Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обоснование необходимости применения озонированного воздуха при обработке семян
1.1. Обоснование необходимости обеззараживания семян
1.2. Болезни и вредители зерна 12
1.3. Способы обеззараживания семян и зерна
1.4. Применение озонированного воздуха в различных сферах народного хозяйства
1.5. Применение озонированного воздуха в сельском хозяйстве
1.6. Получение озонированного воздуха в электрическом разряде
1.7. Обеззараживающее действие озонированного воздуха на зерновку
1.8. Концепция решения задачи по использованию
озонированного воздуха в процессе обеззараживания семян -*э
Выводы по главе J'
Глава II. Теоретическое обоснование процесса обеззараживания зерна озонированным воздухом в барабанной камере смесителе
2.1. Теоретическое обоснование процесса смешивания зерна в барабанной камере
2.2. Теоретическая разработка генератора озонированного воздуха для обеззараживания
2.3. Методика по обеззараживанию озонированным воздухом семян зерновых культур Выводы по главе
Глава III. Экспериментальное исследование процесса обеззараживания семян пшеницы озонированным воздухом 77
3.1 Разработка смесителя для зерна и исследования режимов его работы 78
3.2 Разработка устройства для озонирования воздуха и исследование его работы 82
3.3 Результаты экспериментальных исследований режимовобработки семенной пшеницы озонированным воздухом 89
3.4. Математический анализ результатов исследований 122
3.5 Рекомендации по использованию озонированного воздуха 130
Выводы по главе 133
Глава IV. Технико-экономическая оценка эффективности применения озонированного воздуха для обеззараживания семян 135
4.1 Задачи экономического расчёта 135
4.2 Расчёт капитальных вложений на единицу производимой продукции 136
4.3 Расчёт затрат на эксплуатацию средств электрификации и автоматизации технологических процессов 13 7
4.4. Определение вероятного материального ущерба от аварийных отказов технических средств 142
4.5 Оценка эффективности применения электрооборудования для безопасного обеззараживания семян озонированным воздухом по системе некоторых экономических показателей 145
Выводы по главе 146
Общие выводы 147
Список литературы
- Применение озонированного воздуха в различных сферах народного хозяйства
- Теоретическая разработка генератора озонированного воздуха для обеззараживания
- Разработка устройства для озонирования воздуха и исследование его работы
- Расчёт капитальных вложений на единицу производимой продукции
Введение к работе
Актуальность исследований: Обеззараживание - является одной из основных операций послеуборочной и предпосевной обработки семян. По данным Всероссийского института защиты растений, потери урожая от болезней в целом по России за последнее десятилетие колебались в среднем в пределах 10%, а в отдельные годы они достигали 25%. Существуют различные способы обеззараживания семян: химические, термические, электрофизические, но на сегодняшний день наиболее эффективным способом обеззараживания по мнению многих учёных является озонированный воздух, содержащий озон и ионы. Озонированный воздух это воздух прошедший через электрический разряд высокого напряжения и насыщенный ионами ЬҐ, О", ОН" и Оз (озон), обладающий обеззараживающим, стимулирующим и влагопоглотительным воздействием на зерновку. Обеззараживающие свойства озонированного воздуха в основном зависят от концентрации озона, влажности, температуры и запылённости окружающего воздуха.
Применением озонированного воздуха в сельскохозяйственном производстве при обеззараживании зерна, животноводческих помещений, яиц перед инкубацией занимались Бородин И.Ф., Троцкая Т.П., Ксёнз Н.В., Кривопишин И.П., Ткачёв Р.В. и другие исследователи. Основываясь на работах ученых [15, 16, 20, 57, 60, 65, 67, 68, 100, 103-106] в области озонных технологий и на свойствах озона, таких как дезинфекция, дезинсекция и стимуляция роста растений предлагается проводить обработку семян пшеницы в подвижном слое озонированным воздухом.
Исследования автора в данном направлении проводились в рамках выполнения государственных контрактов с Минсельхозом России РФ № 35.17.2.26.2000 по теме «Провести исследования и разработать систему автоматизированного контроля процессов прогрессивной технологии послеуборочной обработки зерна и семян» и № 1410/26 от 3 октября 2002 г. по теме «Проведение исследований по разработке автоматизированных устройств и приборов, обеспечивающих отбор и длительное хранение биологически ценных семян сельскохозяйственных культур» (Приложение 3) в отделе автоматизации технологических процессов Федерального государственного унитарного предприятия НИИ «Агро 5
прибор» (г. Москва) совместно с кафедрой ИУС Московского государственного агроинженерного университета имени В.П.Горячкина (МГАУ) и лабораторией биофизики семян Агрофизического научно-исследовательского института (АФИ, г. Санкт-Петербург). Тематика работы входит в перечень приоритетных направлений в решении проблем сельского хозяйства, определенных в апреле 2002 г Президентом России.
Цель и задачи исследования: Разработка способа обработки семян пшеницы озонированным воздухом в подвижном слое.
В соответствии с целью объектом исследования является система факторов, включающая биологические особенности семян пшеницы и населяющих её насекомых и микрофлоры, способы обеззараживания и технические средства их реализующие, а предметом исследования является обеспечение эффективных режимов воздействия озонированного воздуха при различных концентрациях и времени обработки на семена пшеницы для эффективной дезинфекции и дезинсекции, без потери их посевных качеств.
Для достижения цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие научно-практические задачи:
- разработана методика по обеззараживанию озонированным воздухом семян зерновых культур для определения эффективного режима обработки;
получена математическая модель, раскрывающая механизм обеззараживания семян пшеницы при изменении концентрации озона и времени обработки;
оценено обеззараживающее действие озонированного воздуха на патогенную микрофлору семян зерновых и эктопаразитов при сохранении семенами своих посевных качеств;
дано технико-экономическое обоснование обеззараживания семян озонированным воздухом в подвижном слое. Методы исследования:
по методике Емельянова Ю.М.-Филиппова Ю.В. рассчитывалась площадь разрядных пластин, определены основные конструктивные параметры и изготовлен генератор озона на барьерном разряде, с производительностью по озону до 4 г/ч, способный создавать широкий диапазон рабочих выходных концентраций (до 2 г/м3);
математический анализ результатов исследования процесса обеззараживания семян пшеницы проводился путем интерполяции результатов эксперимента по центрированной случайной функции процесса обеззараживания из формул площади Пуассона и преобразований Фурье;
- в ходе исследований для определения концентрации озона использовались анализаторы озона Циклон 5.51 и 5.31;
- для определения температуры и влажности использовался регулятор МПР51, имеющий программируемое реле времени;
- зараженность патогенной микрофлорой определялось методами пассивного эксперимента: биологическим и посевом на питательные среды (ГОСТІ2036-66, ГОСТ13496.11-74,ГОСТ13586.4-83);
- посевные качества семян определяли при выращивании их в рулонах фильтровальной бумаги и вегетационных сосудах по всхожести, энергии прорастания и силе роста (ГОСТ 10467-76 и ГОСТ 12038-84).
Новизна исследований состоит в следующем:
определены параметры и изготовлены технические средства для обеззараживания семенного зерна и получения озонированного воздуха;
разработана методика, позволяющая определить режимы эффективного снижения зараженности семян пшеницы при обработке озонированным воздухом в подвижном слое при сохранении биологических и посевных качеств зерновок;
получена математическая модель, раскрывающая механизм обеззараживания озонированным воздухом семян пшеницы в зависимости от концентрации озона и времени воздействия.
Подана заявка на изобретение № 2003124151/20 от 05.08.2003 устройство смесителя для обеззараживания зерна в подвижном слое и исследования в области обработки семян зерновых культур озонированным воздухом.
Практическая ценность исследований. 1. Определены условия для разработки способа обработки озонированным воздухом семенного зерна в подвижном слое, который позволяет: - снизить затраты на предпосевную обработку семян и повысить качество обеззараживания;
- повысить экологичность процесса обработки семян пшеницы озонированным воздухом и снизить загрязненность окружающей среды от использования ядохимикатов;
- снизить зараженность обрабатываемой культуры до допустимого порога с сохранением высокой всхожести.
2. Изготовлены технические средства и определены режимы эффективного обеззараживания семян пшеницы озонированным воздухом.
Достоверность установленных теоретических положений подтверждена экспериментальной проверкой в лабораторных условиях, а также испытаниями в условиях, приближенных к производственным. Апробирование результатов исследований подтверждается соответствующими актами. Исследования по выявлению обеззараживающего воздействия озонированного воздуха и проверка посевных качеств семян пшеницы проводились лабораторией «Биофизики семян» Агрофизического института (г. Санкт-Петербург). На защиту выносится:
1. Способ обеззараживания семян пшеницы озонированным воздухом в подвижном слое, который включает:
- режимы эффективного обеззараживания семян пшеницы озонированным воздухом в подвижном слое при концентрации озона до 1000 мг/м и экспозиции обработки до 60 минут
- дезинсекцию амбарного долгоносика при концентрации озона 500 мг/м3 и экспозиции обработки до 60 минут
2. Технические средства обработки семян в подвижном слое и получения озонированного воздуха.
3. Математическая модель обеззараживания семян пшеницы в подвижном слое с использованием озона.
Экономическая эффективность процесса обеззараживания семян пшеницы озонированным воздухом составляет 525 рублей на тонну зерна, что обеспечи 8
вает снижение приведенных затрат в 3,78 раза по сравнению с традиционной химической обработкой.
Реализация результатов исследований.
Определены основные конструктивные параметры и изготовлены барабанная установка-смеситель и генератор озона на барьерном разряде для изучения влияния озонированного воздуха на семена различных сельскохозяйственных культур в НИИ «Агроприбор» (г. Москва).
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований обсуждены и одобрены на второй Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве», посвященной 70-летию ВИЭСХ (Москва 2000 г.); на Международном научно-техническом семинаре, «Проблемы разработки автоматизированных технологий и систем автоматического управления сельскохозяйственного производства» (г.Углич 2002 г.), на XI международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - проблема развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции» ГНУ ВИМ (г. Москва 2002 г.), на II международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» - механизация уборки, послеуборочной обработки и хранения, ГНУ ВИМ (г. Москва 2003 г.), на расширенных заседаниях Учёного Совета НИИ «Агроприбор» (2001-2003г.г.), на международном семинаре РУП БелНИИ пищевых продуктов «Применение озона в пищевой промышленности и сельском хозяйстве» (г. Минск 2004г.)
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6 опубликованных работах.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 19 страницах машинописного текста, включает 51 рисунок, 21 таблицу, 3 приложения и список литературы из 128 названий, в том числе 10 на иностранных языках.
Применение озонированного воздуха в различных сферах народного хозяйства
Опасными для семенного зерна являются как низшие так и высшие грибы. Видовой состав грибов, наиболее часто встречающийся, в основном представлен грибами родов Alternaria, Helminthosporium, Fusarium, Mucor, Aspergillus и другие [112].
Все виды грибов из рода Helminthosporium являются паразитами и вызывают на злаках разнообразные поражения, которые могут быть сведены к обра зованию полосатой пятнистости на листьях, к явлениям корневой гнили (вид Bipolaris sororiniana), к проявлению черного зародыша, побурение и перелом стеблей, белоколосость. Все виды этого рода развиваются на семенах [108]. Мицелий грибов зимует внутри семян. В зараженных семенах мицелий находится в оболочках, или глубже в эндосперме или в тканях зародыша. При залегании грибницы в оболочке зерна (когда заражение семян происходит в фазу молочной или восковой спелости) всхожесть семян не снижается, семена прорастают нормально, т.е. дают росток и три здоровых корешка, но к концу проращивания, вследствие перехода грибницы с внутренней стороны оболочки семени на проросток, может проявиться в виде побурения колеоптиля. В дальнейшем может произойти замедление роста растений, грибница диффузно может по стеблю проникнуть в листья и вызвать их пятнистость [35,50,54,62,64]. Глубокое поражение семян (заражение происходит в фазу формирования семени), когда грибница локализуется вблизи зоны зародыша - проявляется в виде ненормального прорастания, а именно: 1) у проросших семян развивается только росток, и совсем не развиваются ко решки; 2) вместо обычных трех корешков выходят один-два недоразвитых; 3) росток и корешки загнивают в самом начале прорастания.
Грибы из рода Alternaria относятся к сапрофитным грибам, которые самостоятельно не могут повреждать семена, они могут повреждать только ослабленные всходы уже поврежденные грибами более агрессивных видов (родов Helminthosporium или Fusarium) [108].
Черный зародыш у злаковых культур - одна из форм проявления повреждения грибами из родов Helminthosporium и Altepnaric. Повреждения зерна злаков, главным образом пшеницы, характеризуются вдавленной и почерневшей зародышевой частью, в которой паразитируют грибы. Заражение семени происходит в поле в период молочной или восковой спелости. В наиболее типичных случаях всхожесть пораженных семян падает до нуля, но в ряде случаев наблюдается не столь глубокое воздействие грибов на зародыш, при кото ром семя прорастает либо вполне нормально, либо с образованием уродливо развившихся ростка и корешка [101,102].
Установлена зависимость всхожести семян пшеницы, поврежденных черным зародышем, от степени изменения окраски их зародыша [108].
Семена пшеницы, пораженные черным зародышем, можно разделить на 3 фракции: 1 - зародыш и зародышевые углубления зерна полностью окрашены - всхожесть снижается на 37%; 2 - окрашены половина зародыша и часть зерна за его пределами - всхожесть снижается на 63%; 3 - чернота по всему зерну - всхожесть снижается на 84%. И следующие грибы из рода Fusarium вызывают болезни зерновых, объединяемые под именем фузариозы [108].
Фузариозы зерновых культур проявляются различным образом как - гибель всходов, белостебельность, отмирание продуктивных стеблей, бесплодие колоса (белоколосость), грибы из рода Fusarium участвуют в явлениях выпре-вания озимых, полегания хлебов, ведут к получению щуплого, легковесного зерна, вызывают отравления под названием «пьяный хлеб» [56,92]. В зависимости от условий и сроков заражения внешние признаки заболевания могут быть различными или совсем отсутствовать. Заражение семян видами Fusarium происходит во время вегетации растений и может прогрессировать при хранении семян [92].
Различают две формы поражения семян фузариозами: явно фузариозное (глубокое поражение семян), заметное по наружным признакам, и скрытое (неглубокое поражение семян), неразличимое по наружным признакам. Форма глубокого поражения семян возникает в результате раннего поражения колосьев в поле, а именно в фазу молочной и в начале восковой спелости зерна. Грибница фузариума пронизывает все зерно целиком, и явно фузариозные зерна щуплые и обычно нежизнеспособные [92].
Теоретическая разработка генератора озонированного воздуха для обеззараживания
Озон (03 греческий ozon - пахнущий) - аллотропная модификация кислорода. В природе он образуется из кислорода 02 воздуха под действием электрического разряда (например, во время грозы) и под действием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца [57,58].
Озонированный воздух представляет собой совокупность физических элементов, которые образуются в результате воздействия частицы высокой энергии на молекулу кислорода Ог- Получение озонированного воздуха можно осуществить различными способами с помощью электрических разрядов таблица 1.4. Основными элементами озонированного воздуха, получаемого с помощью электрических разрядов, являются озон, ионы, окислы азота, возбужденные молекулы составляющих воздуха, электростатическое поле и др. [57].
Кислород - газ и озон - газ, состоят из одних и тех же атомов кислорода-элемента, однако, структурно объединенных различно. Реакция превращения (переход) кислорода в озон самопроизвольно протекать не может: для ее осуществления необходима затрата энергии. Обратный же переход - распад озона - происходит самопроизвольно. Иначе говоря, озон - относительно устойчивое (метастабильное) вещество [20]. Для взаимного перехода кислород-озон характерна неполная обратимость, в результате чего в кислороде и в воздухе присутствует некоторое равновесное количество озона. Распад озона происходит медленно при низких температурах и быстро - при температурах несколько более высоких. Основные физико-химические свойства озона приведены в таблице 1.5. [44].
Озон является основным элементом образующимся при озонировании воздуха и главным фактором определяющим эффект воздействия на различные объекты /38/. Благодаря своим свойствам он широко используется в народном хозяйстве (рис 1.4).
Ионы могут также образовываться при электроразряде в воздухе, но в определенном электростатическом поле. Исходя из концепции А.Л.Чижевского, аэронизация воздуха возможна лишь в условиях коронного разряда (игла-плоскость) при высоких напряжениях постоянного тока. [111]. Поэтому в данном исследовании для образования озона применялось электростатическое поле барьерного разряда при переменном токе с рабочим напряжением не более 10 кВ, в котором образование ионов практически отсутствует. Кроме того, ионы способны быстро рекомбинироваться особенно в условиях применения металлических конструкций. Окислы азота в процессе озонирования воздуха образуются, как при образовании, так и распаде озона. Количество их зависит от условий получения озона. Исследования показали, что при высоком напряжении более 15 кВ увеличивается образование окислов азота, но и в этом случае их доля по отношению к озону составляет не более 0,1 ррт [38]. Более того в специально проведенных исследованиях не установлена бактерицидность окислов азота [39,40]. Электронное поле по влиянию на различные объекты при озонировании воздуха не находит при менения в практических целях, при этом выделить и оценить уровень его влияния не представляется возможным [36].
Из всех элементов составляющих озонированный воздух в соответствии с задачами данного исследования, определяющим фактором воздействия на семенное зерно является озон. Поэтому в приведенных материалах диссертации при воздействии озонированного воздуха на семенное зерно эффективность процесса определяется концентрацией озона.
В последние годы озонированный воздух находит все большее применение в различных сферах народного хозяйства (рис. 1.4.). Многие современные технологии базируются на основе применения озона. И это не случайно, озон обладает многими свойствами, использование которых позволяет решать различные задачи: дезинфекции, дезодорации, дезинсекции, санации, биохимического синтеза, длительного хранения продуктов, деструкция вредных кумулятивных веществ и др. [36]. Все эти свойства озона очень важно знать, чтобы грамотно и эффективно использовать на практике.
Действие озонированного воздуха на биологические организмы зависит от концентрации в нём озона и времени воздействия. При содержании озона в воздухе в мг/м отмечаются следующие эффекты. Порог ощущения запаха здо-ровыми лицами составляет 0,01-0,015 и 0,02-0,05 мг/м в большинстве случаев опрощенных субъектов. После грозы в воздухе может быть 0,1 мг/м3, а раздра-жающее влияние на дыхательные пути оказывают 1,0 мг/м , т.е. разница всего в 10 раз [81]. При газовой сварке в воздухе бывает до 0,12-0,94 мг/м озона, образующегося под воздействием ультрафиолетовой радиации. В концентрациях 0,4-1,0 мг/м3 озон быстро вызывает у людей заболевания при вдыхании смога. В опытах на крысах установлено, что максимально переносимая концентрация озона в воздухе составляет около 0,2 мг/м , которая и принята в зарубежных странах за предельно допустимую (ПДК), в частности, в США и Западной Европе. В Российской Федерации предельно допустимая концентрация озона составляет 0,1 мг/м3 [81].
Разработка устройства для озонирования воздуха и исследование его работы
Наиболее эффективным средством получения озона на сегодняшний день являются озонаторы с применением электрического разряда. Они просты в конструкции и имеют высокий выход озона по сравнению с другими методами. Наиболее используемым и перспективным генератором озона является генератор на барьерном разряде. Применение диэлектрического барьера делает естественным применение переменного тока, в том числе высокочастотного, при этом стабилизирует разрядный ток и придаёт разряду равномерный характер.
Расчет генератора озона. Для работы генератора был выбран режим при концентрации озона 1,5 г/м и расходе воздуха 50 л/мин. Из формулы 2.17 получим рабочую производительность генератора QQ3 по озону: Q0i = 1,5 0,050 60 0,95 = 4,27 г /ч Энергетический выход для барьерного разряда с электродами пластинчатого типа WQ3=20...200 г/кВт-ч, d=2 мм, максимальное рабочее напряжение для трансформатора Ua=12000 В, максимально возможный расход воздуха проводимый через генератор 100 м3 .
Рассчитываем площадь электродных пластин (формула 2.20): s_ -0,002-100-1,5-0,95 _QH5 2 2 8,88 10 -п 20 6000 50 4,3 6000 М Было решено взять 18 пластин с электродной площадью 12x8 см S=0,173M2 Электрическую ёмкость электродных пластин Сэ находим емкость разрядного промежутка Сп по формуле 2.15 и 2.16: Сэ =4,07-10" ф/м С„ =0,77-10- ф/м Активная мощность Ракт барьерного разряда будет равна (формула 2.11): Р =--6000-50-3,3-108-6000 = 37,8 Вт акт - L Полную мощность QnoMH (кВА) генератора озона rj = 0,406 о = 37 8 =93,1 ВА "ат 0,406 Сила тока/вх (мА) питающая генератор озона (формула 2.14): 93 1 1« = - - = 7,76 мА 6 12000
Устройство для озонирования воздуха было решено принять с электроразрядный генератором на барьерном разряде. На рисунке 3.3 показана электрическая схема озонатора. Он состоит из основных элементов: разрядной камеры, автотрансформатора, высоковольтного трансформатора ТГ-0,22/10кВ, вольтметра, тумблера и сигнальной лампы. Корпус разрядной камеры исполнен из оргстекла (рисунок 3.5.), а разрядные пластины из изотекстолита и про-лачены от окисления и пробоя. Разрядный промежуток между пластинами составляет 2 мм. Штуцера вытачены тоже из оргстекла. Автотрансформатор необходим для регулирования входного напряжения в высоковольтный трансформатор, параметры регулирования заданы на вольтметре. Для прокачки воздуха через разрядную камеру использовали компрессор, способный прокачивать воздух со скоростью до 60 л/мин.
В диапазоне концентраций до 100 мг/м использовался маломощный генератор озона трубчатого типа рис. 3.4. со встроенным анализатором озона Циклон 5.51.
Генератор озона пластинчатого типа рис. 3.5. использовался в диапазоне концентраций от 100 мг/м3. Концентрацию замеряли с помощью аналитического йодометрического метода (Приложение 1) и анализатора озона Циклон 5.31 с возможностью измерений до 5г/м3. Испытания проводились на осушенном воздухе влажностью 9-14 %, при температуре воздуха 18-21 С. Измерения влажности и температуры проводились регулятором, с программируемым временем МПР51. Максимальное входное напряжение на высоковольтном трансформаторе было 240 В. Производительность генератора озона при различных скоростях подачи воздуха определяем (формула 2.16) из таблицы исследования образования озона при различной скорости подачи воздуха и напряжения на входных обмотках трансформатора таблица 3.2:
Озонирующий блок состоит из герметичного корпуса (1) выполненного из оргстекла, где размещены разрядные пластины (2) с расстоянием друг от друга 1,8-2,0 мм (3), которые попарно через проходные шпильки (4) подсоединены к концам высоковольтной обмотки трансформатора, таким образом, что две смежные пластины находятся под высоким потенциалом по отношению друг к другу. По торцам озонирующего блока размещены штуцера (5), через которые подается осушенный воздух на озонирование и отводится озоновоздушная смесь.
Генератор озона был исследован, при различных режимах работы. Концентрация Оз измерялась анализаторами озона Циклон 5.51 и 5.31 в диапазоне от 1 мг/м3 до 5 г/м3. В работе в диапазоне высоких концентраций также применялся аналитический йодометрический метод. Испытания проводились на осушенном воздухе влажностью 9-14 %, с температурой 18-21 С. Измерения влажности и температуры проводились регулятором МПР51, программируемым временем.
Максимальная производительность по озону составила 3,65 г/ч при подаче воздуха 50 л/мин. Эта величина принята за основную производительность генератора озона.
При подаче воздуха в разрядную камеру до 10 л/мин температура воздуха на выходе из генератора была выше температуры воздуха в помещении и составляла 35 С (после часовой нагрузки с входным напряжением на высоковольтный трансформатор TV2 UBX=150 В). По результатам исследования было решено взять скорость в 20 л/мин. Основанием для этого послужила требуемая концентрация озона в 1000 мг/м при минимальном напряжении на пластинах UBX=140 В. ЭТОТ режим позволяет не перегревать пластины высоким напряжением, охлаждать их потоком воздуха и экономить электроэнергию.
Исследованный генератор озона предназначен для лабораторного озонирования атмосферного воздуха используемого в процессе обработки зерна. Он позволяет исследовать концентрации озона в диапазоне от 0 до 2000 мг/м3 табл. 3.3.
Расчёт капитальных вложений на единицу производимой продукции
Основываясь на результатах расчета, общее выражение процесса обеззараживания справедливо для концентраций озона в диапазоне от 50 до 500 мг/м3. В данном диапазоне осуществляется эффективное обеззараживание в 2-2,2 раза по сравнению с контролем. Среднеквадратичное отклонение Аб . 2,2 раза по сравнению с контролем. Среднеквадратичное отклонение А5 для этих вариантов минимальное (от 1,1% до 12,7). Такие режимы обработки позволяют обеззараживать семенное зерно при укладке его на хранение и перед посевом.
Необходимым условием обработки семян озонированным воздухом должна являться отлежка, которая позволяет снизить дисперсию зараженности на 0,8.. .2,4 % по сравнению с результатами сразу после обработки.
Наилучшие результаты по обеззараживанию были у варианта с концен-трацией озона 1000 мг/м . Дисперсия в данном варианте была наивысшей сразу же после обработки и после отлежки, и ее изменение соответствовала 22,2% и 24,9% (при сравнении с начальной величиной зараженности 34,2%). Этот режим позволяет снизить зараженность более чем в 3 раза. Такое снижение зараженности особенно после отлежки позволит использовать его при длительном хранении посевного и продовольственного зерна.
Основываясь на дезинфицирующих и стимулирующих свойствах озона, разработан экологически чистый энергосберегающий способ обеззараживания зерна озонированным воздухом в подвижном слое барабанной камеры смесителя. Использование этого способа обеспечивает повышение качества обеззараживаемого зерна и его сохранность.
Обработку озонированным воздухом целесообразно проводить в подвижном слое барабанной камеры. В таблицах представлены основные параметры эффективной обработки озонированным воздухом семян пшеницы для предпосевной обработки (табл. 3.11) и подготовке на хранение (табл. 3.12).
В таких условиях происходит наиболее эффективная обработка. Скорость вращения барабанной камеры должна быть в пределах от 2 до 18 оборотов в минуту, чтобы зерно не получало механических микротравм.
Лучше использовать генератор озона, использующий барьерный разряд, который на выходе создает концентрацию от 50 до 1000 мг/м3. Время обработки каждой партии зерна пшеницы задается в зависимости от требуемого качества обеззараживания. Желательная зараженность пшеницы при обработке озонированным воздухом должна быть ниже 10%, что соответствует применению химических фунгицидов.
Установлено, что обеззараживание семян озонированным воздухом име ет пролонгирующий эффект и наибольшего значения он достигает после двухнедельной отлежки зерна. Эффективность обеззараживания пшеницы при низких концентрациях озона за время отлежки падает, а при высоких - возрастает, именно при них отлежка будет являться фактором, усиливающим обеззараживающий эффект озонирования.
Анализы, проведенные на семенах пшеницы, выявили улучшение посевных качеств, ускорение всхожести растений более чем на сутки, повышение кустистости на 10-15%. Это позволяет использовать данный способ обеззараживания в технологиях хранения зерновой продукции с целью повышения качества зерна, при этом получить скороспелые проростки и повысить их общую массу на 5%.
Результаты опыта по обработке озонированным воздухом зернопродук-ции позволяют использовать данный способ в предпосевной обработке и подготовке на хранение пшеницы, что отражено в технологической схеме использования озонированного воздуха (рисунок 3.34). Применение озона в предпосевной обработке в указанных режимах обработки позволяет стимулировать дальнейший рост и развитие растений на стадии посева, обеспечивает длительную дезинфекцию и полную дезинсекцию взрослых особей эктопаразитов. Для полного уничтожения насекомых находящихся в момент обработки в личиноч 133 ных стадиях внутри зерновок необходимо проводить повторную обработку (дробную) в период перехода их во взрослые особи.
После стадии уборки урожая озонированный воздух позволяет подсушить убранное зерно, обеспечив ему длительное хранение и обеззаразить помещения перед стадией подготовки к хранению. По результатам исследований данные приведенные в таблице 3.11 и 3.12 соответствуют режимам предпосевной обработки и подготовке семян пшеницы к хранению.
