Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием свч-энергии

Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием свч-энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам подготовки зерна и семян сельскохозяйственных культур и дикорастущих растений к посеву, хранению и переработке и может быть использовано в сельском хозяйстве, перерабатывающей промышленности, в системе хранения зерна, а также в смежных с ними отраслях промышленности.

Известен способ обеззараживания зернового сырья /1/, включающий увлажнение его путем помещения в воду и обработку зерна в водной среде акустическим полем с широким спектром частот, включающим как звуковой диапазон, так и низкочастотную область ультразвукового диапазона при кавитационно-пороговом значении звукового давления, с одновременным диспергированием в обрабатываемой среде воздуха, поступающего в импульсном режиме из гидроакустического излучателя, создающего акустическое поле для воздействия на зерно.

К недостаткам этого способа обработки относится его низкая экологичность из-за необходимости утилизации большого количества воды сильно загрязненной минеральными примесями и органическими остатками зерна, наличие обеззараживающего эффекта только применительно к узкому видовому составу патогенов, поражающих только поверхностные ткани зерновых частиц, высокий риск вторичного заражения семян из-за их повышенной остаточной влажности после обработки, низкая производительность способа по обеззараженному материалу из-за периодического режима реализации процесса.

Известна практика применения теплового способа дезинфекции семян от патогенов и других нежелательных грибов и бактерий /2/, включающего подвод к материалу теплоты безводной газовой средой при управлении временем обработки и температурой семян таким образом, чтобы в условиях, когда нагрев семян осуществляется снаружи внутрь, а протекание процесса испарения влаги происходит с поверхности материала, не было бы охлаждения семян и предотвращалось бы изменение их влагосодержания, причем теплоподвод к семенам происходит на ленточном конвейере путем контактной передачи и состоит из пяти этапов: этапа А - подачи материала в процесс, на котором формируется тонкий слой семян, обеспечивающий равномерность его нагрева на последующих стадиях обработки; этапа В - нагрева материала путем продувания через него горячего воздуха до достижения семенами необходимой температуры со скоростью, предотвращающей изменение в них содержания влаги; этапа С - обеззараживания семян, протекающего при постоянном подводе тепла, который обеспечивает выдержку материала в течение расчетного времени в нагретом состоянии при постоянной температуре; этапа D - охлаждения семян, обеспечивающего снижение их температуры с управляемой скоростью и этапа Е - удаления зернового материала из зон активной обработки. Дополнительным вариантом реализации способа является использование в нем для нагрева семян горячего воздуха с содержанием влаги, которое предотвращает как снижение, так и увеличение влажности семян при обработке.

Недостатками способа является низкий уровень снижения общей зараженности семян из-за ингибирования им узкого видового состава возбудителей болезней зерна, содержащихся в основном на поверхности его частиц; малая производительность способа по обрабатываемому материалу и высокая продолжительность процесса обеззараживания.

Существует также способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур /3/, включающий воздействие на семена, реализующееся в течение пяти следующих друг за другом этапов, первый из которых осуществляют горячим воздухом температурой 70°С, второй и третий - импульсным инфракрасным излучением длиной волны 3,0-4,0 мкм, плотностью потока 5-10 кВт/м² и экспозицией 1-2 с, четвертый - инфракрасным излучением длиной волны 1-1,4 мкм, плотностью потока 25-30 кВт/м² и экспозицией 1-2 с, пятый - ультрафиолетовым излучением длиной волны 0,25-0,3 мкм и экспозицией 1-2 с.

К недостаткам данного способа предпосевной обработки относится неустойчивость эффекта обеззараживания из-за возникновения у разных видов поражающих зерно фитопатогенных инфекций взаимопротивоположных ответных реакций на ИК- и УФ-воздействия, которые отдельные виды вредной микрофлоры ингибируют, а у других вызывают стимулирование роста и развития; малая производительность способа по обрабатываемому материалу из-за низкой проникающей способности используемых видов излучений в слой зерна и в его отдельные частицы, и обусловленного этим тонкослойного течения материала при обработке.

Известен способ обеззараживания семян зерновых культур /4/, включающий приготовление рабочей смеси ядохимикатов с добавлением разбавителя, в качестве которого используют кислый анолитный электроактивированный раствор с параметрами рН 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 разрушения, стерилизации и обеззараживания семян от комплексных фитопатогенных инфекций и остаточного содержания гербицидов и пестицидов /5/, включающий обработку партии материала в виде цельного или измельченного зерна одновременным воздействием пара и микроволнового поля, которые обеспечивают температуру нагрева семян до величины 95°С и выше и выдержку их в течение промежутка времени 25 мин и больше, с последующей обработкой семян озонированным воздухом с концентрацией озона в газовой смеси от 100 ppm до 5000 ppm или одновременным воздействием озонированного воздуха и микроволнового поля.

К недостаткам способа относится неполное уничтожение отдельных видов бактериальных и грибковых инфекций, особенно при высоком уровне начальной зараженности материала, что увеличивает риск повторного поражения семян от остаточных содержащихся в них возбудителей фитопатогенов; высокая энергоемкость процесса обработки; невозможность или узкая направленность хозяйственного использования зернового продукта, полученного после обеззараживания.

Известен также способ предпосевной обработки семян /6/, включающий увлажнение семенного материала водным раствором микроэлементов и клеящих веществ с температурой 10-20°С в количестве 10-15 л рабочей жидкости на 1 м³ зерна, выдержку увлажненных семян в течение 0,5-3,0 мин, после чего обработку их в поле СВЧ.

Недостатками данного способа является низкая результативность обеззараживания на этапе СВЧ-обработки из-за кратковременности периода выдержки увлажненных семян, в течение которого влага не успевает поглотиться фитопатогенными микроорганизмами, в том числе расположенными во внутренних тканях зерна и, тем самым, сосредоточить на себе ингибирующее действие электромагнитного поля; запуск в период СВЧ-обработки химических реакций разрушения вещества микроэлементных и клеящих компонентов, нанесенных с водным раствором на семена, что изменяет их технологические и химические свойства и не позволяет использовать для защиты от вторичных заражений и в физиологических процессах прорастания семян.

Самыми широко распространенными в производстве, из-за своей высокой эффективности в борьбе с комплексными фитопатогенными инфекциями зерна, являются способы химического обеззараживания, отличающиеся большим разнообразием. Среди них, в качестве наиболее характерных можно назвать два метода протравливания семян /7, 8/.

Первый из них, это способ обработки семян на производственной базе для розничной торговли и обработки семян /7/, согласно которого сначала выбирают рецептуру реализуемого процесса, затем, одновременно подают жидкие составы средств обработки с конкретными индивидуальными скоростями потоков из множества бочкообразных баков через множество соответствующих жидкостных линий согласно с рецептурой; при этом еще подают дозированный поток семян через устройство для обработки семян, и комбинируют соответствующие жидкостные линии в объединенную жидкостную линию, в которую в соответствии с рецептурой одновременно вводится с определенной скоростью поток воды, регулируемый в зависимости от влажности окружающей среды и влагосодержания обрабатываемых семян, все эти жидкие среды в виде суммарной жидкости при помощи объединенной жидкостной линии подают в устройство для обработки семян, где ее распыляют на поверхность измеренного потока семян во время их падения, после чего перемешивают обработанные (увлажненные) семена во вращающемся цилиндре. Второй вариант химического протравливания - это метод обработки семян /8/, включающий порцию материала, которую обрабатывают в течение 6-15 секунд первой смесью, содержащей, по меньшей мере, один инсектицид, по крайней мере, один фунгицид и, по меньшей мере, один агент покрытия семян, после чего проводят гомогенизацию протравленного семенного материала в течение 5-25 секунд, затем семена обрабатывают в течение 6-15 секунд второй смесью, содержащей, по крайней мере, один инокулятор, в качестве которого может использоваться культура азотфиксирующих бактерий почвы, по меньшей мере один протравитель, содержащий как минимум один вид неорганической питательной соли и как минимум один полисахарид, после чего семенной материал повторно гомогенизируют в течение 5-25 секунд, причем после второго этапа гомогенизации семена дополнительно подвергают сушке, а первая и (или) вторая смесь, применяемая для обработки, может дополнительно содержать нематицид.

Общими недостатками обоих способов является высокая стоимость проводимой в них обработки, обусловленная значительным уровнем цен на используемые химические препараты; необходимость частой смены разновидностей средств обработки (пестицидов, удобрений, микроэлементов, стимуляторов роста, агентов покрытия семян защитными оболочками, биологических средств защиты и др.) для снижения резистентности вредных микроорганизмов к применяемым химическим веществам; высокая экологическая опасность используемых для обработки семян ядохимикатов, которые не разлагаются в естественных природных условиях и загрязняют почву, воду, воздух, попадают в организмы человека и животных, вызывая внутренние заболевания, а при накоплении в тканях растений провоцируют торможение их роста и развития, мутации и даже гибель. Дополнительным недостатками, характерными для второго способа обеззараживания /8/, является техническая и технологическая сложность его реализации и невозможность длительного хранения семян из-за применения в процессе обработки микробиологических препаратов (инокуляторов), живые компоненты которых в период хранения быстро теряют жизнеспособность.

Разработан также способ предпосевной обработки семян зерновых культур /9/, реализующийся в два цикла, первый из которых проводят облучением импульсным инфракрасным излучением длиной волны от 3,0 до 4,0 мкм и плотностью потока от 5 до 10 кВт на 1 м² в течение 10 с со скоростью температурного режима в пределах от 4,5 до 5°С/с, после чего семена закладывают на отлежку сроком на 8-10 дней, а второй цикл проводят перед высевом, путем обработки комплексным фунгицидным протравителем семян зерновых культур с антистрессовыми компонентами и с нормой расхода 0,4 литра на 1 тонну семян в течение 5-7 мин.

Недостатками способа являются: большая растянутость процесса во времени; неустойчивость эффекта ингибирования после первого цикла обработки по большинству возбудителей заболеваний семян вплоть до стимулирования в них роста и развития вредной микрофлоры, из-за чего в период отлежки высока вероятность резкого возрастания зараженности материала, ведущей к необратимому снижению его посевных свойств еще до начала химического протравливания во втором цикле обработки; высокая стоимость и низкая экологическая безопасность способа из-за применения ядохимикатов.

Известен также способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием СВЧ-энергии /10/, принятый в качестве прототипа, который включает увлажнение зерна и семян водой и последующую их обработку.

Недостатками этого способа являются: уничтожение им фитопатогенных инфекций зерна только узкого видового состава; низкое качество обеззараживания семян от возбудителей болезней, расположенных внутри зерновых частиц; высокий риск вторичного заражения семян после обработки из-за их повышенной поверхностной влажности на выходе процесса; снижение качества зерна из-за неравномерности нагрева; низкая эффективность способа при обработке партий семян с высоким уровнем зараженности плесневыми грибами, бактериями, дрожжами и другой вредной микрофлорой.

Задачей изобретения является: повышение эффективности обеззараживания партий зерна и семян с высокой исходной комплексной зараженностью фитопатогенными инфекциями; снижение уровня загрязнения окружающей среды высокотоксичными химическими компонентами ядохимикатов (пестицидов) за счет уменьшения их дозировок ниже нормативных значений в составе обеззараживающих жидких сред, но при этом без ухудшения качества протравливания; увеличение производительности способа по количеству обрабатываемого материала; универсализация применения процесса для обеззараживания зерна и семян разных сельскохозяйственных культур без снижения их показателей качества; повышение равномерности обработки и полноты уничтожения содержащихся в семенах возбудителей болезней зерна.

Для достижения поставленной задачи в способе комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием СВЧ-энергии, включающем увлажнение зерна и семян водой и последующую их обработку, на обеззараживание поступают сухие очищенные от примесей зерно и семена, обработка которых осуществляется за пять последовательных этапов: на первом этапе движущиеся в потоке зерно и семена увлажняют равномерно по объему слоя водой, количество которой определяется полным насыщением влагой их плодовых оболочек; на втором этапе зерно и семена отволаживают до проникновения влаги в периферийные слои эндосперма или семядолей и одновременно с этим периодически или непрерывно перемешивают; на третьем этапе зерно и семена, непрерывно подаваемые в плотном слое, продувают подогретым теплоносителем; на четвертом этапе предварительно нагретые зерно и семена, непрерывно перемещающиеся в плотном слое, обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, обеспечивающем уровень нагрева зернового материала и семян, не снижающий их показатели качества; на пятом этапе перемещающиеся в потоке зерно и семена равномерно по объему слоя обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией пестицида или нескольких видов пестицидов, содержащим(ей) пониженную(ые) концентрацию(и) протравливающих химических веществ, величину(ы) которой(ых) составляет(ют) доза(ы) меньшая(ие) нормативной(ых) дозы(доз) пестицида(ов) в растворе или смеси, но при этом используемая(ые) доза(дозы) не может(могут) быть меньше 25-55% от нормативной(ых) дозы(доз) пестицида(ов), содержащегося(ихся) в растворе или смеси.

Первоначально описанный способ обработки зерна и семян имеет несколько вариантов реализации, незначительно отличающихся друг от друга, в которых достигаются все те же поставленные задачи, что и в первоначальном способе.

Вторым вариантом выполнения способа является такой, в котором, в отличие от первоначального способа и разных подвидов его реализации [с использованием на пятом этапе обработки одно или многокомпонентного водного раствора пестицидов с пониженной концентрацией отравляющих компонентов; одно или многокомпонентной водной суспензии пестицидов с пониженной концентрацией отравляющих компонентов; одно или многокомпонентной водной эмульсии пестицидов с пониженной концентрацией отравляющих компонентов], после третьего этапа обработки зерно и семена частично охлаждают, обеспечивая снижение их температуры на величину не более 3-8°С от температуры нагрева на третьем этапе, а затем направляют зерно и семена на четвертый этап.

Третьим вариантом выполнения способа является такой, в котором, в отличие от первоначального и второго варианта способа и разных подвидов его реализации, после четвертого этапа обработки зерно и семена охлаждают, а затем направляют на пятый этап.

Четвертым вариантом реализации способа является такой, в котором, в отличие от первоначального и второго варианта способа, на пятом этапе зерно и семена обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией нескольких видов пестицидов, в котором(ой) как минимум один из компонентов раствора или смеси имеет пониженную концентрацию протравливающих химических веществ.

Пятым вариантом реализации способа является такой, в котором, в отличие от третьего варианта способа, на пятом этапе зерно и семена обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией нескольких видов пестицидов, в котором(ой) как минимум один из компонентов раствора или смеси имеет пониженную концентрацию протравливающих химических веществ.

Шестой группой вариантов выполнения способа являются те, в которых, в отличие от первоначального, второго и четвертого варианта реализации способа, после пятого этапа обработки зерно и семена охлаждают.

Седьмой группой вариантов реализации способа являются те, в которых, в отличие от первоначального, второго, третьего, четвертого и пятого вариантов способа, после пятого этапа обработки зерно и семена сушат до влажности безопасной для хранения при температуре зернового материала и семян, не снижающей их показатели качества, и, при необходимости, охлаждают.

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, транспортера 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 /11-13/, 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 захватываемой (впитываемой) ими в процессе увлажнения воды без искажения, согласно известным данным, по количеству поглощаемой влаги /14-15/ и по продолжительности и глубине ее проникновения в зерно /16/.

Процесс очистки сам по себе снижает содержание в зерне и семенах фитопатогенной микрофлоры и токсичных продуктов ее жизнедеятельности /17/, которые в значительном количестве находятся в самих примесях. Кроме того, в процессе увлажнения зерна все (содержащиеся в нем) виды примесей, обладающие более высокой гигроскопичностью, чем зерновой материал, будут активно поглощать добавляемую воду, тем самым, уменьшая ее количество, попадающее в зерно, и снижая эффективность обеззараживания на третьем и особенно четвертом этапе способа обработки, из-за поглощения меньшего количества воды вредной микрофлорой зерна и уменьшения за счет этого концентрации ингабируюших эффектов тепловых воздействий на возбудителей фитопатогенных инфекций зернового материала, что объясняет необходимость использования при реализации способа обеззараживания 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» /12, 13/.

Равномерное увлажнение движущегося (перемещающегося) в потоке зернового материала может достигаться разными способами, например, распылением воды на зерно находящееся (сыплющееся) в зоне увлажнения в падающем кольцевом тонком слое /18/, а также двигающееся во вращающемся барабанном смесителе в плотном пересыпающемся слое /19/. Кроме того, поток зерна может перемещаться рабочими органами смешивающих устройств (разными видами шнеков, лопастными и вильчатыми мешалками, пружинами, вибрационными рабочими органами и др.) /20-22/ или транспортеров /23/ при порционной или непрерывной подаче в движущийся слой обеззараживаемого материала жидкой среды (воды) разбрызгиванием, в распыленном состоянии, равномерно истекающей струей (или струями), капельно, порционно и в другой форме.

Увлажнение зерна и семян водой, 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 (воды), 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.

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 (плесневыми грибами, бактериями, дрожжами, их спорами и др.).

Плодовые оболочки зерна и семян сельскохозяйственных культур располагают большим количеством капилляров, пор, пустот, которые служат резервуаром для первичного накопления влаги при увлажнении /14, 15/. Полная влагоемкость этих «резервуаров» определяет то максимальное количество воды (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 /14-15, 24/, 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 воды, добавляемой в зерно (семена) при увлажнении.

Количество воды, которое поступает в зерно при полном насыщении влагой его плодовых оболочек, является достаточным (минимально необходимым) для развития в нем процессов прорастания /25/, 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 (питания, дыхания, роста, размножения [деления] и др.) /26/. Из всех физиологических процессов, связанных с развитием вредной микрофлоры (возбудителей болезней) зерна, наибольшее значение для эффективности заявляемого способа обеззараживания (на 3-м и 4-м этапах) представляет процесс поглощения ею (микрофлорой) воды, содержащейся в зерновых частицах, причем скорость поглощения и использования влаги фитопатогенными микроорганизмами значительно превышает скорость потребления воды зерном при прорастании. В связи с этим клетки бактерий, дрожжей, мицелия плесневых грибов, спор и др. возбудителей болезней зерна имеют более высокую влажность, чем ткани самого зерна (даже увлажненного).

Применение технологической операции отволаживания зерна и семян сельскохозяйственных культур в заявляемом способе необходимо для насыщения влагой поверхностных слоев (тканей) зерновых частиц и содержащейся в них микрофлоры, что обеспечит интенсификацию и повышение эффективности процесса обеззараживания по количеству уничтожаемых микроорганизмов на этапах обработки подогретым воздухом (теплоносителем) и электромагнитным полем (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ).

Продолжительность этапа отволаживания в заявляемом способе ограничивается временем проникновения влаги в периферийные слои эндосперма или семядолей зерна. Процессы влагопереноса в зерне и семенах разных сельскохозяйственных культур при отволаживании протекают по общей схеме взаимодействия зерна с водой, в которой четко выделяются три периода с известной продолжительностью /14, 16/: 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 второго этапа заявляемого способа обеззараживания, в отличие от классического процесса отволаживания, охватывающего полностью первые два периода взаимодействия зерна с водой, он включает полностью только первый период и часть продолжительности второго, сумма которых является задаваемой величиной длительности отволаживания на втором этапе /16/.

Поскольку все физико-химические процессы, связанные с проникновением влаги в зерно при отволаживании, взаимосвязаны и завершаются одновременно, а сама продолжительность их развития не зависит от режима увлажнения при неизменной температуре, а определяется индивидуальными свойствами зерна (видом сельскохозяйственной культуры), то для зерна разных сельскохозяйственных культур (иногда, разных сортов одной культуры) длительность отволаживания в заявляемом способе обеззараживания будет отличаться, поэтому в изобретении используется универсальный признак, охватывающий продолжительность процесса отволаживания для любого вида зерна (любой культуры), которым является заданная глубина проникновения влаги в зерновую частицу /16/.

Необходимость перемешивания увлажненного зерна в процессе отволаживания связана с тем, что на этапе увлажнения (1-й этап процесса) достигается только первоначальное равномерное распределение влаги в слое зернового материала. При попадании в бункер для отволаживания, в котором в обычных условиях (на мельницах, комбикормовых заводах и др.) зерно находится в плотном толстом стационарном слое, равномерность распределения влаги ухудшается. Из-за кратковременности операции увлажнения, низкой естественной скорости диффузии влаги в зерно, а также из-за существующей разницы в размерах частиц зерновой массы, разной начальной температуры зерна и 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, не вся вода, добавленная в зерновой материал, успевает в него впитаться, часть ее удерживается в виде капель в межзерновом пространстве и на поверхности зерен (зерновок) в виде пленок влаги за счет сил поверхностного натяжения.

Оказавшись в плотном (не перемешиваемом) слое зерна, не впитавшиеся капли влаги, находящиеся между зерновыми частицами, начинают объединяться в более крупные образования, а зерновки покрытые пленками воды слипаются между собой /27/, образуя, таким образом, в зерновой массе локальные зоны повышенной влажности, из которых влага может стекать в нижнюю часть бункера для отволаживания, либо оставаться на месте. И в том и в другом случае после впитывания этой влаги в зерно, в его слое образуются участки с повышенной влажностью, а другие оказываются недостаточно увлажненными, что вызывает неравномерность эффекта обеззараживания при конвективной ингибирующей вредную микрофлору тепловой обработке (зерна) подогретым газообразным теплоносителем (на 3-м этапе), а в дальнейшем, неравномерность дезинфицирующего воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты (на 4-м этапе). Поэтому в заявляемом способе обеззараживания при отволаживании необходимо выполнять периодическое или непрерывное, в зависимости от технических возможностей предприятий, перемешивание увлажненного зерна, которое обеспечит равномерное распределение влаги по толщине отволаживаемой зерновой массы.

Семена сельскохозяйственных культур, не смотря на все существующее их разнообразие, подразделяются на два основных класса: однодольные и двудольные. Типичными представителями однодольных являются семена злаковых культур: пшеницы, ячменя, ржи, овса, тритикале, кукурузы, сорго, риса и др., к двудольным относятся бобовые (горох, фасоль, соя и др.), масличные (подсолнечник, горчица, рапс, лен, клещевина, и др.) и ряд других культур. В семенах злаковых основным структурным компонентом семени, в котором концентрируется запас питательных веществ для прорастания, является эндосперм, в семенах бобовых и масличных культур в качестве такового выступают семядоли. Поэтому, чтобы учесть варианты применения заявляемого способа обеззараживания для обработки семян разных сельскохозяйственных культур (в нашем случае семян однодольных и двудольных растений), в изобретение вводят понятия и эндосперма и семядолей с возможностью использования в каждом конкретном случае какого-то одного из них, что будет зависеть от вида обрабатываемой культуры.

Токсикогенные грибы обычно поражают определенные анатомические части зерна, в которых сосредотачивается основная масса продуцируемых ими микотоксинов, причем каждый конкретный токсин вырабатывается только определенным видом или семейством плесневых грибов. Продукты размола зерна, в том числе мука разных сортов, тоже привязаны к определенным анатомическим частям зерновок. Исходя из этого, можно судить о глубине проникновения вредной микрофлоры во внутренние ткани зерна, на основе анализа видового состава микотоксинов, сосредоточенных в продуктах размола зерновых частиц. По данным существующих исследований /17/, при поражении зерна и семян фитопатогенными микроорганизмами (плесневыми грибами, бактериями, дрожжами и др.), основная их часть сосредоточена в поверхностных слоях зерна, а наибольшая глубина проникновения инфекций в зерновые частицы (семена) затрагивает только периферийные слои эндосперма или семядолей, что и определяет максимальную технологически целесообразную для обеззараживания глубину проникновения воды в зерно при отволаживании.

Мицелий многих видов плесневых грибов проникает глубоко в центральные зоны эндосперма или семядолей зерна /17/, что при установленной глубине проникновения воды в частицы зернового материала и увлажнения в этой их зоне вредной микрофлоры, на первый взгляд не охватывает всю зону распространения фитопатогенных инфекций, а значит, эта часть зерна не подвергается обеззараживанию ни тепловым воздействием подогретым воздухом [газообразным теплоносителем] (3-й этап способа), ни обработкой СВЧ-энергией [электромагнитным полем СВЧ] (4-й этап). Однако из-за того, что плесневые грибы и другая вредная микрофлора, поражающая зерновой материал, поглощают воду быстрее, чем усваивает ее организм зерна, а перемещение воды в мицелии плесневых грибов регулируется интенсивностью процессов метаболизма, происходящих в организме самих плесневых грибов (которые протекают значительно быстрее), а не интенсивностью процессов метаболизма организма семени, то к концу этапа отволаживания, когда вода в зерне насыщает только периферийные слои эндосперма или семядолей, вода в мицелии плесневых грибов успевает проникнуть до его самых глубоко расположенных в зерне участков, которые благодаря этому уничтожаются на этапе обработки ЭМП СВЧ.

Непрерывная подача (перемещение) зерна в плотном слое на этапе продувания его подогретым теплоносителем (3-й этап способа) обеспечивает выполнение процесса конвективного нагрева и обеззараживания зернового сырья в непрерывном (поточном) режиме и с высокой пропускной способностью по обрабатываемому материалу. Применение на рассматриваемом этапе способа обеззараживания плотного гравитационно движущегося слоя зернового сырья, являющегося самым часто используемым типом слоя в установках конвективной тепловой обработки (сушка, предварительный нагрев, предпосевное стимулирование, дезинфекция) зерна /28/ или плотного пересыпающегося слоя, плотного перемещаемого на ленте слоя, упрощает техническую реализацию процесса технологического воздействия на зерновое сырье на 3-м этапе заявляемого способа, обеспечивает наиболее полную и равномерную по толщине слоя передачу тепловой энергии от подогретого газообразного теплоносителя к обеззараживаемому зерновому материалу, через который он продувается, а это, в конечном счете, повышает качество ингибирования вредной микрофлоры и тепловой КПД процесса на этапе конвективной обработки.

Выполнение на 3-м этапе способа нагрева горячим воздухом прошедшего отволаживание (отлежку) зерна обеспечивает обеззараживание его от широкого комплекса возбудителей бактериальных болезней зерна и от отдельных групп восприимчивых к термическому воздействию плесневых грибов. Усиление ингибирующего действия конвективного нагрева (сушки) происходит при повышенной влажности зерна и организмов вредной микрофлоры и чем эта влажность больше, тем меньшая температура нагрева требуется для уничтожения фитопатогенных инфекций /29/.

В рассматриваемом способе обеззараживания, на 3-м его этапе, на первый взгляд, не может быть обеспечена высокая эффективность подавления жизнеспособности возбудителей бактериозов и микозов зерна, так как процесс увлажнения зернового сырья (на 1-м этапе способа) происходит на незначительную /14, 15/ для получения высокого качества дезинфекции величину /29/. Однако учитывая, что в процессе отволаживания (2-й этап) добавляемая в зерно влага (вода) не успевает равномерно распределиться по всему объему отдельных зерновых частиц, а только это при применяемом режиме увлажнения является необходимым условием для получения низкой средневзвешенной относительной влажности партии зерна, которая так нежелательна для этапа конвективного обеззараживания, так вот, эта влага сосредотачивается главным образом в организмах вредной микрофлоры и в поверхностных слоях зерновок и семянок сельхозматериала с глубиной проникновения в них жидкой фазы до периферийных слоев эндосперма и семядолей, что обеспечивает локализацию зоны повышенной влажности зерна именно в поверхностных тканях, где содержится значительная часть возбудителей болезней зернового сырья /17, 30/, причем этой влажности оказывается достаточно для эффективного обеззараживания на стадии конвективного нагрева и подсушки зерна (3-й этап способа), а в дальнейшем и на стадии воздействия на материал СВЧ-энергией (4-й этап). При этом влажность внутренних тканей зерновых частиц (кроме глубоко расположенного внутрисубстратного мицелия плесневых грибов, в который вода при отволаживании проникает) на используемом режиме увлажнения остается практически на начальном уровне, как до добавления влаги, то есть соответствует сухому состоянию зерна.

Процесс ингибирования вредных бактерий и плесневых грибов в зерновом материале при нагреве его подогретым воздухом улучшается также за счет того, что после увлажнения и отлежки, необход