Способ стерилизации деревянной тары Советский патент 1992 года по МПК A61L2/12 A61L2/20 

Изобретение относится к стерилизации деревянной тары и может быть использовано в сельском хозяйстве в области плодоовощного хранения и цветоводства для борьбы с микроорганизмами, вызывающими порчу свежих овощей и фруктов, клубней и луковиц цветов, хранящихся в деревянной таре.

Известен способ стерилизации тары путем обработки ее газом. Недостатками являются трудоемкость и большая экспозиция для достижения стерилизующего эффекта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ стерилизации деревянной тары путем обработ-- ки ее двуокисью азота N02.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет осуществить долговременную стерилизацию деревянной тары, так как при поверхностной обработке газом не уничтожаются тела грибов, находящихся внутри древесины. В связи с этим при благоприятных условиях (повышенной влажности древесины) происходит быстрое повторное обсеменение поверхности тары и заражение хранящихся в ней продуктов. Кроме того, грибы вызывают загнивание и порчу самой древесной тары, что существенно снижает срок ее службы.

Недостатком является зависимость длительности стерилизации от температуры среды внутри фумигационной камеры, т.е. с понижением температуры значительно увеличивается длительность обработки тары, необходимая для достижения стерилизующего эффекта.

Целью изобретения является повышение надежности стерилизации и интенсификации процесса.

Способ стерилизации деревянной тары состоит в том, что ее обрабатывают газом-двуокисью азота и одновременно с обработкой газом на деревянную тару возСО

С

vj го ю ел

Ј

действуют СВЧ-энергией с частотой поля 1000-3000 мГц, при этом обработку ведут в течение 10 - 180 с. В результате облучения тары влага, содержащаяся в древесине, поглощает электромагнит- ную энергию по всему объему материала и интенсивно испаряется, происходит высушивание.

Диэлектрический нагрев вызывает гибель грибов, находящихся внутри древе- сины, и способствует сокращению времени газовой обработки поверхности тары, так как это время зависит от температуры контактирующей с газом поверхности.

Высокая эффективность процесса передачи СВЧ энергии по всему объему позволяет проводить нагрев и высушивание за очень короткое время (от нескольких секунд до 3 мин), которое зависит от мощ- ности применяемого СВЧ-поля. В результате высушивания улучшается качество тарной древесины и создаются условия, не- благоприятныедля развития микроорганизмов.

В результате воздействия электромагнитного поля на текущий газ в камере с тарой усиливается действие газа на поверхность тары и интенсификация процесса сте- рилизации деревянной тары.

Использование СВЧ-энергии с частотой поля 1000 - 3000 мГц обусловлено тем, что именно в этом диапазоне наиболее ярко выражается свойство электромагнитного поля нагревать влажную древесину.

Облучение тары СВЧ-энергией и обработка газом в течение 10 - 180 с обусловлено мощностью применяемых генераторов СВЧ. Чем мощнее поле, тем меньше време- ни требуется на обработку.

При обработке текущего газа СВЧ-энергией параметры процесса сушки изменяются с течением времени т.

На чертеже показано воздействие элек- тромагнитного поля на элемент dV движущегося газа.

За элементарный промежуток времени dT на участке длиной dZ объема среды энергообмена dV (фиг. 1) изменяются ско- рость течения газа на величину dC, температура его на величину dT. Кроме того, изменяется и внешняя полезная работа, совершаемая газом в результате трения при движении его вдоль высушиваемой поверхности dS на величину dljp. Сумма полезной работы dlip и джоулева тепла равняется работе пондеромоторной силы dl™ т.е. + dC-дж dl™ (1).

Учитывая основные законы электро- и

термодинамики, имеем - -

d 1ПМ d H J (2)

d 1Тр - JEV/C , d Одж j2 V/or С (3)

С учетом того, что j а(Е - С/г0 Н) для 1 кг текущего газа на 1 м длины среды энергообмена имеет

МН J -ff(E )х

х«0Н -V, , Дж ч г( кг м )

(4)

или Н J -а Е - Cfio Н Н х

xV,

Дж

( кг м )

(5)

- магнитная проницаемость вакуума, гн/м;

Н - напряженность магнитного поля, а/м;

j - плотность тока, а/м2;

а- удельная электропроводность газа, См/м;

С - скорость текущего газа, м/с;

V-удельный объем текущего газа, м3/кг

Оэкв 4 S/П - характерный линейный размер объекта обработки, м (S - площадь сечения, П - пеример сечения);

На - число Гартмана;

п - числовой коэффициент;

г - коэффициент динамической вязкости, Па-С.

Из (5) видно, что поглощение энергии высушиваемой средой прямо пропорционально Е, Н, С и V. Указанные параметры создают условия ламинарного или турбулентного режима движения газа, определяемые магнитным числом Рейнольдса.

RBM - С-Оэкв jWa

(6)

Так как число Рейнольдса прямо пропорционально скорости движения, то с увеличением С увеличивается RIM, т.е. создается турбулентный режим движения.

Из (5) видно, что скорость движения газа при наложении СВЧ поля определяется как;

Н -J

(7 fl0 Н2 V

(7)

Таким образом, изменяя параметры электромагнитного поля и объем газа, можно изменять степень турбулизации процесса и коэффициент теплоотдачи а на границе теплообменных сред.

Коэффициент теплоотдачи

USKB

(8)

При турбулентном режиме теплообмена

N4 n -Ha.°-4-R|0-75 На fio Н Оэкв

(9) (10)

Как видно из формул, совместное применение газа N02 и СВЧ энергии способствует увеличению степени турбулизации и интенсификации процесса теплообмена, более быстрому и эффективному протеканию химических реакций на поверхности тары, усиливает химическое взаимодействие поверхности тары с окружающим ее газом N02.

Стерилизацию осуществляют в камере, оборудованной по типу фумигационной, экранированной металлической сеткой. В одной из сторон камеры имеется окошко, закрытое радиопрозрачным материалом, к которому подводится волновод генератора СВЧ.

Камеру заполняют тарой, предназначенной для стерилизации, после чего включают СВЧ генератор и подают двуокись азота N02 до полного вытеснения воздуха. По окончании стерилизации удаляют двуокись азота из камеры, подают в нее атмосферный воздух, выключают генератор СВЧ, после чего камеру открывают. В обработанную тару закладывают свежие фрукты и овощи, клубни и луковицы цветов.

0

5

0

5

0

5

0

Пример 1. Образцы древесины, зараженные плесневыми грибами и грибом Merulius lacrymanc, облучались СВЧ-энер- гией от генератора магнетронного типа с выходной мощностью 630 Вт, частотой 2400 мГц в течение 2-х мин совместно с обработкой поверхности образца двуокисью азота N02- Образцы после обработки помещались в чашку Петри и выдерживались в них в течение 30 дней. Часть образцов перед помещением в чашки Петри смачивались дистиллированной водой с целью создания благоприятных условий для восстановления микрофлоры. Во всех случаях рост микрофлоры не наблюдался.

Выбор диапазона частот обусловлен проникающей способностью СВЧ поля .во влажной древесине. Именно в этом диапазоне частот происходит наиболее интен- сивный диэлектрический нагрев древесины.

Применение предлагаемого способа стерилизации позволяет получить высокий бактерицидный и фунгицидный эффект, улучшить качество и сократить продолжительность обработки тары, увеличить срок ее службы и значительно снизить потери свежих плодов и овощей, клубней и луковиц цветов, вызываемые микроорганизмами.

Формула изобретения

Способ стерилизации деревянной тары, заключающийся в обработке ее двуокисью азота N02, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности стерилизации и интенсификации процесса, одновременно с обработкой двуокисью азота N02 на тару воздействуют СВЧ-энергией с частотой поля 1000/3000 МГц, причем обработку ведут в течение 10-180 с.

4(2}

Изобретение относится к технике стерилизации деревянной тары и может быть использовано в сельском хозяйстве. Цель изобретения - повышение надежности стерилизации и интенсификации процесса. Сущность способа стерилизации деревянной тары состоит в том, что деревянную тару одновременно обрабатывают газом N02 и СВЧ-энергией с частотой поля 1000- 3000 МГц, причем обработку ведут в течение 10-180 с. 1 ил.

V

аг