В России впервые междисциплинарная команда кафедр Пищевые и биотехнологии и Оптоинформатики Южно-Уральского госуниверситета представила устройство для обеззараживания зерновых культур за счёт сочетанного воздействия атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения. По сравнению с химической обработкой этот метод экологически безопасен, сохраняет природные свойства зерна, подавляет микроорганизмы и продлевает срок его хранения.
В условиях климатических изменений значительная часть собранного зерна теряет качество и безопасность на этапах сбора и хранения, а сырьё, поражённое опасными видами плесени, становится непригодным к использованию, поскольку может вызвать серьёзные нарушения в здоровье потребителей: как людей, так и животных.
Из-за высоких требований к качеству зерна любая методика обеззараживания должна соответствовать экологическим нормам, быть экономически обоснованной и не изменять технологические и физиологические свойства самого зерна.
Специалисты кафедры пищевых и биотехнологий сформулировали методологию исследований и пакет лабораторных тестов, позволяющих обеспечить эффективную дезинфекцию зерновой массы при изменяющихся входных параметрах.
По словам научного руководителя проекта Ирины Потороко, реализованный пилотный макет установки открывает новые возможности для расширения задач текущего года в направлении снижения рисков присутствия скрытых форм вторичных метаболитов токсигенных плесеней и иных токсичных компонентов зернового микробиома за счёт синергического действия атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения.
Учёные определили наиболее рациональные режимы обработки, при которых наиболее заметны обеззараживающие эффекты.
«Мы исследовали несколько вариантов обработки сырья, вплоть до экспериментов с сильноточными низкоэнергетическими электронными пучками, – рассказал доцент кафедры оптоинформатики ЮУрГУ Артем Лейви. – Плесени под их воздействием погибали бескомпромиссно, однако снижалась и природная полезность зерен, поскольку электронные пучки являются объемным источником энергии и проникают вглубь зерна. Атмосферная холодная плазма является поверхностным источником энергии и показала свою стопроцентную безопасность и эффективность, обрабатывая только поверхность зерна, сохраняя естественные свойства и качество».
Разработанный метод экономически обоснован, экологически безопасен и позволяет увеличить срок хранения обработанного продукта без потери его физиологических качеств. По данным учёных, зерно, не пригодное для пищевых целей, после обработки может использоваться как кормовое и в качестве посевного материала.
По словам Артема Лейви, устройство работает достаточно просто. Холодная плазма генерируется за счёт отрицательного коронного разряда, применяемого в импульсном режиме с напряжением около 10 кВ и частотой 100 Гц. В качестве плазмообразующего агента выступает атмосферный воздух при обычных условиях, обработка длится порядка 20–30 секунд, что делает данный метод экономически целесообразным.
Оборудование отличается легкостью масштабирования и гибкой адаптацией под нужды предприятия. В зависимости от длины конвейерной ленты производительность установки варьируется от 10 до 500 кг зерна в час. По оценкам экспертов, окупаемость составляет примерно 6–8 месяцев и зависит от объёмов переработанного зерна.
Челябинские учёные решали задачи по применению нетепловых методов обеззараживания зерновых в рамках регионального гранта РНФ №24-16-20028.
Источник: ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)», Екатерина Больных.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Канал в MAX | Дзен.новости.