Южно-Уральский государственный университет представил первую российскую установку для обеззараживания зерна, основанную на синергетическом сочетании атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения.
Разработку установки выполнила междисциплинарная команда учёных кафедр «Пищевые и биотехнологии» и «Оптоинформатики» ЮУрГУ.
В отличие от химической обработки, данный метод экологически безопасен, сохраняет естественные свойства зерна, подавляет рост микроорганизмов и продлевает срок его хранения.
Идея создания подобного устройства впервые возникла после 2023 года на фоне осенних тропических дождей в Челябинской области, повлиявших на качество урожая.
Учитывая глобальные климатические изменения, учёные подчёркивают важность сохранения продовольственных ресурсов и внедрения инновационных подходов, что позволит обеспечить устойчивость АПК на региональном и федеральном уровнях. Эти цели соответствуют задачам и целям национального проекта «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности».
Из-за климатических изменений значительная часть урожая зерна может терять качество и безопасность: зерно, поражённое опасными видами плесени, становится непригодным для использования. При этом требования к качеству сельскохозяйственной продукции остаются высокими, поэтому любой метод обеззараживания должен быть безопасным, экономичным и не изменять технологические и физиологические свойства зерна. Основные трудности на этапе разработки устройства обеззараживания заключались в выборе режимов воздействия с учётом многообразия критериев итоговых параметров результата.
Ученые кафедры пищевых технологий и биотехнологий определили методики исследования и провели обширный цикл лабораторных опытов. Это позволило повысить эффективность обеззараживания даже при вариациях входных параметров массы зерна.
Научный руководитель проекта Ирина Потороко сказала: “С учетом созданного пилотного варианта установки появляется уникальная возможность расширить пул задач текущего года в области минимизации рисков присутствия маскированных форм вторичных метаболитов токсигенных плесени и других токсичных видов микробиома зерна за счет гибридного воздействия атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения. Наша группа определила рациональные параметры обработки, при которых проявляются наиболее значимые эффекты обеззараживающего действия”.
“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”.
Предлагаемая технология обеззараживания зернового сырья позволяет увеличить срок хранения переработанной продукции без потери её физиологических качеств. Исследователи отмечают, что зерновой материал, непригодный для продовольственного использования, после обработки пригоден как для дальнейшего посева, так и в качестве фуража.
По словам Артема Лейви, принцип работы устройства достаточно прост. Генерация холодной плазмы осуществляется за счёт отрицательного коронного разряда, возбуждаемого импульсным напряжением с разностью потенциалов около 10 кВ и частотой 100 Гц. Плазмообразующим веществом служит атмосферный воздух, который применяется при нормальных условиях обработки в течение 20–30 секунд, что делает такой метод экономичным и безопасным.
Оборудование легко масштабируется и подстраивается под производственные потребности предприятия. В зависимости от длины конвейерной ленты мощность установки варьируется от 10 до 500 кг зерна в час. По данным исследователей, окупаемость составляет примерно 6–8 месяцев и зависит от объёмов переработанного зерна.
Челябинские исследователи решали задачи применения нетепловых технологий обеззараживания зерновых в рамках регионального гранта РНФ 24-16-20028.
По информации пресс-службы ЮУрГУ.
Автор фото: Екатерина Больных.
Источник: Минсельхоз Челябинской области.