СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗЕРНА И СЕМЯН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Российский патент 2015 года по МПК A01C1/00 A01C1/06 A01N25/02 

Изобретение относится к способам послеуборочной и предпосевной обработки зерна и семян сельскохозяйственных культур, к способам подготовки зерновых материалов, к хранению и переработке, и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей промышленности, в системе хранения зерна, а также в смежных с ними отраслях промышленности.

Известен способ детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами /1/, включающий обработку зерна водным раствором хлоргидрат децилового эфира глицина с концентрацией его в растворе 0,2-0,3%, причем обработку проводят в течение 20 мин при температуре раствора 40°C при соотношении зерно:раствор 1:2,5-3,0, затем зерно промывают проточной водой и после ее стекания сушат продувкой подогретым воздухом до исходной влажности 14%.

К недостаткам этого способа детоксикации относятся его низкая экологическая безопасность из-за необходимости утилизации отработанного раствора с остаточным содержанием ядовитого действующего вещества и продуктов его разложения, а также сильно загрязненного минеральными примесями и органическими остатками зерна, потребность в большом количестве воды для организации проточной промывки зерна, существенная продолжительность процесса и низкая производительность способа по обрабатываемому материалу.

Известен также способ СВЧ-обработки зерна /2/, включающий воздействие на него СВЧ-энергией в диапазоне частоты 2745±135 МГц и частоты повторения импульсов 400 Гц при длительности импульса воздействия 2,0-2,5 мкс, импульсной мощности 0,9-106 Вт, средней мощности 1000 Вт и экспозицией 24-26 с.

Недостатками способа является малая производительность, связанная с периодическим режимом выполнения процесса, высокая неравномерность обеззараживания зерна и снижение его показателей качества из-за перегрева, что обусловлено реализацией процесса в толстом стационарном слое.

Известен способ обеззараживания сушеных продуктов, лекарственных трав, специй /3/, включающий обработку их в рабочей камере в два этапа: на первом этапе производят нагрев материала микроволновым излучением до температуры 85-140°C при атмосферном давлении и впрыскивании в продукт воды в мелкодисперсном состоянии или при нагнетании в него пара, на втором этапе производят охлаждение материала до температуры 30-50°C за счет испарения из него влаги при понижении давления до 1-10 мм рт. ст. в течение 5-20 мин, после чего в камеру дополнительно вводят поток аргона, углекислоты или других инертных газов.

Недостатками описанного способа являются снижение качества продуктов из-за высоких температур нагрева, непригодность для поточной обработки большого количества дисперсных сыпучих материалов, высокая энергоемкость, сложность реализации и себестоимость способа из-за необходимости создания и продолжительного поддержания пониженного давления в зоне обработки, а также в связи с использованием для процесса дорогостоящих инертных газов и необходимости применения для этого герметичных условий размещения продукта.

Известен способ обеззараживания кормов /4/, преимущественно зерна, в котором обработку материала осуществляют путем распыления на него водного раствора, содержащего 2-10% перекиси водорода (предпочтительно 3-6%) или основного средства, например гидроокиси аммония, при этом в зерно добавляют одновременно еще и металлический ионообразующий катализатор, например хлорид двухвалентного олова, а после ввода химических реагентов корм подвергают тепловой сушке.

Недостатками способа являются ухудшение показателей качества зерна из-за накопления в нем солей тяжелых металлов и других продуктов химических реакций, образующихся при взаимодействиях дезинфицирующих веществ, используемых в процессе обеззараживания, проявление ингибирую щего эффекта обработки только в отношении одного вида плесневых грибов рода Fusarium и разрушение только одного продуцируемого ими вида токсинов, низкая экологическая безопасность из-за необходимости утилизировать отработанных водных растворов, содержащих плохо разрушаемые отходы химических реагентов и сильно загрязненные минеральными примесями и биоорганическими остатками зерна.

Известен способ детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами /5/, включающий обработку зерна водным раствором озона с концентрацией его в воде 0,05-0,20 мг/л, в течение 10-40 мин с последующей сушкой зерна подогретым воздухом.

К недостаткам рассмотренного способа детоксикации относятся потребность в большом количестве технологической воды, низкая интенсивность процесса обеззараживания, обуславливающая его высокую продолжительность, малая производительность по обработанному зерну из-за периодического режима выполнения процесса, загрязнение окружающей среды в связи с необходимостью слива технологически использованной озонированной воды, насыщенной большим количеством минеральных примесей и органических остатков.

Известен способ обеззараживания семян зерновых культур /6/, включающий приготовление рабочей смеси ядохимикатов с добавлением разбавителя, в качестве которого используют кислый анолитный электроактивированный раствор с параметрами pH 2-3, окислительно-восстановительным потенциалом +1100 мВ и содержанием активного хлора 0,05%, а затем протравливание этой рабочей смесью семян.

Недостатками этого способа является низкая экологическая безопасность и высокая стоимость процесса обработки, обусловленная использованием в нем ядохимикатов, некоторое снижение результативности обеззараживания из-за связывания ионов химического протравителя электроактивированными компонентами разбавителя в водном растворе, получение ингибирующего эффекта только для узкой группы возбудителей микробиологических инфекций, поражающих семена.

Известен способ повышения урожайности и устойчивости зерновых культур к болезням и вредителям /7/, при котором выполняют опрыскивание семян за 1,5-3,5 ч до посева водным раствором анолита с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) +500…+900 мВ, после чего в период кущения - начало выхода в трубку производят обработку посевов электроактивированным водным раствором анолита с ОВП +500…+900 мВ, а в фазе молочно-восковой спелости посевы обрабатывают католитом с ОВП -500…-900 мВ.

Недостатками способа являются слабая выраженность обеззараживающего эффекта при сильном поражении семян болезнями и вредителями, ингибирование только узкой видовой группы возбудителей микозов, большая растянутость процесса во времени, высокая себестоимость обработки из-за необходимости ее неоднократного проведения в полевых условиях, повышенные механические повреждения посевов при опрыскивании в период «кущения - начала выхода в трубку», вызывающие потери урожая.

Известен способ стимуляции всхожести семян зерновых культур /8/, включающий предварительную подготовку и намачивание семян в течение одной минуты в активированном водном растворе с температурой 22-25°C, pH 9,5 и наличием активного хлора в концентрации 10,3 мг/л раствора.

К недостаткам рассмотренного способа относятся снижение зараженности семян только на 50% от ее начального содержания /9/, неустойчивость ингибирующего эффекта по большинству возбудителей инфекций (вплоть до стимулирования их роста и развития), образование токсичных продуктов химических реакций активного хлора с ионами материала электродов, содержащимися в растворе, и с минеральными и органическими примесями зерна, необходимость удаления из семян после их намачивания отработанного водного раствора, что снижает пропускную способность процесса по обрабатываемому материалу.

Известен способ обезвреживания зерновых и грубых кормов /10/, включающий обработку их дезинфицирующим водным раствором, в качестве которого используют нейтральный анолит, имеющий pH 7-8, концентрацию оксидантов 0,02-0,06% и окислительно-восстановительный потенциал +1000±50 мВ, полученный воздействием постоянного электрического тока на 0,2-0,4%-ный раствор хлорида натрия, причем обработку дезинфицирующим раствором проводят при 15-25°C в течение 60-120 мин из расчета 1,5-2,0 л/кг корма.

Недостатками описанного способа являются большая продолжительность процесса обеззараживания, риск вторичного заражения зерна фитопатогенной микрофлорой и ограниченность его целевого хозяйственного использования из-за высокой остаточной влажности после замачивания, необходимость выделения из материала после обработки избытка дезинфицирующего раствора и его высокая загрязненность минеральными и органическими примесями, низкая производительность по обезвреженному от патогенов корму.

Известен также способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты /11/, принятый в качестве прототипа, который включает увлажнение зерна и последующую его обработку.

Недостатками этого способа являются необходимость применения операции подготовки семян к обеззараживанию, в период которой происходит простой оборудования, из-за чего снижается производительность по обезвреженному материалу и усложняется технологическая схема реализации процесса в непрерывном режиме, эффективное уничтожение фитопатогенных инфекций зерна узкого видового состава, высокий риск вторичного заражения зерна после обработки из-за его повышенной поверхностной влажности на выходе процесса, снижение качества зерна из-за неравномерности нагрева.

Задачей изобретения является интенсификация процесса, повышение равномерности обработки и полноты уничтожения содержащейся в зерне и семенах фитопатогенной микрофлоры, расширение видового состава ингибируемых возбудителей инфекций, сокращение продолжительности подготовительных к обеззараживанию операций и совмещение их с процессом обеззараживания, увеличение производительности способа по количеству обрабатываемого материала, универсализация применения процесса для обеззараживания зерна разного целевого назначения без снижения его показателей качества, обеспечение экологической безопасности способа обработки за счет сокращения частоты применения или полного исключения операций химического протравливания семенного материала, а также за счет снижения дозировок используемых в способе химических реагентов (препаратов).

Для достижения поставленной задачи в способе комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты, включающем увлажнение зерна и последующую его обработку, на обеззараживание поступает сухое очищенное от примесей зерно, обработка которого осуществляется в два последовательных этапа: на первом этапе движущееся в потоке зерно увлажняют равномерно по объему слоя обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией, количество которого(ой) определяется полным насыщением влагой его плодовых оболочек и обеспечивает равномерное распределение водного раствора или водной смеси по поверхности зерновок в виде тонких пленок, удерживающихся на зернах за счет сил поверхностного натяжения, на втором этапе поверхностно увлажненное зерно, перемещающееся в плотном слое, обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии, обеспечивающем нагрев поверхностной влаги и оболочек зерна со скоростью 10°C/с и более, но не снижающем показатели качества зернового материала, причем после второго этапа обработки зерно охлаждают или сушат до влажности безопасной для хранения при температуре зернового материала, не снижающей его показатели качества.

Движущееся в потоке зерно, это каждая отдельная зерновая частица (зерновка, семя, единичное зерно) непрерывно перемещающаяся в совокупности себе подобных частиц (то есть в потоке) в рабочей камере смесителя, транспортера или другой машины. Наличие потока материала подразумевает, что процесс его увлажнения может происходить не только в непрерывном, повышающем производительность способа (на первом этапе) и равномерность увлажнения зерна, но и в периодическом (в камере смесителя периодического действия) режиме, улучшающем только равномерность распределения влаги в слое зерна.

Необходимость использования для процесса обеззараживания в заявляемом способе сухого зерна (семян), к которому относится зерно сухое и средней сухости /12-14/, связана с тем, что при данном уровне влажности плодовые оболочки и основная часть микрокапилляров семенных оболочек и алейронового слоя, расположенных близко к поверхности зерновых частиц, свободны от влаги, поэтому имеют максимальную влагоемкость, что обеспечивает наибольшее количество моментально захватываемого (впитываемого) ими в процессе увлажнения обеззараживающего водного раствора без искажения, согласно известным данным, по количеству поглощаемой влаги /15-16/ и продолжительности ее нахождения на поверхности и в оболочках зерна в механически связанном (практически свободном) состоянии /17/.

Процесс очистки сам по себе снижает содержание в зерне и семенах фито-патогенной микрофлоры и токсичных продуктов ее жизнедеятельности /18/, которые в значительном количестве находятся в самих примесях. Кроме того, в процессе увлажнения зерна все виды примесей, обладающие более высокой гигроскопичностью, чем зерновой материал, будут поглощать обеззараживающий водный раствор, тем самым снижая его количество, попадающее в зерно, и уменьшая эффективность обезвреживания (дезинфекции, детоксикации, протравливания), из-за меньшего поступления действующего химического вещества (одного или композиции, смеси нескольких), электроактивированных частиц (компонентов), а также продуктов их разложения и взаимодействия друг с другом и с водой, тоже являющихся антисептиками, что как раз объясняет необходимость использования при реализации способа очищенного зерна. Установлены нормы на то, какое зерно считать чистым (очищенным) по содержанию разных видов примесей (сорных, зерновых, вредных, минеральных и др.), которые для разных сельскохозяйственных культур отличаются, поэтому в изобретении используется объединяющее все эти нормы и общее для разных культур понятие «очищенное зерно» /13,14/.

Равномерное увлажнение движущегося (перемещающегося) в потоке зернового материала может достигаться разными способами, например, распылением обеззараживающего водного раствора (водной эмульсии или суспензии) на зерно находящееся (сыплющееся) в зоне увлажнения в падающем кольцевом тонком слое /19/, а также двигающееся во вращающемся барабанном смесителе в плотном пересыпающемся слое /20/. Кроме того, поток зерна может перемещаться рабочими органами смешивающих устройств (разными видами шнеков, лопастными и вильчатыми мешалками, пружинами и др.) /21-22/ или транспортеров /22/ при порционной или непрерывной подаче в движущийся слой обеззараживаемого материала жидкого реагента (дезинфицирующего водного раствора, суспензии или эмульсии) разбрызгиванием, в распыленном состоянии, равномерно истекающей струей (или струями), капельно, порционно и в другой форме.

Увлажнение зерна и семян протравливающим (инактивируюшим микрофлору) водным раствором (водной суспензией, эмульсией, смесью), в отличие от операции замачивания, подразумевает добавление в материал только технологически обоснованного количества жидкости (не более того, которое в начальный момент времени способно впитать зерно). Применение увлажнения решает проблему утилизации загрязненных водных растворов, которая актуальна для процесса замачивания материала, при этом становится менее острым вопрос удаления из зерна, после извлечения его из жидкой фазы (водного раствора обеззараживающих веществ), избыточной влаги, уменьшается травмируемость зерна при транспортировании, слипаемость зерновок между собой в слое, налипание их на рабочие органы транспортирования и смешивания, на стенки бункеров, кожухов, рабочих камер и др. При этом процесс уничтожения различных видов фитопатогенных микроорганизмов (плесневых грибов, бактерий, дрожжей и др.) и вредных (токсичных) продуктов их жизнедеятельности, содержащихся в зерновом материале, начинается с момента попадания обеззараживающего водного раствора (эмульсии, суспензии) на поверхность зерна и происходит на обоих этапах заявляемого способа, то есть исключаются непроизводительные затраты времени, в которые не происходит уменьшения зараженности зерна по любому из видов вредной микрофлоры. Кроме того, эффект подавления жизнедеятельности вредной микрофлоры на зерне сохраняется и после проведения обработки (после заделки семян в почву, при хранении зерна после сушки, при его переработке и при других направлениях использования).

Интенсификация процесса дезинфекции (обеззараживания) зерна от существующего разнообразия поражающих его фитопатогенных инфекций обеспечивается за счет использования при проведении обработки сельскохозяйственных материалов водных растворов (водных эмульсий или водных суспензий) разнообразных простых и сложных, органических и неорганических химических веществ, их композиций и смесей, а также растворов, содержащих разные ионы, радикалы и ион-радикалы водорастворимых или нерастворимых кислот, щелочей, солей, спиртов и др. органических и неорганических соединений (или мелкодисперсных взвесей жидкостей и твердых частиц), которые изготавливаются путем растворения в воде (смешивания с водой или иными способами ввода в жидкую фазу) промышленно производимых химических реагентов, или в результате использования (применения) разных способов электроактивации и химического взаимодействия, а также за счет получения продуктов разложения и/или химического взаимодействия первоначальных реагентов (действующих веществ, электрически и химически активных частиц и др. компонентов) друг с другом и/или с водой, которые являются сильнейшими окислителями и ингибиторами биологических процессов и активно вступающими в реакции (взаимодействия), приводящие к разрушению и (или) серьезному повреждению (связанному с нарушением процессов роста, развития, жизнедеятельности и репродуктивных функций) спор микроорганизмов, оболочек и мембран бактерий, клеток дрожжей, мицелия плесневых грибов и других возбудителей болезней зерна и семян сельскохозяйственных культур.

В качестве действующих веществ и/или дезинфицирующих электроактивированных компонентов (частиц) в увлажняющих водных растворах (смесях) на первом этапе заявляемого способа обеззараживания могут применяться разные виды (смеси) химических реагентов: триазолы, бензимидазолы, оксатиины, стробилурины и их композиции /23/, хлоргидрат децилового эфира глицина /1/, креолин /24/, пероксигидрат фторида калия /25/, смесь в определенном соотношении формальдегида и олигомерной фракции карбамидоформальдегидной смолы /26/, перекись водорода /4/ и она же в сочетании с консервантами из числа разных органических кислот /27/, пропионовая кислота /28/, озон /5/, смесь медного купороса и гашеной извести, перманганат калия и многие другие; а среди ионов, для обеззараживания, чаще всего используются гидроксид-ионы (ОН^-) или положительно заряженные ионы водорода (Н⁺), входящие в состав электроактивированных жидкостей (водных сред) и определяющие их типовую принадлежность. К этой группе ингибирующих сред, относятся: водный раствор анолита (на начальном этапе способа) /7/, католит, анолит или нейтральный анолит с содержанием в их водных растворах активного хлора /8, 29, 10 соответственно/, кислый анолит в качестве разбавителя для ядохимиката /6/ и многие другие виды электроактивированых растворов, содержащие дополнительные добавки разных антисептических веществ и ионов химических элементов.

В связи с большим разнообразием жидких сред, которые могут применяться для увлажнения и дезинфекции зерновых материалов на первом этапе заявляемого способа обработки и которые при этом существенно отличаются между собой по степени растворимости используемых действующих веществ в водной среде [растворимые, нерастворимые, малорастворимые] и агрегатному состоянию этих веществ после смешивания их с водой, растворения их в воде, получения их при электрообработке воды и др. методами [жидкое состояние - растворы, эмульсии; твердое - суспензии], в предлагаемое изобретение, для того чтобы максимально полно учесть в нем варианты применения всех возможных разновидностей протравливающих жидкостей на водной основе, вводят одновременно три разных понятия: обеззараживающий водный раствор, обеззараживающая водная суспензия и обеззараживающая водная эмульсия, с возможностью использования в каждом конкретном случае какого-то одного из них, в зависимости от того к какой из обозначенных групп будет относиться применяемая в способе ингибирующая водная среда.

Использование для обеззараживания именно водных смесей (растворов) протравливающих (ингибирующих) веществ связано с тем, что вода является широко распространенным универсальным и наиболее дешевым растворителем, а также основной несущей дезинфектант (протравитель) технологической средой, применяемой в процессе обработки зерна и семян, особенности взаимодействия которой с биологическими организмами (зерном, бактериями, плесневыми грибами, их спорами и др.) и ее физико-химические свойства, в том числе такие из них, как изменение состояния, структуры и реакционной способности воды при воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты, хорошо известны.

Любые используемые в заявляемом способе обработки действующие вещества (однокомпонентные химические дезинфектанты, сложные композиции и смеси химических реагентов и др.) и(или) другие обеззараживающие компоненты (продукты диссоциации [ионы] воды, солей, радикалы, ион-радикалы и др. активированные частицы и вещества), входящие в состав антисептических водных растворов (суспензий, эмульсий), должны обладать устойчивостью к разрушению (окислению) или невосприимчивостью к разного рода технологическим и нетехнологическим воздействиям (тепловым, химическим, оптическим и др.), а также сохранять неизменность (постоянство) технологических свойств в процессе обработки. Кроме того, химические или(и) электрические вещества и частицы, образующиеся (получаемые) в результате тепловых, химических, физических или других видов взаимодействий (реакций) первоначальных (исходных) действующих веществ (частиц), содержащихся в протравливающих водных растворах (смесях), с микрофлорой, друг с другом, с зерном, водой, а также с органическими и минеральными остатками, попадающими в жидкую технологическую среду из зерновой массы, должны сами по себе обладать дезинфицирующими свойствами (фунгицидными, бактерицидными, спороцидными и др.).

Технологически обоснованное количество влаги, которое добавляют при увлажнении зернового материала в заявляемом способе обеззараживания, определяется с учетом строения зерна и физиологических особенностей процесса поглощения воды зерном (семенами) и содержащейся в нем вредной микрофлорой.

Плодовые оболочки зерна и семян сельскохозяйственных культур располагают большим количеством капилляров, пор, пустот, которые служат резервуаром для первичного накопления влаги при увлажнении /15, 16/. Полная влагоемкость этих «резервуаров» определяет то максимальное количество водного раствора (в процентах от массы сухого зерна), которое необходимо добавить в зерно для полного насыщения влагой его плодовых оболочек, согласно условиям осуществления способа обеззараживания на первом этапе. В пределах одного вида зерна и семян (для каждой сельскохозяйственной культуры) полная влагоемкость плодовых оболочек известна и колеблется в небольшом диапазоне /15, 16, 30/, а у зерна разных сельскохозяйственных культур она может быть как одинаковой, так и сильно отличаться. Поэтому в данном изобретении используется более универсальная для разных сельскохозяйственных культур формулировка, регламентирующая расчет количества обеззараживающей водой смеси (раствора), добавляемой в зерно (семена) при увлажнении.

Для эффективного уничтожения на втором этапе заявляемого способа обработки фитопатогенной микрофлоры в зерновых материалах необходимо, чтобы после увлажнения не только все имеющиеся в семенных и плодовых оболочках зерна естественные «резервуары» для первичного накопления и удерживания влаги были заполнены любым из видов применяемых в способе обеззараживающих водных смесей (эмульсий, суспензий) или обеззараживающих водных растворов, но чтобы при этом еще и поверхности всех зерновых частиц были полностью и в течение продолжительного времени (сопоставимого с одним или несколькими этапами рассматриваемого способа обработки) покрыты слоем (пленкой) слабосвязанной воды (протравливающей, дезинфицирующей жидкости).

Процессы влагопереноса в зерне и семенах разных сельскохозяйственных культур после увлажнения протекают по общей схеме взаимодействия зерна с водой, в которой четко выделяются три периода с известной продолжительностью /15, 17/: на первом - происходит захват влаги плодовыми и семенными оболочками, а также алейроновым слоем зерна, на втором - переход влаги из поверхностных слоев зерна внутрь эндосперма или семядолей; а на третьем - распределение влаги по тканям зерна в равновесном соотношении. Как видно из условий протекания заявляемого способа обеззараживания, суммарная продолжительность его первого и второго этапов обработки не должна превышать длительность первого периода известной схемы взаимодействия зерна с водой, так как только в течение этого времени добавленная в обеззараживаемый материал и равномерно распределенная в нем влага находится в слабосвязанном состоянии на поверхности /31/ и в оболочках семян (зерновых частиц) /17/, что необходимо для эффективной реализации этапа обработки зерна в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (2-й этап способа).

В идеальных условиях количество обеззараживающего водного раствора или обеззараживающей водной смеси, добавляемое при увлажнении в контаминированное фитопатогенной микрофлорой и токсичными продуктами ее жизнедеятельности зерно, должно в течение первых нескольких секунд после введения влаги в материал (т.е. практически мгновенно) полностью поглотиться (впитаться) плодовыми и семенными оболочками зерновок /15/.

Однако на практике этот процесс происходит несколько иначе. Из-за кратковременности операций увлажнения и равномерного распределения в слое материала дезинфицирующей водосодержащей жидкости, из-за низкой естественной скорости диффузии влаги в зерно, из-за существующей разницы в размерах частиц зерновой массы, из-за разных начальных температур зерна и обеззараживающих водных эмульсий, суспензий и растворов, из-за разных режимов увлажнения и разных физико-химических свойств дезинфицирующих компонентов в технологических жидкостях, из-за индивидуальных особенностей поверхности (плотности, опушенности, наличия пленок, воскового налета и др.) зерновых частиц, зависящих от вида сельскохозяйственной культуры, которые тоже влияют на интенсивность поглощения влаги зерном, получается, что не вся антисептическая водная среда (инактивирующая жидкость), добавленная в зерновой материал, успевает в него впитаться за время 1-го этапа обработки, значительная ее часть остается непоглощенной. Эта обеззараживающая водная смесь (раствор) распределяется в виде пленок влаги по поверхностям зерновых частиц (зерен, зерновок), на которых удерживается за счет сил поверхностного натяжения /32, 31/, из-за чего не вытекает из слоя зерна под весом собственной тяжести, что обеспечивается благодаря малому количеству добавляемой в зерновой материал дезинфицирующей жидкости, равномерному ее распределению в межзерновом пространстве и специфическим свойствам воды, используемой в качестве растворителя.

Все физико-химические процессы, связанные с проникновением влаги в зерно и протекающие после проведения операции увлажнения, взаимосвязаны и завершаются одновременно. Продолжительность их развития определяется индивидуальными свойствами зерна (видом сельскохозяйственной культуры) и не зависит от режима увлажнения при неизменной температуре и одинаковом видовом составе используемых при обеззараживании действующих веществ и(или) электроактивированных частиц, содержащихся в растворе (смеси). Поэтому для зерновых материалов разных сельскохозяйственных культур (иногда разных сортов одной культуры) длительность периода, в течение которого добавленная в зерно водная среда остается на поверхности зерновых частиц (в состоянии влаги смачивания, которая равномерно распределяется по поверхности зерновок в виде тонких пленок, удерживающихся на зернах за счет сил поверхностного натяжения) и одновременно содержится в слабосвязанном (механически связанном) состоянии в их плодовых и семенных оболочках, может довольно существенно отличаться. В связи с чем в изобретении используется более универсальный признак, охватывающий продолжительность процесса на 2-м этапе обработки для любого вида зерна (любой культуры), которым является заданная глубина проникновения влаги в зерновые частицы, ее прочность связи с зерном и обязательное наличие на поверхности зерновок влаги смачивания /15, 17, 31, 33/.

Количество воды, которое поступает в зерно при полном насыщении влагой его плодовых оболочек, является достаточным (минимально необходимым) для развития в нем процессов прорастания /33/, а связанный с ними запуск ферментной системы зерна и повышенная влажность становятся физиологическим толчком для фитопатогенных микроорганизмов, паразитирующих на зерне, к активизации их жизнедеятельности и развития /34/. Из всех физиологических процессов, связанных с развитием вредной микрофлоры (возбудителей болезней) зерна, наибольшее значение для эффективности заявляемого способа обеззараживания (на 2-м этапе) представляет процесс поглощения ею (микрофлорой) воды (обеззараживающего водного раствора или смеси), впитанной оболочками зерновых частиц, причем скорость поглощения и использования влаги фитопатогенными микроорганизмами значительно превышает скорость впитывания и перераспределения воды между разными анатомическими частями зерновок при увлажнении и скорость потребления воды семенами при прорастании /35/. Однако с целью сокращения продолжительности подготовительных к обеззараживанию операций и совмещение их с самим процессом обеззараживания, а также для увеличения производительности заявляемого способа по количеству обрабатываемого материала после добавления в зерно дезинфицирующей жидкости (1-й этап) оно сразу поступает на этап воздействия электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), при этом получается, что в способе не предусмотрено технологически и физиологически достаточно времени для впитывания влаги ни самим зерном, ни паразитирующими на нем возбудителями инфекций, а это на первый взгляд должно ухудшать эффективность уничтожения микроорганизмов при микроволновой обработке. Однако, не смотря на эту кратковременность этапа увлажнения зерновых материалов, в течение которого клетки бактерий, дрожжей, мицелия плесневых грибов, спор и др. возбудителей болезней зерна не успевают приобрести более высокую влажность, чем ткани самого зерна, за счет высокой интенсивности процессов влагопоглощения, характерной для фитопатогенной микрофлоры (микроорганизмов) /35/, в оболочки, мембраны и др. защитные покровы возбудителей инфекций, содержащихся в зерне в разах фазах своего жизненного цикла (споры, гифы, конидии, мицелий и др. /36/), начинает происходить интенсивное проникновение дезинфицирующих водных сред. В связи с этим, при поступлении зернового сырья на 2-й этап заявляемого способа обеззараживания, все оболочки и покровы его вредных микроорганизмов успевают за период увлажнения получить насыщение водой, что в дальнейшем, на этапе обработки ЭМП СВЧ, вызывает интенсивное разрушение этих защитных оболочек у всех имеющихся в зерне возбудителей заболеваний независимо от фаз их развития /37, стр.26-31/. Нарушение целостности покровных тканей у микрофлоры как само по себе, так и в сочетании с последующим действием протравливающих (ингибирующих) водных растворов (смесей), остающихся на поверхности и в плодовых оболочках зерновых частиц после завершения СВЧ-обработки, обеспечивает интенсивное уничтожение фитопатогенных микроорганизмов и расширяет видовой состав инфекций, восприимчивых к предлагаемому способу обработки.

Поверхностно увлажненное состояние зернового материала означает, что инактивирующая микрофлору водная среда заполняет все поры, пустоты и трещины в плодовых и семенных оболочках зерновых частиц и одновременно находится на их поверхности в виде пленок влаги, удерживающихся на отдельных зерновках за счет сил поверхностного натяжения /32/.

Поверхностно увлажненное зерно сразу после проведения 1-го этапа заявляемого способа обеззараживания поступает на обработку электромагнитным полем СВЧ. Непрерывная в плотном слое подача материала в этот период обработки, в который перемещение зерна может происходить в горизонтальной плоскости /38/, вертикально (сверху вниз) под действием сил тяжести /39, 40/, по сложной траектории /41, 42/ и другим образом, обеспечивает поточность процесса, повышает производительность способа по количеству обрабатываемого материала и позволяет сохранить качество зерна и семян за счет предотвращения их перегрева. Использование на втором этапе процесса плотного слоя обеспечивает также наиболее полное поглощение зерном подводимой к нему энергии ЭМП СВЧ, что повышает эффективность обеззараживания и энергетический КПД процесса.

Разные химические вещества и(или) электроактивированные частицы, содержащиеся в обеззараживающих водных растворах (смесях) и используемые в рассматриваемом способе обработки, могут в разном направлении изменять толщину (как увеличивать ее, так и уменьшать по сравнению с вариантом применения обычной воды) пленок влаги, обволакивающих зерновки, но при этом независимо от типа и состава дезинфицирующих жидкостей их тонкие водные «оболочки» на обрабатываемом зерне, на протяжение 2-го этапа способа, присутствуют всегда. А поскольку большая часть возбудителей болезней зерна из тех, которые составляют общую зараженность зернового материала, сосредоточена именно на поверхности зерновых частиц и в их плодовых и семенных оболочках /36/, то получается, что описанный режим увлажнения создает условия, при которых вредная микрофлора, подлежащая уничтожению на этапе СВЧ-обработки, находится в слое (погружена в слой) дезинфицирующей водосодержащей жидкости.

Учитывая, что в сухом зараженном зерновом материале, поступающем на увлажнение (1-й этап способа), фитопатогенная микрофлора имеет низкую начальную влажность, которая при равновесном состоянии зерновой массы может колебаться в небольшом диапазоне значений как в большую, так и меньшую сторону относительно влажности самого зерна и принимая во внимание, что за время 1-го этапа обработки вредные микроорганизмы не успевают впитать добавленную в материал влагу и получить насыщение всех своих тканей водой, которая необходима для активизации в них процессов метаболизма и запуска процессов роста, развития и размножения, получаем, что основные электрофизические характеристики организмов-возбудителей болезней зерна, важные для этапа СВЧ-обработки (диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и др.), будут существенно отличаться от таких же показателей обеззараживающих водных растворов, суспензий и эмульсий, в слой которых погружена грибковая, бактериальная дрожжевая и др. поражающая зерно микробиота на 2-м этапе процесса обеззараживания.

Создание в заявляемом способе комбинированного обеззараживания зерна и семян на этапе обработки его электромагнитным полем сверхвысокой частоты условий, при которых вредная микрофлора, поражающая материал, находится в слое протравливающей водной смеси (водного раствора), при одновременном рассмотрении процесса с позиции того, что жидкая фаза является диэлектрической средой, а фитопатогенные микроорганизмы - инородными диэлектрическими включениями в эту среду, существенно отличающимися от нее (от среды) электрофизическим свойствами, объясняет почему при попадании поверхностно увлажненного зерна в зону воздействия ЭМП СВЧ происходит искажение (преломление, возникновение пучности) электромагнитной волны вблизи включения /37, стр. 71-73/, а если более конкретно, то на границе раздела фаз: «оболочка фитопатогенного организма - жидкая среда». Именно в этих зонах локальной неоднородности свойств вещества и пучности поля в слое обеззараживающей жидкости происходит интенсивное выделение тепловой энергии, обусловленное микроволновым излучением /43/, которое вызывает повреждения покровных (защитных) тканей возбудителей болезней зерна и способствует их гибели. Одновременно с тепловым разрушением оболочек вредной микрофлоры электромагнитное поле в местах своего преломления также вызывает нарушения целостности покровных тканей клеток и организмов фитопатогенов, обусловленные электрическими явлениями (электропорацией поверхности, разрывами клеточных мембран под действием разности электрических потенциалов и др. /37, стр.41/).

Силы поверхностного натяжения, они же механические силы сцепления молекул воды, за счет которых пленки жидкости удерживаются на поверхности зерновых частиц, относятся к числу наиболее слабых форм механически связанной влаги в зерне /31, 32/. Именно благодаря малой величине этих сил на зерновках после увлажнения образуются тонкие жидкостные оболочки, толщина которых составляет доли миллиметра. А поскольку на толщину пленок водного раствора (водной смеси), искусственно создаваемых на частицах обеззараживаемого материала, влияют температура и ряд физических, механических, химических и некоторых других свойств поверхности зерна и применяемых в способе дезинфицирующих жидкостей, то в формуле предлагаемого изобретения для обозначения толщины этих пленок влаги, величины которых могут существенно колебаться в зависимости от изменения указанных внешних и внутренних факторов процесса, используется не конкретное их (толщины пленок) числовое значение или диапазон значений, а более универсальный признак, сформулированный как «тонкие пленки влаги, удерживающиеся на зернах за счет сил поверхностного натяжения», учитывающий весь возможный на практике разброс толщины, который возникает при разных условиях реализации рассматриваемого способа обеззараживания.

Необходимость того, чтобы фитопатогенная микрофлора зерна на этапе обработки электромагнитным полем СВЧ была погружена именно в тонкий слой обеззараживающего водного раствора (смеси) связана с тем, что выполнение данного условия обеспечивает беспрепятственное и с минимальными потерями прохождение ЭМП СВЧ через водосодержащую ингибирующую среду, находящуюся на поверхности зерновых частиц, непосредственно к вредным микроорганизмам. То есть, при реализации процесса на 2-м этапе обработки электромагнитным волнам, распространяющимся в материале, требуется преодолевать более короткие расстояния при перемещении в слое протравливающей жидкости к местам расположения в нем возбудителей инфекций зерна, из-за чего в водном растворе (смеси) выделяется значительно меньшее количество тепловой энергии от действия СВЧ-поля и при этом до более высокой температуры и с большей интенсивностью происходит нагрев организмов самих фитопатогенов, что обеспечивает снижение уровня используемых в способе температур нагрева технологической водной среды, сохраняет качество зернового материала и повышает энергетический КПД процесса /37, стр.39-40/.

Перераспределение долей в общем количестве тепловой энергии, выделяющейся от воздействия ЭМП СВЧ в объеме тонкого водного слоя протравливающего реагента, покрывающего зерновые частицы, между жидкой средой и погруженной в нее вредной микрофлорой в сторону увеличения количества тепла, которое образуется внутри и на поверхности микроорганизмов и расходуется на их уничтожение, не исключает получение эффекта сильного нагрева (вплоть до кипения и испарения) самой дезинфицирующей жидкости. При этом высокая интенсивность образования тепловой энергии в водных оболочках, обволакивающих зерновки, обеспечивается за счет применения обработки поверхностно увлажненного зернового материала в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии.

Дополнительным к диэлектрическим потерям фактором процесса обеззараживания, увеличивающим выделение тепла в поверхностных пленках протравливающей жидкости, нанесенных на зерно, при воздействии на них СВЧ-поля (на 2-м этапе способа), является содержание в образующих эти пленки водных растворах ионов воды и солей /37, стр.16-18/, а в эмульсиях и суспензиях - мелкодисперсных твердых и жидких частиц протравливающих веществ с отличающимися по сравнению с водой диэлектрическими свойствами.

При этом получаемый на 2-м этапе заявляемого способа сильный нагрев протравливающих водных растворов или смесей, содержащихся на поверхности и одновременно в плодовых и семенных оболочках зерна, необходим для инактивации части наиболее устойчивых к химическому и(или) электроактивированному жидкостному обеззараживанию (1-й этап способа) форм и разновидностей возбудителей болезней зерна, а также для случаев, когда вызываемые ЭМП СВЧ повреждения организмов микрофлоры (их оболочек, органелл клеток, денатурацию белков, метаболические нарушения и др.) оказываются недостаточными для полного прекращения их жизнедеятельности и развития /37, стр. 26-31/. Для обезвреживания этих типов инфекций сильно нагретый дезинфицирующий водный раствор, эмульсия или суспензия интенсивно проникает через разрывы в защитных оболочках внутрь микроорганизмов, вызывая их гибель.

Использование для обработки поверхностно увлажненного зерна в предлагаемом способе обеззараживания электромагнитного поля сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии, которое (поле) обеспечивает нагрев поверхностной влаги и оболочек зерна со скоростью 10°C/с и более, должно на первый взгляд увеличивать удельные энергозатраты на процесс дезинфекции и вызывать ухудшение показателей качества зернового материала из-за перегрева. Однако фактически этого не происходит.

В известных методах обеззараживания зерна обычно используется значительно более низкая плотность потока СВЧ-энергии, которая обеспечивает эффективное уничтожение фитопатогенных инфекций при интенсивности нагрева зернового материала в диапазоне от 0,5 до 2,0°C/с /44, 45/.

Применение при классической микроволновой дезинфекции таких низких скоростей прироста температуры зернового сырья по сравнению с заявляемым способом обеспечивает эффективное уничтожение вредной микро-биоты за счет процессов быстрого нагрева, закипания и испарения воды, находящейся в зерновых частицах, которые одновременно вызывают мгновенное разрушение целостности и структуры фитопатогенных микроорганизмов, денатурацию в них белков, поражение органелл клеток и ряд других летальных сбоев в их работе. Перечисленные деструктивные изменения в теле микрофлоры происходят из-за того, что вода в обрабатываемом материале находится не только внутри зерновых частиц, но и в клетках и межклеточном пространстве самих патогенных микроорганизмов, причем в последних она (вода) имеет значительно большую удельную концентрацию в единице объема сухого вещества, чем в тканях зерна, а учитывая при этом избирательность диэлектрического нагрева, происходящего только во влажных зонах биообъектов /45/, получается, что в процессе обработки принятая интенсивность (скорость) нагрева зерна (0,5-2,0°C/с) гарантированно обеспечивает уничтожение возбудителей инфекций зерна изнутри, в связи с чем использование повышенных ее значений не требуется. Ограничение скоростей нагрева зерна при традиционном СВЧ-обеззараживании вызвано еще и тем, что превышение установленного диапазона их значений при используемом в процессе дезинфекции соотношении влажностей зерна и вредной микрофлоры может вызвать ухудшение показателей качества самого зернового материала.

В предлагаемом нами способе обеззараживания, в отличие от классического, протравливающая водная среда находится снаружи организмов вредной микрофлоры, а значит основное тепловое ингибирующее воздействие от СВЧ-поля тоже производится на микроорганизмы снаружи, то есть со стороны наиболее защищенной иммунитетом патогенов, поэтому для подавления имеющихся у микробиологических инфекций защитных функций к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и технологических факторов на 2-м этапе процесса применяется «ударное» тепловое и нетепловое воздействие ЭМП СВЧ на возбудителей болезней зерна. Кроме того, использование СВЧ-поля с высокой плотностью потока энергии позволяет сократить продолжительность этапа СВЧ-обработки и исключить из заявляемого способа обеззараживания операцию отлежки (применяется в большинстве микроволновых технологий в качестве подготовительного этапа, необходимого для проникновения влаги внутрь зерновых частиц и вредной микрофлоры), что обеспечивает повышение производительности способа по количеству обезвреживаемого от патогенов зерна и снижает удельные энергетические затраты на процесс при сохранении устойчивого ингибирующего эффекта.

Следует также отметить, что обеззараживающая водная среда, которая содержится на зерновых частицах в виде тонких пленок влаги в слабосвязанном состоянии, при попадании в ЭМП СВЧ (на 2-м этапе способа) мгновенно нагревается и закипает, в результате чего в слое зерна начинают происходить процессы интенсивного испарения жидкой фазы. Удельная теплота парообразования (испарения) воды в диапазоне начальных температур ее нагрева от 0 до 100°C составляет 2,5-2,26 МДж/кг /46/, что является большой величиной и характеризует процесс превращения жидкости в пар как высокоэнергоемкий. Кроме того, общеизвестно, что при кипении воды ее температура остается постоянной, т.е. не повышается, а вся подводимая при этом в процесс тепловая энергия расходуется только на испарение. Как видно из этих данных, значительная часть тепла, выделяемого в зерновом материале от действия СВЧ-поля, расходуется не на уничтожение возбудителей болезней зерна, а на испарение влаги, то есть, по сути, теряется.

Проведение СВЧ-обработки при одновременном протекании процессов активного парообразования в слое материала может вызывать существенное стимулирование роста и развития содержащейся в нем фитопатогенной микрофлоры /44/. Это происходит при использовании для дезинфекции обычных по величине уровней СВЧ-энергоподвода и скоростей нагрева влаги, содержащейся в плодовых и семенных оболочках зерна, а также в пленках протравливающей жидкости, покрывающих частицы материала /44, 45/. Ухудшение микробиологического состояния зернового сырья в этом случае объясняется недостаточным для получения летальных эффектов уровнем выделения тепла (из-за потерь) внутри организмов фитопатогенной микрофлоры, подлежащих уничтожению, относительно слабой величиной нагрева жидкой фазы, в которой она (микрофлора) находится и нехваткой подводимой СВЧ энергии для инициирования и поддержания в зерне других видов электрофизических явлений и реакций, ингибирующих вредную микробиоту.

Поскольку исключить процессы испарения воды при реализации заявляемого способа обеззараживания (на 2-м этапе) нельзя, то для компенсации потерь тепловой энергии, затраченной на парообразование, а также для создания в локализованной зоне интенсивного технологического воздействия на материал условий, при которых подвод энергии превышает весь комплекс непроизводственных ее расходов, зерно обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии, обеспечивающем скорость нагрева 10°C/с и более. Это обеспечивает высокоинтенсивное выделение тепла в воде, содержащейся в плодовых и семенных оболочках зерна, а также в пленках жидкости на поверхности зерновых частиц, количество и скорость подвода которого в процесс оказывается достаточным для гибели находящейся в увлажненных зонах материала фитопатогенной микрофлоры.

По данным существующих исследований /18/ и как уже упоминалось ранее, при поражении зерна и семян возбудителями болезней (плесневыми грибами, бактериями, дрожжами и др.), основная их часть сосредоточена в поверхностных слоях каждой отдельной зерновки, а наибольшая глубина проникновения этих инфекций в зерновые частицы (семена) затрагивает только периферийные слои эндосперма или семядолей. То есть, как видно из сущности заявленного способа, область сосредоточения в зерновках протравливающей водной среды, в которой в значительной мере концентрируются и ингибирующие микробиоту технологические эффекты ЭМП СВЧ, охватывает не всю зону распространения фитопатогенных инфекций, из чего на первый взгляд следует, что участки зерна за пределами проникновения искусственно внесенной влаги не подвергаются обеззараживанию ни химическим или электроактивированным водным раствором (смесью) (1-й этап), ни электромагнитным полем СВЧ (2-й этап). Это же можно сказать и об отдельных видах плесневых грибов, мицелий которых проникает глубоко в центральные зоны эндосперма или семядолей зерна /18, 47/. Однако из-за того, что в организмах вредной микрофлоры даже при их низкой начальной влажности сохраняется определенное количество подвижной (слабосвязанной) воды, которая изолирована в клеточных структурах грибковой инфекции с высоким содержанием липидов и поэтому недоступна для влияния большинства внешних технологических воздействий /48/, кроме электромагнитных полей сверхвысокой частоты, это как раз и способствует высокой эффективности обеззараживания зерна на 2-м этапе заявляемого способа. А поскольку наличие свободной воды является одним из необходимых обусловленных эволюцией обязательных компонентов иммунитета, обеспечивающих сохранение жизнеспособности и высокую устойчивость вредной микрофлоры к критическим по недостатку влаги условиям развития /48/, то применение СВЧ-обработки, тепловые и нетепловые эффекты которой проявляются, прежде всего, во влажных зонах облучаемых биологических объектов /45, 49/, вызывает в организмах плесневых грибов денатурацию белков и нарушение или полное прекращение процессов метаболизма разной природы, достаточные, чтобы ингибировать их развитие и привести к гибели.

Таким образом, обработка зараженного зернового материала в электромагнитном поле СВЧ обеспечивает интенсивное уничтожение наиболее устойчивых и глубоко расположенных в теле (в тканях) зерна форм фитопатогенной микрофлоры, которые недоступны для предыдущего в используемой комбинации метода антисептического воздействия. Эффективность инактивации в ЭМП СВЧ возбудителей болезней зерна связана с жесткостью его теплового режима в заявляемом способе обработки, что может быть опасно для показателей качества и жизнеспособности самого зернового материала. Но благодаря высокой избирательности микроволнового нагрева и проявлению максимального удельного тепловыделения от него только во влажных зонах зерна /45/, которые сосредоточены внутри организмов вредной микрофлоры, а также на поверхности зерновых частиц и в их плодовых и семенных оболочках, получается что возникновение эффекта уничтожения и разрушения биологических организмов, вызываемого СВЧ-полем, распространяется только на фитопатогенные инфекции, из-за чего качество зерна и семян не должно ухудшаться.

Однако вероятность перегрева зернового материала в процессе обеззараживания на 2-м этапе рассматриваемого способа полностью исключать нельзя, что связано с использованием для обработки поверхностно увлажненного зерна в этот период электромагнитного поля сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии, обеспечивающего нагрев поверхностной влаги и влаги в оболочках зерна со скоростью 10°C/с и более. То есть, в результате применения данного режима обработки и даже несмотря на кратковременность этапа СВЧ-дезинфекции, пленки влаги (протравливающей водной среды) содержащиеся в зерне и семенах все равно нагреваются значительно выше предельно-допустимой температуры /50, стр. 154-157/, при которой еще сохраняются показателей качества зерна. Однако получение такой высокой температуры нагрева плодовых и семенных оболочек зерновых частиц (температура передается этим анатомическим частям зерновок теплопроводностью от содержащейся в них жидкой фазы), не ухудшает качественные характеристики обрабатываемого в СВЧ-поле материала из-за того, что покровные ткани зерна полностью состоят из омертвевших клеток /16/, для которых перегрев не опасен.

Кроме того, сохранность качества зерна при СВЧ-обеззараживании на 2-м этапе способа обеспечивается за счет избирательного выделения тепла, обусловленного воздействием ЭМП СВЧ, и происходящего в водных пленках, покрывающих зерновые частицы, и в насыщенных влагой семенных и плодовых оболочках зерна. Локализация микроволнового нагрева преимущественно в жидкой среде связанна с особенностями диэлектрических свойств, обрабатываемых материалов, которые обусловливают значительно более высокие диэлектрические потери ЭМП СВЧ в обеззараживающих водных растворах (смесях) по сравнению с сухим веществом зерна при его относительной влажности, близкой к кондиционной, что можно увидеть из уравнения (1), которое применяется для расчета количества тепла, выделяемого в единице объема зерновых частиц при их обработке в СВЧ-поле /51/.

где Q_v - количество тепла, выделяемое в единице объема материала или вещества при обработке его в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, Вт/см³;

Е - напряженность внешнего электрического поля, В/см;

f - частота колебаний электромагнитного поля СВЧ, Гц;

ε - диэлектрическая постоянная или диэлектрическая проницаемость материала или вещества, обрабатываемого в ЭМП СВЧ, отн. ед.;

δ - угол диэлектрических потерь ЭМП СВЧ в материале или веществе, град.

Для подтверждения гипотезы о том, что при обработке поверхностно увлажненного зерна в электромагнитном поле СВЧ с высокой плотностью потока энергии, выделение теплоты, которая инактивирует паразитическую микрофлору в покровных тканях зерновок, происходит в основном в пленках жидкости обволакивающих зерновые частицы, определим соотношение количества тепла, выделяемого в единице объема зерна и в слое покрывающей его водной протравливающей пленки , с использованием формулы (1).

Учитывая, что параметры СВЧ-поля, с которыми оно воздействует на зерновую частицу и на обеззараживающую водную среду, находящуюся на ее поверхности, одинаковы на 2-м этапе способа, то тогда для расчета искомого соотношения количества тепла, выделяемого в разных зонах зерна, после сокращения в обеих частях выражения, используемого для проведения вычислений, одинаковых содержащихся в нем компонентов, получаем следующую формулу:

Поскольку на СВЧ-этапе заявляемого способа обеззараживания весь зерновой материал, проходящий обработку, является сухим (кондиционной влажности или близкой к ней по величине), то тогда для выполнения расчета принимаем физические параметры зерна пшеницы с относительной влажностью W_з.n=13%, у которого диэлектрическая проницаемость равняется ε_з.n=3,8, а тангенс угла диэлектрических потерь - tgδ_з.n=0,1 /52/. В связи с тем, что используемые в способе обеззараживающие растворы, суспензии или эмульсии состоят в основном из воды, а применяемые электроактивированные или химические компоненты содержатся в них в малом количестве, которое не способно существенно для технологического процесса изменить диэлектрические свойства жидкой среды, то тогда, с учетом вышесказанного, для расчета будем использовать электрофизические параметры воды с начальной температурой t_в= 20°C, у которой ε_в=81, a tgδ_в=0,11 /53/. Подставив принятые числовые значения в формулу (2) и выполнив вычисления, получаем, что соотношение выделения тепловой энергии внутри зерновых частиц и в тонких пленках жидкости, при обработке их в ЭМП СВЧ, равняется .

Полученное соотношение показывает, что тепловыделение в поверхностных жидкостных оболочках, содержащихся в обрабатываемом материале на 2-м этапе способа, в 23,45 раза выше, чем в сухом веществе зерна, причем количество теплоты, образующееся в объеме зерновых частиц, составляет немного более 4% от ее количества, генерируемого в водных пленках, которые покрывают зерно.

Это объясняет высокую эффективность уничтожения вредной поверхностной микрофлоры в зерновом материале; предотвращает возникновение повреждений зерна, а также разрушений его структуры в ходе СВЧ-обработки благодаря тому, что процессы парообразования в слое материала происходят только на поверхности и в плодовых и семенных оболочках зерновых частиц, а не внутри них, из-за чего ни в одной зерновке не возникает давление, способное ее разрушить. Снижение риска значительного по величине перегрева зерна на 2-м этапе способа обеззараживания достигается за счет того, что образование тепловой энергии в материале происходит на поверхности отдельных зерен, что облегчает удаление из них избытка теплоты (способного снизить показатели качества материала), интенсивно выделяющегося через развитую поверхность теплообмена зерновых частиц в слое и передающегося в межзерновое пространство, к элементам конструкции рабочей СВЧ-камеры и в окружающую среду.

Во внутренних тканях зерновых частиц, несмотря на их низкую (кондиционную или близкую к ней) влажность при поступлении на 2-ой этап, в процессе СВЧ-обработки все равно происходит довольно интенсивное выделение тепловой энергии, вызывающее нагрев материала. Учитывая жесткость применяемых в заявляемом способе обеззараживания тепловых режимов ЭМП СВЧ, исключить возникновение перегрева зерна в данный период нельзя. Это связано с тем, что управлять процессом повышения температуры материала и тем более контролировать его при микроволновом воздействии очень сложно из-за имеющихся существенных различий в физических свойствах зерна и семян, которые обусловлены их большим видовым и сортовым разнообразием, слабой прогнозируемостью начальных технологических параметров зерновой массы (прежде всего влажности и ее распределения по анатомическим частям зерновок), сильно зависящих от способов и условий хранения зерна, от природно-климатических условий и технологий выращивания и уборки каждой отдельной культуры и др. факторов. Однако положительной особенностью рассматриваемого способа является то, что получаемое в нем превышение безопасных для показателей качества зерна температур нагрева материала, которые в зависимости от целевого назначения зернового сырья, обычно, составляют [t_з]=40-55°C, не ухудшает его технологические и семенные свойства, так как зерновой материал поступает на этап СВЧ-обработки в сухом состоянии (кроме плодовом и семенных оболочек), что повышает его термостойкость и значительно увеличивает предельно-допустимую температуру нагрева зерна. Так, по известным данным /54/, для зерна в диапазоне влажности W_з=10-15% при экспозиции (продолжительности) обработки τ_m.o=5 мин, допустимые температуры нагрева составляют [t_з]=63,6-67,4°C, и это не предельно-максимальные по величине значения, так как продолжительность 2-го этапа обеззараживания, при непрерывном перемещении зерна через зону СВЧ-воздействия, намного меньше 5-ти минут, что дает потенциальную возможность для еще большего увеличения [t_з].

Кроме того, необходимо отметить, что положительный вклад в процесс обеззараживания зерна вносят реакции нетеплового воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты на биологические объекты, физический механизм которых связан с нарушением нормального протекания или полным прекращением ионного обмена в клетках организмов и на мембранах клеток фитопатогенной микрофлоры /49/, причем возникновение ионных сбоев происходит не только в зонах повышенной влажности возбудителей болезней зерна.

Непосредственно после завершения процесса обеззараживания заявленным способом поверхностно увлажненный и обезвреженный от возбудителей болезней зерновой материал может использоваться напрямую или после переработки в качестве корма, а также применяться как сырье для переработки на технические и пищевые цели.

Необходимость охлаждения зерна и семян сельскохозяйственных культур после второго этапа обработки связана с тем, что из-за жесткости режимов теплового СВЧ-воздействия пленки обеззараживающих водных растворов (смесей), находящиеся на поверхности зерновых частиц и в их плодовых и семенных оболочках, нагреваются до температур существенно превышающих безопасные для качества зерновых материалов значения. В связи с малыми размерами отдельных зёрен и особенностями их структуры, состава и теплофизических свойств, сам зерновой материал обладает свойством быстро нагреваться /50 - стр. 34, 42/, в том числе путем контактного теплообмена, из-за чего высокая температура нагрева от водных оболочек передается в само зерно, что может вызвать его перегрев и тем самым снижение посевных и ухудшение технологических, пищевых и кормовых свойств.

Процесс охлаждения зернового материала может проводиться разными способами, например, активным вентилированием атмосферным, искусственно охлажденным или электроактивированным, содержащим озон, аэроионы или их смеси, воздухом при нахождении зерна в процессе обработки в толстом стационарном (в бункерах, силосах, буртах, охладительных колонках) или падающем слое. Кроме того, снижение температуры прошедшего обеззараживание зерна может обеспечиваться путем смешивания его с сухим ненагретым и незараженным зерном, при перелопачивании зерновой массы (вручную, зернометателями, перегрузочными транспортерами и т.д.), в процессе пневмотранспортирования, при размещении зерна тонким неподвижным слоем на специальных площадках (пассивное охлаждение за счет естественной отдачи тепла от нагретого зерна в окружающую среду) и другими методами.

Поскольку все известные способы охлаждения зерновых материалов обеспечивают необходимый для разработанного процесса обеззараживания технологический результат, то в связи с этим в формуле изобретения для обозначения данной операции обработки зерна используется универсальное понятие, которое охватывает все существующее разнообразие методов снижения температуры нагрева зерновых материалов и позволяет при реализации заявляемого способа дезинфекции применять любой из используемых на практике видов охлаждения, который наиболее удобен или экономически выгоден для потребителя.

После проведения операции охлаждения обеззараженное зерно может использоваться в качестве посевного материала и на корм, а также для переработки на продовольственные, технические и кормовые цели.

Необходимость сушки зерна и семян сельскохозяйственных культур после их обеззараживания заявляемым способом (на выходе со второго этапа процесса) связана с тем, что после проведения увлажнения добавленная в зерновой материал водная среда не удаляется из него, поэтому после обработки, по величине влажности, он (материал) соответствует категории влажного или сырого /12/, а в таком состоянии зерно и семена не могут длительное время храниться без ухудшения качества и вторичного заражения фитопатогенной микрофлорой.

Однако из-за жесткости температурных режимов, используемых для обработки зернового материала на 2-м этапе способа обеззараживания, получается, что на выходе из процесса продукт имеет очень высокую температуру нагрева оболочек, которая даже после перераспределения равномерно по объему зерновых частиц, находящихся в слое, все равно может превышать значения температур, безопасные для качества зернового сырья. В связи с этим, при проведении операции удаления влаги из зерна в условиях рассматриваемого способа дезинфекции вводится технологическое ограничение, согласно которому температура нагрева зернового материала в процессе сушки должна поддерживаться на уровне, не снижающем его показатели качества. Таким образом, сушка обеззараженного материала может производиться разными способами (низкотемпературным конвективным способом, активным вентилированием, пропусканием через слой зерна разных видов электроактивированного воздуха, воздействием ультразвуковых колебаний, ИК-обработкой и др.) и заканчивается при достижении зерном влажности безопасной для хранения, т.е. тогда, когда зерно становится сухим /12/. При этом высокотемпературный конвективный способ может использоваться для сушки в рамках заявленного процесса обеззараживания, но только не напрямую, а в комбинации с более мягкими методами обезвоживания, например, при импульсном режиме применения, в технологии со ступенчатым наращиванием температуры нагрева агента сушки от уровня окружающей среды до значений, соответствующих высокотемпературному конвективному теплоносителю, а также в других известных способах снижения влажности зерна на основе высокотемпературного, но обязательно обеспечивающих сохранность качества поступающего на обработку сильнонагретого высушиваемого материала.

Прошедшее обеззараживание и доведенное до кондиционной влажности зерно может длительное время храниться без ухудшения всего комплекса своих свойств, а после этого свободно использоваться на самые разные хозяйственные цели (кормовые, продовольственные, технические, на семена и другие).

Сущность предлагаемого технического решения поясняется тремя чертежами.

На фиг.1 показан один из вариантов компоновки конструктивно-технологической схемы линии для реализации способа комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты. На фиг.2 - разрез А-А увлажнительной машины с фиг.1, показывающий направление перемещения зернового материала в рабочей камере при его увлажнении и смешивании с обеззараживающей водной средой. На фиг.3 - разрез Б-Б увлажнительной машины с фиг.2, показывающий расположение в установке окон загрузки и выгрузки зернового материала, форму рабочих органов транспортирования и смешивания и устройство рабочей камеры (ее сдвоенность).

Предлагаемый способ комбинированного обеззараживания выполняется в технологической линии (фиг.1), которая включает увлажнительную машину 1 /21/, состоящую из окна загрузки зерна 2, корпуса машины 3, рабочей камеры ввода в сухое зерно обеззараживающей водной среды и их предварительного перемешивания 4, рабочей камеры окончательного перемешивания обеззараживающей водной среды с зерном 5, перегородки 6, разделяющей камеры 4 и 5, прохода 7 для перемещения перемешиваемых компонентов из камеры 4 в камеру 5, рабочих органов транспортирования и смешивания 8, представляющих собой валы 9 с установленными на них по всей длине по винтовой линии вильчатыми элементами 10 и с размещенными в начале и в конце валов (у торцевых стенок камеры) витками шнека с обратной навивкой 11, форсунок 12, установленных в камере 4 вдоль всей длины вала 9 и служащих для подачи в увлажнительную машину в распыленном состоянии обеззараживающей водной среды, дросселей 13, предназначенных для выравнивания давления и регулирования производительности форсунок, которые установлены перед форсунками 12 на трубопроводе 14 для подачи обеззараживающей водной среды, окна выгрузки поверхностно увлажненного зерна 15, привода 16, который соединен через редуктор 17 и шестеренчатую передачу 18 с валами 9 рабочих органов транспортирования и смешивания 8, установку непрерывного действия для обработки зерна в ЭМП СВЧ 19 /40/, которая включает вертикальную проточную рабочую камеру волноводного типа для СВЧ-обработки зерна 20, бункер-накопитель зерна 21, источник СВЧ-энергии 22, который соединен посредством согласующего волновода 23 с камерой СВЧ-обработки 20, трубу-продуктопровод из радиопрозрачного материала 24, защитный корпус 25 СВЧ-установки, зарешеченное отверстие 26 для забора окружающего воздуха в систему индивидуального охлаждения источников СВЧ-энергии (система индивидуального охлаждения источников на фиг.1 не показана) и конус выгрузки зерна 27 из камеры СВЧ-обработки.

Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты осуществляется следующим образом. Сухое очищенное зараженное зерно поступает через окно загрузки 2 в рабочую камеру ввода в сухое зерно обеззараживающей водной среды и предварительного их перемешивания 4, где захватывается вильчатыми элементами 10 рабочего органа транспортирования и смешивания 8, вращающегося в корпусе машины 3, и перемещается непрерывным потоком. По ходу движения зерна в рабочей камере 4 на поверхность его слоя происходит равномерное распыление в непрерывном режиме форсунками 12 обеззараживающей водной среды (фиг.2), после добавления которой, в процессе транспортирования, рабочий орган 8 машины предварительно перемешивает жидкий реагент с зерновым материалом. Переместившись к концу рабочей камеры 4 увлажненное зерно рабочим органом транспортирования и смешивания 8 направляется через проход 7 в рабочую камеру окончательного перемешивания обеззараживающей водной среды и зерна 5, где захватывается вильчатыми элементами 9 находящегося в ней рабочего органа транспортирования и смешивания 8 и перемещается к окну выгрузки 15 поверхностно увлажненного материала из машины, при одновременном перемешивании и повышении равномерности распределения по поверхности зерновых частиц жидкого реагента. Таким образом, обеззараживающий водный раствор или смесь, попадая при увлажнении в зерно, частично впитывается в его плодовые и семенные оболочки и за счет содержащихся в нем химических веществ и (или) электроактивированных частиц, а также продуктов их распада и взаимодействия с водой, уничтожает и (или) повреждает (нарушает целостность оболочек и тканей вредных микроорганизмов) поверхностную микрофлору зерна. Кроме того, в процессе увлажнения на поверхности зерен образуются пленки влаги, удерживающиеся на них за счет сил поверхностного натяжения и необходимые на следующем этапе обработки. После завершения операции увлажнения зерно через окно выгрузки 15 удаляется из увлажнительной машины и поступает в бункер-накопитель зерна 21, расположенный над камерой СВЧ-обработки, а из него перемещается в трубу-продуктопровод из радиопрозрачного материала 24, расположенную в вертикальной проточной рабочей камере волноводного типа 20, где проводится четырехсторонняя обработка непрерывно перемещающегося в плотном слое материала в электромагнитном поле СВЧ с высокой плотностью потока энергии, которое обеспечивает нагрев поверхностной влаги и оболочек зерна со скоростью 10°C/с и более, но при этом не снижает показатели качества зернового материала. Причем источник СВЧ-энергии 22, генерирующий ЭМП СВЧ и передающий его (поле) по согласующему волноводу 23 в рабочую камеру установки, включается и работает только при заполненной зерном рабочей камере, а выключается, когда бункер-накопитель становится пустым, что необходимо соблюдать для предотвращения выхода из строя источника СВЧ энергии. СВЧ-воздействие на поверхностно увлажненный зерновой материал в процессе обработки вызывает тепловое уничтожение большинства возбудителей болезней зерна, погруженных в водные оболочки, а у самых устойчивых форм вредной микрофлоры приводит к термическим и электрическим повреждениям их оболочек, в которые затем проникают из жидкой фазы действующие химические и (или) электроактивированные компоненты протравливающих водных смесей, вызывающие гибель патогенных организмов. В недоступных для проникновения обеззараживающих водных растворов, эмульсий или суспензий зонах зерна паразитическая микробиота ингибируется за счет тепловых и нетепловых СВЧ-эффектов, возникающих в тканях и клетках фитопатогенов, содержащих изолированную свободную влагу, обязательное наличие которой связано с физиологическими особенностями и иммунитетом вредных микроорганизмов с низкой начальной влажностью. Прошедшее микроволновую обработку влажное обеззараженное зерно через конус выгрузки зерна 27 удаляется из рабочей камеры СВЧ-установки, после чего поступает на охлаждение или сушку или сразу же (в течение одних суток после обработки) используется в качестве сырья для переработки на кормовые и технические цели.

Предлагаемое изобретение обеспечивает интенсивность и равномерность обеззараживания зерна, повышает эффективность процесса по количеству и видовому составу уничтожаемой фитопатогенной микрофлоры, в том числе находящейся во внутренних тканях зерновок, увеличивает производительность способа, обеспечивает его экологическую безопасность и универсальность при обработке зерна разного целевого назначения.

Источники информации

1. Патент №2278514 РФ, МПК A01N 37/44. Способ детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами / В.В. Мелихов, М.В. Московец, Т.В. Каренгина, М.В. Мелихова (Всероссийский НИИ орошаемого земледелия РАСХН). - №2005114994/04, заявл.: 17.05.2005, опубл.: 27.06.2006 // БИПМ. - 2006. - №18.

2. Патент №2061351 РФ, МПК A01C 1/00. Способ СВЧ-обработки зерна и устройство для его осуществления / М.А. Рустам, А.И. Чернов. - №94001684/15, заявл.: 07.01.1994, опубл.: 10.06.1996 // БИПМ. - 1996. - №16.

3. Заявка №2005135281 РФ, МПК A23L 3/26. Способ обеззараживания сушеных продуктов, лекарственных трав, специй/ В.А. Иванов (ООО «Ингредиент»). - №2005135281/13, заявл.: 14.11.2005, опубл.: 20.05.2007 // БИПМ. - 2007. - №14.

4. Патент №511834 СССР, МКИ A01N 21/00. Способ обеззараживания кормов / К. Томаш, Л. Вёллер (Иностранное предприятие «Мезёгаздашаги Фейшкола», Венгерская Народная Республика). - №2019937/30-15, заявл.: 25.04.1974 (конвенц. приор. :26.04.1973 HU, №МЕ-1622); опубл.: 25.04.1976 // БИ. - 1976. - №15. - 3 с. с илл.

5. А.с. №718072 СССР, МКИ A01N 21/00. Способ детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами / И.П. Кривопишин (Всесоюзный науч. - исслед. и технол. институт птицеводства). - №2664251/30-15, за-явл.: 04.09.1978, опубл.: 28.02.1980 // БИ. - 1980. - №8.

6. Патент №2222133 РФ, МПК A01C 1/08. Способ обеззараживания семян зерновых культур / Н.А. Болотов, Е.Е. Кашкин (Воронежский гос. аграрный ун-т им. К.Д. Глинки, ООО НПФ «Айболит»). - №2000111678/13, заявл.: 10.05.2000, опубл.: 27.01.2004 // БИПМ. - 2004. - №3.

7. Патент №2483543 РФ, МПК A01N 59/00. Способ повышения урожайности и устойчивости зерновых культур к болезням и вредителям / В.В. Карпунин, А.Г. Алимов, М.Н. Белицкая, Т.А. Красова (ГНУ Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий РАСХН). - №2011113364/13, за-явл.: 06.04.2011, опубл.: 10.06.2013 // БИПМ. - 2013. - №16.

8. Патент №2195800 РФ, МПК A01C 1/00. Способ стимуляции всхожести семян зерновых культур / Н.А. Сюсюра, Е.Н. Симонова (Азово-Черноморская гос. агроинженерная академия). - №2001110738/13, заявл .: 18.04.2001, опубл.: 10.01.2003 // БИПМ. - 2003. - № 1.

9. Сюсюра Н.А. Обоснование параметров электроактивированного раствора и режимов работы бездиафрагменного электроактиватора в технологии предпосевной обработки семян зерновых культур: Автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.02. - Зерноград: АЧГАА, 2003. - С.13.

10. Патент №2315625 РФ, МПК A61L 2/03. Способ обезвреживания зерновых и грубых кормов / А.А. Закомырдин, Ю.А. Закомырдин, Н.Э. Ваннер (ГНУ ВНИИВСГЭ Россельхозакадемии). - №2006111006/15, заявл.: 06.04.2006, опубл.: 27.01.2008 // БИПМ. - 2008. - №3.

11. А.с. №563938 СССР, МКИ A01C 1/00. Способ обработки семян сельскохозяйственных культур / Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок (Челябинский ин-т мех. и электр. с.-х.). - №2054666/15, заявл.: 23.08.1974; опубл.: 05.07.1977 // БИ. - 1977. - №25.

12. Птицын С.Д. Зерносушилки/ С.Д. Птицьш. - М.: Машиностроение, 1966. - С.38.

13. Горелова Е.И. Основы хранения зерна / Е.И. Горелова. - М.: Агропромиздат, 1986. - С.77-78, 82, 85, 87, 90, 95, 99, 103, 108, 110, 113, 118.

14. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства / В.А. Бутковский. - М.: Колос, 1981. - С.50.

15. Технология переработки зерна / Я.Н. Куприц, Г.А. Егоров, Е.М. Гинзбург и др.; Под ред.: Г.А. Егорова. - Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Колос, 1977. - С.103-105.

16. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна / Г.А. Егоров. - М.: Колос, 1985. - С.195-196.

17. Егоров Г.А. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства / Г.А. Егоров, Е.М. Мельников, В.Ф. Журавлев. - М.: Колос, 1979. - С.100-101, 105, 90.

18. Мачихина Л. Микробиологические аспекты сохранности и безопасности зерна и зернопродуктов (окончание) // Л. Мачихина, Л. Львова, О. Кизленко // Хлебопродукты. - 2005. - №11. - С.36-39.

19. А.с. №393974 СССР, МКИ A01C 1/08. Камера протравливания / Б.В. Пушкарев, В.А. Вялых (ВНИИ защиты растений). - №1752998/30-15, заявл.: 28.02.1972; опубл.: 22.08.1973 // БИ. - 1973. - №34.

20. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные машины (элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы) / Н.И. Кленин, И.Ф. Попов, В.А. Сакун. - М.: Колос, 1970. - С.174.

21. Патент на полезную модель № 123346 РФ, МПК B01F 7/00. Устройство для внесения жидких смесей в сухие корма / В.И. Пахомов, А.С. Алферов, А.В. Смоленский, В.А. Михайлов (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии). - №2012131981/05, заявл.: 25.07.2012, опубл.: 27.12.2012 // БИПМ. - 2012. - №36.

22. Корнеев Г.В. Транспортеры и элеваторы сельскохозяйственного назначения / Г.В. Корнеев. - М. - Киев: Машгиз, 1961. - С.170-171, 173, 181.

23. Гришечкина Л.Д. Фунгицид для защиты озимой пшеницы от комплекса инфекций / Л.Д. Гришечкина, Т.И. Ишкова, О.В. Кунгурцева // Защита и карантин растений. - 2013. - №6. - С.46-48.

24. Патент №2222132 РФ, МПК A01C 1/00. Способ обеззараживания семян / В.А. Шкаликов, И.В. Истранина, Ю.С. Дунаева (Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева). - №2001134289/12, заявл.: 21.12.2001, опубл.: 27.01.2004 // БИПМ. - 2004. - №3.

25. Патент №2042330 РФ, МПК A23K 1/00. Способ обработки кормов, кон-таминированных патогенными микроорганизмами и токсикогенными грибами / Г.Н. Коржевенко, В.Г. Иванов, А.В. Кушнарев, В.М. Исаченко (ВНИИВСГЭ). - №92015657/15, заявл.: 30.12.1992, опубл.: 27.08.1995 // БИПМ. - 1995. - №24.

26. Патента №2092052 РФ, МПК A01N 47/28. Способ обеззараживания семян злаковых культур / Ю.И. Житин, О.В. Алипатова (Воронежский гос. аграрный ун-т им. К.Д. Глинки). - №95103164/04, заявл.: 06.03.1995, опубл.: 10.10.1997 // БИПМ. - 1997. - №28.

27. Заявка №2006127431 РФ, МПК A23K 3/03. Способ дезинфицирования и консервации собранного растительного материала / А. Джеймс, М. Френч, А. Сэйл, П. Кинг (СОЛВЕЙ (СОСЬЕТЕ АНОНИМ), Бельгия). - №2006127431/13, заявл.: 22.12.2004, опубл.: 10.02.2008 (конвенц. приор.: 29.12.2003 EP, №03258227.2; 15.03.2004 US, №60/552,740) // БИПМ. - 2008. - №4.

28. Патент №2122311 РФ, МПК A01F 25/00. Способ обработки зерна перед закладкой на хранение / Ю.Ф. Росляков, О.И. Квасенков (Кубанский гос. технол. ун-т). - №97121592/13, заявл.: 25.12.1997, опубл.: 27.11.1998 // БИПМ. - 1998. - №33.

29. Патент №2164757 РФ, МПК A23K 1/00. Способ обеззараживания фуражного зерна / Н.А. Болотов, Е.Е. Кашкин (Воронежский гос. аграрный ун-т им. К.Д. Глинки, ООО НПФ «Айболит»). - №99122447/13, заявл.: 26.10.1999, опубл.: 10.04.2001 // БИПМ. - 2001. - № 10.

30. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства / В.А. Бутковский. - М.: Колос, 1981. - С.47.

31. Жидко В.И. Зерносушение и зерносушилки / В.И. Жидко, В.А. Резчиков, B.C. Уколов. - М.: Колос, 1982. - С.30.

32. Грабовский Р.И. Курс физики / Р.И. Грабовский. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1974. - С.180-185.

33. Егоров Г. Термодинамическое взаимодействие зерна с водой / Г. Егоров // Хлебопродукты. - 2004. - №2. - С.22-23.

34. Мачихина Л. Повреждение зерна на поле и при хранении //Л. Мачихина, Л. Львова, Л. Алексеева// Комбикорма. - 2006. - №3. - С.65-66.

35. Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ и СВЧ (рекомендации) / Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, С.Н. Шахматов и др.; Утв. ВО «Союзсортсемовощ» 11.04.1989 г. - М.: ВО Агропром-издат, 1989. - С.17-18.

36. Трисвятский, Л.А. Хранение зерна / Л.А. Трисвятский. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.96-135.

37. Бурдо О.Г. Процессы инактивации микроорганизмов в микроволновом поле / О.Г. Бурдо, О.Б. Рыбина. - Одесса: Полиграф, 2010. - 200с.

38. А.с. №1238490 СССР, МКИ F26B 3/347. Сверхвысокочастотная сушилка непрерывного действия / В.А. Железников, В.И. Пахомов, В.И. Шустов, Н.В. Карамышев, В.К. Стребнюк (ВНИПТИМЭСХ)/ Гриф «Для служебного пользования». - №383672/24-06, заявл.: 03.01.1985, не публиковалось.

39. Патент №2382529 РФ, МПК H05B 6/64. Устройство для электромагнитной обработки сыпучих диэлектрических материалов / О.А. Морозов, М.Ф. Воскобойник, А.Н. Каргин, И.Г. Воробьёв, В.И. Пахомов (ЗАО «НПП «Магратеп»). - №2009111520/09, заявл.: 31.03.2009; опубл.: 20.02.2010 // БИПМ. - 2010. - №5.

40. Патент на полезную модель №134726 РФ, МПК H05B 6/64. Устройство для непрерывной СВЧ-обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов / А.И. Пахомов, В.И. Пахомов, В.А. Максименко (ГНУ СКНИИ-МЭСХ Россельхозакадемии). - №2013107522/07, заявл.: 20.02.2013; опубл.: 20.11.2013 // БИПМ. - 2013. - №32.

41. Патент №2311002 РФ, МПК H05B 6/78. Устройство для термической обработки сыпучих диэлектрических материалов / А.В. Бастрон, А.В. Мещеряков, Н.В. Цугленок (ФГОУ ВПО Красноярский ГАУ). - №2006119391/09, заявл.: 02.02.2006; опубл.: 20.11.2007 // БИПМ. - 2007. - №32.

42. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия / Ю.С. Архангельский. - Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т, 1998. - С.295.

43. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов / А.С. Гинзбург. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - С.446.

44. Юсупова Г.Г. Обеспечение микробиологической безопасности зернового продовольственного сырья / Г.Г. Юсупова, Ю.И. Кретова, Э.И. Черкасова, М.О. Черкасова // Хлебопродукты. - 2013. - №4. - С.60-63.

45. Бородин И.Ф. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве / И.Ф. Бородин, Г.А. Шарков, А.Д. Горин // Серия: «Механизация и электрификация сельского хозяйства». - М.: ВНИИТЭИ Агропром, 1987. - С.3-4, 8-9.

46. Грабовский Р.И. Курс физики / Р.И. Грабовский. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1974. - С.201-204.

47. Львова Л.С. Переработка зерна пшеницы пораженного фузариозом / Л.С. Львова, А.В. Яицких // Пищевая промышленность. - 2013. - №8. - С.34-36.

48. Горячев С.Н. Изучение состояния воды у микроорганизмов с малой влажностью: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.02. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1979. - 21с.

49. Исмаилов Э.Ш. Биофизическое действие СВЧ-излучений / Э.Ш. Исмаилов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - С.86-87, 103-104, 121-123.

50. Жидко В.И. Зерносушение и зерносушилки / В.И. Жидко, В.А. Резчиков, B.C. Уколов. - М.: Колос, 1982. - 239с.

51. Лыков А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - С.314-320.

52. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов / А.С. Гинзбург. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - С.440-445, 448-450.

53. Сапунов Г.С. Ремонт микроволновых печей /Г.С. Сапунов// Серия «Ремонт», выпуск 19. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - С.36.

54. Птицын С.Д. Зерносушилки / С.Д. Птицын. - М.: Машиностроение, 1966. - С.52-57.

Изобретение относится к послеуборочной и предпосевной обработке зерна и сельскохозяйственных культур, а также к способам подготовки зерновых материалов, к хранению и переработке, и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей промышленности, в системе хранения зерна, а также в смежных с ними отраслях промышленности. Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) осуществляется в два последовательных этапа. На первом этапе зерно, движущееся в потоке, равномерно увлажняют обеззараживающей водной средой, до полного насыщения влагой его плодовых оболочек и равномерного распределения водного раствора или водной смеси по поверхности зерновок в виде тонких пленок. На втором этапе непрерывно перемещающееся в плотном слое зерно обрабатывают в ЭМП СВЧ с высокой плотностью потока энергии 10ºС/с и более, но не снижающем его качество, после чего обеззараженное зерно охлаждают или сушат. Предлагаемое изобретение обеспечивает интенсивность и равномерность обеззараживания зерна, повышает эффективность процесса по количеству и видовому составу уничтожаемой фитопатогенной микрофлоры, в том числе находящейся во внутренних тканях зерновок, увеличивает производительность способа, обеспечивает его экологическую безопасность и универсальность при обработке зерна разного целевого назначения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты, включающий увлажнение зерна и последующую его обработку, отличающийся тем, что на обеззараживание поступает сухое очищенное от примесей зерно, обработка которого осуществляется в два последовательных этапа: на первом этапе движущееся в потоке зерно увлажняют равномерно по объему слоя обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией, количество которого(ой) определяется полным насыщением влагой его плодовых оболочек и обеспечивает равномерное распределение водного раствора или водной смеси по поверхности зерновок в виде тонких пленок, удерживающихся на зернах за счет сил поверхностного натяжения, на втором этапе поверхностно увлажненное зерно, непрерывно перемещающееся в плотном слое, обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с высокой плотностью потока энергии, обеспечивающем нагрев поверхностной влаги и оболочек зерна со скоростью 10°C/с и более, но не снижающем показатели качества зернового материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после второго этапа обработки зерно охлаждают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после второго этапа обработки зерно сушат до влажности, безопасной для хранения при температуре зернового материала, не снижающей его показатели качества.