влажного зерна, машины первичной очистки и бункера активного вентилирования, и в технологическую линию сушки зерна, состоящую из машины первичной очистки и сушилки зерна поточного действия, два модуля СВЧ обеззараживания, при этом один модуль СВЧ соединен с бункером активного вентилирования, а второй модуль СВЧ установлен между машиной первичной очистки зерна и сушилкой зерна и соединен с блоком прогнозирования оптимального варианта обработки поступающего зерна, определяющим количество циклов обеззараживания зерна.